Sistem koji sadrži P450
Svaki enzimski sistem koji uključuje protein ili domen citohrom P450 može se nazvati sistemom koji sadrži P450.
Enzimi P450 obično funkcionišu kao terminalna oksidaza u višekomponentnim lancima transfera elektrona, koji se nazivaju monooksigenazni sistemi sa P450, iako su opisani i samodovoljni, nemonooksigenazni P450. Svi poznati sistemi monooksigenaze koji sadrže P450 dijele zajedničku strukturnu i funkcionalnu domensku arhitekturu. Osim samog citohroma, ovi sistemi sadrže jedan ili više osnovnih redoksnih domena: flavin adenin-dinukleotid-sadržeči flavoprotein ili domen, FMN domen, feredoksin i citohrom b5. Ovi sveprisutni redoks domeni, u različitim kombinacijama, široko su rasprostranjeni u biološkim sistemima. FMN domen, feredoksin ili citokrom b5 prenose elektrone između flavin-reduktaze (proteina ili domena) i P450. Dok se sistemi koji sadrže P450 nalaze u svim carstvima života, nekim organizmima nedostaje jedan ili više ovih redoks domena.
FR/Fd/P450 sistemi
[uredi | uredi izvor]Mitohondrijski i neki bakterijski P450 sistemi koriste rastvorljive Fe2S2 feredoksine (Fd) koji deluju kao pojedinačni prenosioci elektrona između feredoksin-reduktaze koja sadrži FAD (FR ) i P450. U sistemima mitohondrijskih monooksigenaza, adrenodoksin funkcioniše kao rastvorni nosač elektrona između NADPH:adrenodoksin-reduktaza i nekoliko P450 vezanih za membranu (CYP11A, CYP11B, CYP27). U bakterijama, putidaredoksin, terpredoksin i rodokoksin služe kao nositelji elektrona između odgovarajućih NADH zavisnih feredoksin reduktaza i rastvorljivih P450 (CYP1YP1).
NADH → Putidaredoksin-reduktaza → Putidaredoksin → CYP101 → O2 NADH → Terpredoksin-reduktaza → Terpredoksin → CYP108 → O2 NADH → Rodokoksin-reduktaza → Rodokoksin → CYP116 → O2 NADPH → adrenodoksin-reduktaza → Adrenodoksin → CYP11A1 → O2
Opća shema protoka elektrona u sistemima P450 koji sadrže feredoksine tipa adrenodoksin je:
NAD(P)H → FAD → Fe2S2 → P450 → O2
CPR/P450 sistemi
[uredi | uredi izvor]Eukariotski mikrosomni enzimi P450 i neki bakterijski P450 primaju elektrone od enzima koji sadrži FAD i FMN poznatog kao citohrom P450-reduktaza (CPR; EC 1.6.2.4). Mikrosomni CPR je protein vezan za membranu koji stupa u interakciju s različitim P450. U Bacillus megaterium i Bacillus subtilis, CPR je C-terminalni domen CYP102, samodovoljnog polipeptidnog sistema P450 (P450 je N-terminalni domen). Opća shema protoka elektrona u sistemu CPR/P450 je:
NADPH → FAD → FMN → P450 → O2
CBR/b5/P450 sistemi
[uredi | uredi izvor]Sveprisutni protein za transport elektrona citohrom b5 može poslužiti kao efektor (aktivator ili inhibitor) P450. Pretpostavlja se da je citohrom b5 uključen u prijenos drugog elektrona na P450, bilo iz CPR-a ili iz NADH:citohrom b5-reduktaze (CBR; EC 1.6.2.2):
NADPH → CPR → Cyt b5 → P450 → O2 NADH → CBR → Cyt b5 → P450 → O2
Sposobnost CBR/citohrom b5 sistema da podrži katalizu P450 je demonstrirana in vitro korištenjem pročišćenog CBR-a i citohroma b5 sub> iz Saccharomyces cerevisiae i enzima CYP51 iz Candida albicans. U ovom sistemu, "i" prvi i drugi elektron donira CBR.
