Як видно з таблиці, ряд цитохромів Р450 активується при участі специфічних рецепторів. Лише для Р-450 1А1 і, відповідно, Ah-рецептора відомий детальний механізм дії. Для інших Р450, як правило, ідентифікований специфічний рецептор, але механізм дії до дійсного часу детально не описаний. Крім транскрипційного механізму індукції для цитохромів Р450 відомі також посттранскрипционние (стабілізація мРНК) і пострансляционние (стабілізація білка, модифікація ферменту) механізми. Останні характерні для цитохромів Р450 1А2, 2Е1 і 3А1.
Важливість вивчення цитохромів Р450 1А підродини в людини й експериментальних тварин обумовлена їхньою роллю в хімічно індукованому канцерогенезі. Саме ці ферменти здійснюють метаболическую активацію багатьох кацерогенних з'єднань, включаючи поліциклічні ароматичні вуглеводні, гетероциклические аміни, ароматичні аміну й інші з'єднання. У більшості видів ссавців 1А підродина складається з 2-х членів: 1А1 і 1А2 . CYP1A1 не виявляється в нормальній печінці, а експрессируется лише під впливом ксенобіотиків-індукторов, до яких відносяться ПАУ. Цитохроми Р450 1А1 і 1А2 здійснюють біоактивацию наступних прооксидантов і проканцерогенов: Р450 1А1 – бензапірена й інших ПАУ, Р450 1А2 – ПАУ, ароматичних амінів, нітрозоамінів, парацетамола, гетероциклічних амінів.
Для CYP1А1 характерний генетичний поліморфізм індуцибельності серед інбредних ліній мишей. Деякі лінії (наприклад, C57Bl/6) чуттєві до індукції ПАУ-з'єднаннями, тоді як інші (DBA/2) не відповідають на введення цих з'єднань.Такий поліморфізм зв'язаний з генетичним локусом Ah (Aryl Hydrocarbon Rесерtоr), що кодує білок, названий Ah-рецептором. З цим білком зв'язується хімічний індуктор. Канцерогенні ПАУ з'єднання, такі як МХ, - типові індуктори CYP1А1.
Лігандами для Ah яляются планарні молекули типу ПАУ. Пізніше був знайдений ще більш могутній індуктор, 2,3,7,8- тетрахлордибензо-р-діоксин (ТХДД), здатний через високу афинність до Ah-рецептора викликати індукцію в дозах, на порядок менших, чим для інших ПАУ. Наявність у клітці рецептора для з'єднання, зробленого людиною відносно недавно, залишається загадкою для дослідників. Можливо, що ТХДД мімікрирує якесь ендогенне природне з'єднання, здатне зв'язуватися з Ah-рецептором. Такі з'єднання були знайдені в деяких рослинах. Як показали експерименти з нокаутними мишами, можливо також існування й ендогенного ліганда, схожого за структурою з ТХДД. Під час відсутності індуктора Ah-рецептор зв'язан з білком теплового шоку hsp90, що являє собою компонент системи шейперонів, що регулюють стероїд - і діоксин-залежні шляхи передачі сигналу. У цьому випадку взаємодії білок-білок здійснюються через PAS-домен Ah-рецептора. Точна роль hsp90 в індукції CYP1А1 не визначена, хоча думають, що він підтримує конфігурацію Ah-рецептора в стані, що сприяє взаємодії з лігандом. У цитоплазмі Ah-рецептор і hsp90 також взаємодіють з білком 37-38кд, гомологічним FK506-єднальним білкам, що мають три тетратрикопептидних повтори. Посилення експресії цього білка супроводжується майже 2-х кратним посиленням індукції CYP1А1. Роль цього білка в індукції CYP1А1 також неясна. Можливо, він може впливати на взаємодію Ah-рецептора з лігандом і/чи сприяти його транслокації в ядро. Ah-рецептор відноситься до сімейства факторів транскрипції, названих “helix-loop-helix/PAS”, тобто спіраль-петля-спіраль, що містять PAS домен, завдяки якому здійснюється взаємодія з іншим білковим фактором ARNT (Ah Receptor Nuclear Translocator), що необхідно для активації транскрипції гена CYP1А. У результаті гетеродимеризації цих білків, що відбувається в ядрі, утвориться ДНК єднальний фактор транскрипції. ARNT експрессируется в багатьох тканинах. Нокаутні по цьому білку миші гинули на 10-ий день розвитку, що, можливо, відбиває участь ARNT як фактора транскрипції в сигнальній трансдукції.
