Войти
Cytochrome P450 2E1 ( сокращенно CYP2E1, EC 1.14.13.n7 ) является членом цитохрома P450 смешанной оксидазной системы, которая участвует в метаболизме ксенобиотиков в теле. Этот класс ферментов разделен на несколько подкатегорий, включая CYP1, CYP2 и CYP3, которые как группа в значительной степени ответственны за расщепление чужеродных соединений у млекопитающих.
В то время как сам CYP2E1 выполняет относительно низкое количество этих реакций (~ 4% известных P450-опосредованных окислений лекарств), он и связанные с ним ферменты CYP1A2 и CYP3A4 ответственны за разложение многих токсичных химических веществ и канцерогенов в окружающей среде, которые попадают в организм, в дополнение к основным метаболическим реакциям, таким как окисление жирных кислот.
CYP2E1 - это мембранный белок экспрессируется на высоком уровне в печени, где он составляет почти 50% всей мРНК печеночного цитохрома P450 и 7% мРНК печени. атический белок цитохрома Р450. Таким образом, печень - это то место, где большинство лекарств деактивируется CYP2E1 либо напрямую, либо за счет облегченного выведения из организма.
CYP2E1 метаболизирует в основном небольшие полярные молекулы, включая токсичные лабораторные химические вещества, такие как диметилформамид, анилин и галогенированные углеводороды (см. Таблицу ниже). Хотя такое окисление часто приносит пользу организму, некоторые канцерогены и токсины биоактивированы CYP2E1, что указывает на то, что этот фермент вызывает гепатотоксичность вызвано определенными классами лекарств (см. Ниже раздел о значении болезни).
CYP2E1 также играет роль в нескольких важных метаболических реакциях, включая превращение этанола в ацетальдегид и в ацетат у людей, где он работает вместе с алкоголем. дегидрогеназа и альдегиддегидрогеназа. В последовательности преобразования ацетил-КоА в глюкозу, CYP2E1 превращает ацетон через гидроксиацетон (ацол) в пропиленгликоль и метилглиоксаль, предшественник пирувата, ацетата и лактата.
CYP2E1, также осуществляет метаболизм эндогенных жирных кислот, такой как ω-1-гидроксилирование жирных кислот. кислоты, такие как арахидоновая кислота, вовлекая ее в важные сигнальные пути, которые могут связывать ее с диабетом и ожирением. Таким образом, он действует как монооксигеназа для метаболизма арахидоновой кислоты в 19-гидроксиэйкозатетраеновую кислоту (19-HETE) (см. 20-гидроксиэйкозатетраеновая кислота ). Однако он также действует как активность эпоксигеназы по метаболизму докозагексаеновой кислоты в эпоксиды, в первую очередь 19R, 20S-эпоксиэйкозапентаеную кислоту и 19S, 20R-эпоксиэйкозапентаеновую кислоту (изомеры названный 19,20-EDP) и эйкозапентаеновой кислотой до эпоксидов, в первую очередь 17R, 18S-эйкозатетраеновой кислоты и изомеров 17S, 18R-эйкозатетраеновой кислоты (обозначенных 17,18-EEQ). 19-HETE является ингибитором 20-HETE, широко активной сигнальной молекулы, например он сужает артериолы, повышает кровяное давление, стимулирует воспалительные реакции и стимулирует рост различных типов опухолевых клеток; однако способность и значение 19-НЕТЕ в ингибировании 20-НЕТЕ in vivo не были продемонстрированы (см. 20-гидроксиэйкозатетраеновая кислота ). Метаболиты EDP (см. эпоксидокозапентаеновая кислота ) и EEQ (см. эпоксиэйкозатетраеновая кислота ) обладают широким спектром активности. В различных моделях на животных и исследованиях in vitro тканей животных и человека они снижают гипертонию и восприятие боли; подавить воспаление; ингибировать ангиогенез, миграцию эндотелиальных клеток и пролиферацию эндотелиальных клеток; и подавляют рост и метастазирование клеточных линий рака груди и простаты человека. Предполагается, что метаболиты EDP и EEQ функционируют у людей так же, как и на животных моделях, и что метаболиты EDP и EEQ в качестве продуктов омега-3 жирных кислот, докозагексаеновой кислоты и эйкозапентаеновой кислоты способствуют многие полезные эффекты приписываются диетическим жирным кислотам омега-3. Метаболиты EDP и EEQ являются недолговечными, инактивируются в течение секунд или минут после образования эпоксидгидролазами, особенно растворимой эпоксидгидролазой, и поэтому действуют локально. CYP2E1 не считается основным участником образования указанных эпоксидов, но может действовать локально в определенных тканях, чтобы сделать это.