NAD(P)H → FAD → b5 → P450 → O2
FMN/Fd/P450 sistemi
[uredi | uredi izvor]Neobičan jednokomponentni sistem P450 prvobitno je pronađen u Rhodococcus sp. NCIMB 9784 (CYP116B2). U ovom sistemu, N-terminalni P450 domen je fuzionisan sa domenom reduktaze koji pokazuje sličnost sekvence sa reduktazom ftalat dioksigenaze i sastoji se, zauzvrat, od FMN-vezujućeg domena i C-terminalnog feredoksinskog domena biljnog tipa. Slični sistemi su identifikovani u bakteriji "Ralstonia metallidurans" koja je tolerantna na teške metale (CYP116A1) i u nekoliko vrsta "Burkolderia". Čini se da je opća shema protoka elektrona u ovom sistemu:
NADH → FMN → Fe2S2 → P450 → O2
Sistemi samo za P450
[uredi | uredi izvor]Dušik-oksid reduktaza (NAD(P), (P450nor) je enzim P450 uključen u denitrifikaciju u nekoliko vrsta gljivica. Najbolje okarakteriziran P450nor je CYP55A1 iz Fusarium oxysporum. Ovaj enzim nema aktivnost monooksigenaze, ali je u stanju da reducira dušik-oksid (NO·) da formira dušikov oksid (N2O) direktno koristeći NAD(P)H kao donor elektrona:
NAD(P)H → P450 → NO·
β-hidroksilaza masnih kiselina P450BSβ iz Bacillus subtilis (CYP152A1) i α-hidroksilaza P450SPα iz Pseudomonas paucimobilis (CYP152B1) katalizuju reakciju hidroksilacije dugolančane masne kiseline koje koriste vodik-peroksid (H2O2) kao oksidans. Ovi enzimi ne zahtijevaju nikakav redukcijski sistem za katalizu.
Alen oksid-sintaza (CYP74A; EC 4.2.1.92), hidroperoksid lijaza masnih kiselina (CYP74B), prostaciklin-sintaza (CYP8; EC 5.3.99.4) i tromboksan-sintaza (CYP5; EC 5.3.99.5) su primjeri enzima P450 kojima nije potrebna reduktaza ili molekulski kisik za njihovu katalitsku aktivnost. Supstrati za sve ove enzime su derivati masnih kiselina koji sadrže djelimično reducirani dio kisika (bilo hidroperoksi ili epidioksi grupe).
Reference
[uredi | uredi izvor]- Degtyarenko, K.N.; Kulikova, T.A. (2001). "Evolution of bioinorganic motifs in P450-containing systems". Biochem. Soc. Trans. 29 (2): 139–147. doi:10.1042/BST0290139. PMID 11356142.
- Hanukoglu I (1996). "Electron transfer proteins of cytochrome P450 systems" (PDF). Adv. Mol. Cell Biol. Advances in Molecular and Cell Biology. 14: 29–55. doi:10.1016/S1569-2558(08)60339-2. ISBN 9780762301133.
- McLean, K.J.; Sabri, M.; Marshall, K.R.; Lawson, R.J.; Lewis, D.G.; Clift, D.; Balding, P.R.; Dunford, A.J.; Warman, A.J.; McVey, J.P.; Quinn, A.-M.; Sutcliffe, M.J.; Scrutton, N.S.; Munro, A.W. (2005). "Biodiversity of cytochrome P450 redox systems". Biochem. Soc. Trans. 33 (4): 796–801. doi:10.1042/BST0330796. PMID 16042601.
- Ohta, D.; Mizutani, M. (2004). "Redundancy or flexibility: molecular diversity of the electron transfer components for P450 monooxygenases in higher plants". Front. Biosci. 9 (1–3): 1587–1597. doi:10.2741/1356. PMID 14977570.
- Roberts, G.A.; Çelik, A.; Hunter, D.J.B.; Ost, T.W.B.; White, J.H.; Chapman, S.K.; Turner, N.J.; Flitsch, S.L. (2003). "A self-sufficient cytochrome P450 with a primary structural organisation that includes a flavin domain and a [2Fe-2S] redox center" (PDF). J. Biol. Chem. 278 (49): 48914–48920. doi:10.1074/jbc.M309630200. PMID 14514666.
Vanjski linkovi
[uredi | uredi izvor]- Directory of P450-containing Systems Arhivirano 4. 12. 2008. na Wayback Machine