Гетеродимеризації ARNT і Ah-рецептора здійснюється через HLH і PAS домени, у результаті чого позитивно заряджені області білків можуть розпізнати XRE елементи ДНК. Дослідження Днк-білкових взаємодій показало, що ARNT зв'язується з 5' GTG 3' областю ХRЕ, а Ah – із сусіднім нуклеотидом. Промотор містив трохи сайтов зв'язування для базальних факторів транскрипції, включаючи ТАТА-зв'язуючі білки (ТВР). Аналіз мутацій в області промотору показав, що Що ТВР- зв'язуючі сайти також необхідні для транскрипції гена CYP1А1. Коли енхансери неактивні, промотор не функціонує, отже, взаємодія білків із проксимальними елементами гена є индуцибельним і залежить від активації Ah-рецептора і ARNT білка. Ці результати представляються цікавими, тому що з них випливає кілька важливих висновків:
1. Промотор знаходиться під контролем енхансера;
2. Повинний існувати механізм, що підтримує промотор у неактивному стані;
3. Взаємодія енхансера з промотором є необхідним етапом в активації транскрипції гена CYP1А1.
Таким чином, Ah-рецептор і ARNT білок підсилюють транскрипцію гена CYP1А1. Показано також, що з XRE можуть взаємодіяти також молекули, що не відносяться до рецепторів. До дійсного часу сформувалося представлення про те, що події, що випливають після зв'язування комплексу с-Srс-аh-рецептор з лігандом, можуть протікати в двох незалежних напрямках:
1. Цей комплекс може транслоцироваться в ядро, як це вже було описано вище, і зв'язуватися зі специфічними XRE (DRE)-елементами;
2. Активація Ah-рецептора підсилює активність тирозинкіназ, у результаті чого зростає транспорт глюкози, підсилюються процеси фосфорилирования, а також активність липопротеинлипази. Цей, так називаний DRE-незалежний шлях відіграє істотну роль у розвитку токсических процесів, викликаних диоксинами й іншими ПАУ-з'єднаннями.
Існує також негативна регуляція, у тому числі в різних тканинах і видах тварин.
Було показано, що деякі ДНК-єднальні білки можуть конкурувати за зв'язування з цис-активними елементами.
Виявлені також цис-активні негативні елементи, що ингибируют конститутивну і індуцируєму транскрипцію гена CYP1А1. Молекулярні механізми цього явища залишаються нез'ясованими.
Крім того, що Ah-рецептор регулює експресію генів CYP1А, він також визначає токсичність багатьох ПАУ-соединений. Дослідження з вивчення залежності структура-активність з використанням інбредних ліній мишей, що розрізняються по чутливості до індукції цими з'єднаннями, показали, що багато хто з галогенованих поліциклічних вуглеводнів, зв'язуючись з Ah-рецептором, індуцирують не тільки CYP1А, але і виявляють високу токсичність.
Ці дані, доповнені експериментами з Ah-нокаутними мишами, що виявилися стійкими до токсичної дії ТХДД, підтвердили гіпотезу, що ксенобіотики, подібні ТХДД, реалізують біохімічні і токсичні ефекти через Ah-рецептор.
Наявність цього білка, зміст якого широко варіює для багатьох видів тварин і в багатьох тканинах, а також його здатність зв'язуватися з лігандами й активувати експресію багатьох генів, дало можливість припустити, що токсична дія ПАУ здійснюється через зміну експресії генів у чуттєвих клітках.
При індукції Пау-соединениями в печінці експериментальний тварин поряд з CYP1А1 реєструється інший білок цієї підродини – цитохром Р450 1А2. CYP1А2, на відміну від CYP1А1, конститутивно експресується в печінці експериментальних тварин і людини і, отже, метаболізуєт багато хімічних сполук без індукції. Субстратами для CYP1А2 є гетероциклічні аміни, ариламіни і нітрозоаміни. Останнім часом з'явилися докази участі цього ферменту в метаболізмі ендогенних з'єднань, у тому числі стероїдів.