Ниже приводится таблица выбранных субстратов из CYP2E1. Если классы агентов перечислены, внутри класса могут быть исключения.
| Субстраты |
|---|
|
CYP2E1 демонстрирует структурные мотивы, общие для других человеческих мембраносвязанных ферментов цитохрома P450, и состоит из 12 основных α-спиралей и 4 β-листов с короткими промежуточными спиралями, вкрапленными между ними. ферментов этого класса, активный сайт CYP2E1 содержит атом железа, связанный с центром гема, который опосредует этапы переноса электрона, необходимые для осуществления окисления его субстратов. Активный сайт CYP2E1 является наименьшим из наблюдаемых у ферментов P450 человека, с его небольшой емкостью, частично связанной с введением изолейцина в положение 115. Боковая цепь этого остатка выступает над центром гема, ограничивая объем активного сайта по сравнению с к родственным ферментам, которые имеют менее объемные остатки в этом положении. Т, который также выступает в активный центр, особенно важен для позиционирования субстрата над реактивным железным центром и, следовательно, является высоко консервативным для многих ферментов цитохрома P450. Его гидроксильная группа имеет хорошие возможности для передачи водородной связи потенциальным акцепторам на субстрате, а его метильная группа также участвует в позиционировании жирных кислот в активном центре. Ряд остатков, проксимальных к активному центру, включая L, помогают создать суженный гидрофобный канал доступа, который также может быть важен для определения специфичности фермента в отношении малых молекул и гидроксилирования ω-1 жирных кислот.
Выбранные остатки в активном сайт CYP2E1. Создано с использованием 3E4E (связанного с ингибитором 4-метилпиразола) .
У людей фермент CYP2E1 кодируется геном CYP2E1 . Фермент был идентифицирован в печени плода, где он считается преобладающим ферментом, метаболизирующим этанол, и может быть связан с опосредованным этанолом тератогенезом. У крыс в течение суток после рождения ген печеночного CYP2E1 активируется транскрипционно.
Экспрессия CYP2E1 легко индуцируется и может происходить в присутствии ряда его субстратов, включая этанол, изониазид, табак, изопропанол, бензол, толуол и ацетон. В частности, для этанола существует две стадии индукции: посттрансляционный механизм повышения стабильности белка при низких уровнях этанола и дополнительная индукция транскрипции при высоких уровнях этанола.
CYP2E1 ингибируется множеством небольших молекул, многие из которых действуют конкурентно. Два таких ингибитора, индазол и 4-метилпиразол, координируются с атомом железа активного центра и были кристаллизованы с рекомбинантным человеческим CYP2E1 в 2008 году, что дало первые истинные кристаллические структуры фермента. Другие ингибиторы включают диэтилдитиокарбамат (в раке ) и дисульфирам (в алкоголизме ).
CYP2E1 выражается в высоких концентрациях в печени, где он помогает выводить токсины из организма. При этом CYP2E1 биоактивирует ряд обычных анестетиков, включая ацетаминофен, галотан, энфлуран и изофлуран. Окисление этих молекул CYP2E1 может производить вредные вещества, такие как хлорид трифторуксусной кислоты из галотана или NAPQI из парацетамола (ацетаминофена), и является основной причиной наблюдаемой ими гепатотоксичности у пациентов.
CYP2E1 и другие ферменты цитохрома P450 могут непреднамеренно производить активные формы кислорода (АФК) в своем активном центре, когда катализ не скоординирован правильно, что приводит к потенциальному перекисному окислению липидов, а также к окислению белков и ДНК.. CYP2E1 особенно подвержен этому явлению по сравнению с другими ферментами P450, что позволяет предположить, что уровни его экспрессии могут иметь важное значение для отрицательных физиологических эффектов, наблюдаемых при ряде болезненных состояний.
Уровни экспрессии CYP2E1 коррелировали с различными диетическими и физиологические факторы, такие как потребление этанола, диабет, голодание и ожирение. Оказывается, что клеточные уровни фермента могут контролироваться молекулярным шапероном HSP90, который при ассоциации с CYP2E1 обеспечивает транспорт к протеасоме и последующее разложение. Этанол и другие субстраты могут нарушить эту ассоциацию, что приведет к более высоким уровням экспрессии, наблюдаемым в их присутствии. Повышенная экспрессия CYP2E1, сопровождающая эти состояния здоровья, может, таким образом, способствовать их патогенезу за счет увеличения скорости производства ROS в организме.
Согласно публикации 1995 года Y Hu et al, исследование на крысах показало 8-9-кратное увеличение CYP2E1 только при голодании по сравнению с 20-кратным увеличением уровня фермента, сопровождаемым 16-кратным увеличением общей каталитической способности у крыс, которые голодали и получали большие количества этанола в течение 3 дней подряд. Голодание, по-видимому, усиливает выработку мРНК CYP2E1 в клетках печени, в то время как алкоголь, по-видимому, стабилизирует сам фермент после трансляции и, таким образом, защищает его от деградации нормальными клеточными протеолитическими процессами, давая им независимый синергетический эффект.
Деревья были генетически сконструированы для сверхэкспрессии фермента CYP2E1. Эти трансгенные деревья использовались для удаления загрязняющих веществ из грунтовых вод, процесс, известный как фиторемедиация.
.. 
.. 