Під дією таких індукторів, як ТХДД, МХ чи бензантрацен відбувається індукція CYP1А2, що супроводжувалося помітним збільшенням рівня мРНК, кількості білка, визначеного імуноферментним аналізом, а також посиленням фенацетин-о-діетилазної активності. Показано роль Ah-рецептора і ARNT білка в активації транскрипції гена CYP1А2.
СYР1А2, як і CYP1A1 може бути активований через Ah-рецептор. У 5'-фланкуючій області даного гена знайдені елементи, з якими зв'язується Ah-рецептор у комплексі з Arnt. Для цього гена також були ідентифіковані негативні і позитивні елементи. В експериментах з мишами, нокаутними по Ah-рецепторі (генотип Ah-/-) показане зниження конститутивного рівня мРНК СYР1А2 на 80% . Механізм конститутивної експресії залишається невідомим. Можливо, існує ендогенний ліганд, взаємодіючий з даним рецептором, оскільки в експериментах in vitro показано, що під час відсутності ліганда Ah-рецептор не здатний зв'язуватися з ДНК. З іншого боку, маються дані про те, що ксенобіотики, що не є високоафінними лігандами, чи взагалі що не є лігандами, наприклад омепразол, можуть змінювати експресію гена СYР1А2. Можливо, у подібних випадках Ah-рецептор активується без прямого зв'язування, приблизно генеруючи метаболіти з дуже коротким часом життя.
В даний час накопичуються докази загального сигнального шляху запуску транскрипції генів CYP1А різними з'єднаннями. Механізм активації конститутивної експресії цього гена через Ah-рецептор залишається невідомим. Одним з можливих пояснень може бути існування ендогенного ліганда, що взаємодіє з даним рецептором. З іншого боку, з'являється усе більше повідомлень про те, що індукція CYP1А2 може здійснюватися не тільки через Ah-рецептор. Точний механізм цього явища залишається на сьогоднішній день невідомим. Передбачається, що в таких випадках активізуються посттранскрипционние механізми стабілізації мРНК чи пострансляционная стабілізація білка через утворення комплексу фермент-індуктор.
Цитохроми Р450 2В підродини катализируют метаболізм багатьох лікарських препаратів і інших ксенобіотиків з найрізноманітнішою хімічною структурою. Ідентифіковано такі гени цієї підродини, як: СYР2В1, СYР2В2, СYР2В3, СYР2В8, СYР2В14, СYР2В14Р; у кроликів: СYР2В4, СYР2В4Р, СYР2В5; у мишей: СYР2b-9, СYР2b-10, СYР2b-13, у людини: СYР2В6 і псевдоген СYР2В7Р.
У метаболізмі ксенобіотиків беруть участь головним чином СYР 2В1 і 2В2 білки.Каталітичні властивості цих ферментів і регуляція експресії генів істотно розрізняються. CYP2В1 активно метаболизирует широкий спектр липофильних ліків і стероїдів. CYP2В2 можуть метаболизировать ті ж субстрати, що і CYP2В1, однак, швидкість метаболізму помітно нижче. Обидва білки складаються з N-термінальних гідрофобних ділянок порядку 20 амінокислот, що служить для закріплення в мембрані; цис/гем сполучного пептиду; субстрат-сполучного ділянки і району, що взаємодіє з НАДФ-Н-цитохром Р450 редуктазой.
Фенобарбітал є прототипом великої групи структурно неспоріднених індукторів (органічні розчинники, пестициди, хлоровані бифенили і ліки), що впливають на багато клітинних процесів і викликають посилення експресії різних генів. Механізм індуцирующої дії ФБ широко дискутується і поки до кінця не ясний. Крім цього, невідомо, чи є дія індукторів ФБ-типу універсальної, як це описано для поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПАУ), що мають планарну будову.
ФБ-подобними індукторами є ізосафрол, транс-стильбен оксид, алілізопропілацетамід, хлордан і інші хлорорганічні пестициди, різні фенотіазіни, неплоскі галогеновані біфеніли, і канцерогени, такі як ацетиламінофлуорен. При порівнянні ФБ із близькими барбітуратами рівень індукції тісно корелює з періодом напіврозпаду барбитурата в плазмі; речовини з низьким рівнем метаболізму і відповідно великим часом напіврозпаду є більш могутніми індуцирующими агентами.
Страницы: 1, 2, 3, 4
