miércoles, 9 de abril de 2008

Citocromo P-450

El citocromo P-450 (P-450) es el principal responsable del metabolismo
oxidativo de los xenobióticos. No se trata de un único enzima, sino
que en realidad es una familia de hemoproteínas presentes en numerosas
especies, desde bacterias a mamíferos, y de las que ya se han identificado
más de 2000 isoformas diferentes. Todos los P-450s conocidos se nombran
siguiendo un criterio común y se agrupan en familias y subfamilias
en función de la similitud en la secuencia del ADN que los codifica. Las
familias 1, 2 y 3 están constituidas por enzimas encargados de la biotransformación
de xenobióticos, mientras que el resto de familias incluyen
P-450s que intervienen en la biosíntesis y el metabolismo de compuestos
endógenos. Una de las características más significativas de los
P-450 que metabolizan xenobióticos es su baja especificidad, lo que permite
que sean capaces de metabolizar un número casi ilimitado de substratos,
principalmente a través de reacciones de oxidación, pero también
de reducción e hidrólisis. Las oxidaciones catalizadas por el P-450 son
reacciones de monooxigenación dependientes de NADPH y para las que
utiliza oxígeno molecular. Como consecuencia de estas reacciones el P-
450 acelera la eliminación del organismo de gran número de fármacos y
compuestos tóxicos, pero también es el responsable de la activación de
toxinas o precarcinógenos. En el hombre, los P-450s están ampliamente
distribuidos por todo el organismo, si bien el hígado es el órgano con mayor
expresión de estos enzimas. Su expresión está regulada por factores
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genéticos (algunos presentan polimorfismos genéticos), fisiopatológicos
(regulación hormonal, enfermedades) o ambientales (factores nutricionales,
inducción, inhibición). Por esta causa, sus niveles hepáticos varían
extraordinariamente entre diferentes individuos, lo que justifica las notables
diferencias que, en ocasiones, se observan en el metabolismo de fármacos
y xenobióticos y, en última instancia, la variabilidad en la respuesta
farmacológica o la diferente susceptibilidad a la acción de tóxicos o carcinógenos.

Enzimas Citocromo P450
Fueron descubiertas en los años 40. Y debido a una particularidad en su absorción, presentaban en los primeros estudios se observaba un espectro de absorción con un máximo en la frecuencia de 450 nanometros en el complejo que se generaba con monóxido de carbono. Además se observó que el pigmento era el componente final de una cadena transportadora de electrones que catalizaba oxidación de sustratos, esto les dio su nombre.

Son una familia de hemoproteínas, localizadas en las membranas del retículo endoplásmico de los hepatocitos y de otras células corporales. Como hemoproteína consisten de una parte proteica (apoproteína) y un grupo heme prostético (Figura 1) (Fossi et al., 1994)

En un principio los diferentes laboratorios obtuvieron resultados distintos y se creó cierta confusión con respecto a las funciones y características de las enzimas citocromo P450. Esto fue aclarado cuando se determinó que existían varios tipos de moléculas de citocromos P450 se podían encontrar en individuos de una misma especie (Guengerich,1993).

Las enzimas citocromo P450 son los componentes terminales del sistema enzimático oxigenasa de función mixta (MFO) (Livingstone, 1993).

Se pueden ubicar principalmente en el hígado pero también en glándulas y tejidos del resto del cuerpo (testículos, glándulas adrenales) o tejidos involucrados en el procesamiento de alimentos (Guengerich, 1993; Livingstone, 1993).

Funciones que cumplen las Enzimas Citocromo P450
Las enzimas citocromo P450 son un grupo promiscuamente activo molecularmente. En la actualidad el número de sustratos conocidos para estas enzimas está por sobre mil. Entre las funciones más importantes que realizan:

Funciones detoxificadoras, eliminando sustancias exógenas, es decir, sustancias que no son sintetizadas en el propio organismo. Esto se logra agregando grupos funcionales, hidrosolubles a compuestos de carácter lipofílico. Entre éstos: drogas, sustancias carcinogénicas, pesticidas, etc (ver figura 3).
Funciones de metabolismo endógeno, es decir, la degradación de sustancias del propio organismo. Como ejemplos de éstos: esteriodes, sales biliares, vitaminas liposolubles (A y D), alcaloides endógenos, etc.
Involucrados en la síntesis de óxido nítrico gaseoso simple, usado, entre otras funciones, como toxina anti-patógeno.
En algunos organismos sirve como mecanismo de defensa ante el ataque de alcaloides tóxicos de plantas y les aporta, por lo tanto, un alimento abundante que no es apetecible por otros organismos.

Estructura de las Enzimas Citocromo P450
Utilizando la figura 1 como referencia simplificada de la estructura de una enzima citocromo P450 se puede señalar que ésta posee sitios para atrapar dos moléculas: una de oxígeno (O2) en el sitio heme y otra molécula, el sustrato que modifica, que se une justo por sobre el grupo heme. En el caso de la figura 2, corresponde a la enzima citocromo P450 de una bacteria de nombre Pseudomonas putida, se observa que está formada además por a -hélices (formas espirales) y hojas b (estructuras planas), además de segmentos no tan organizados (en forma de hilos en la figura).

Numerosos genes citocromo P450 codifican diferentes versiones de las enzimas. Para fines prácticos, estos genes han sido agrupados en diferentes familias

(números 1, 2, etc.), subfamilias (letras A, B, etc.), y enzimas individuales (números 1, 2, etc.). Por ejemplo la enzima citocromo P450 inducida por el 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina (dioxina) se le da la designación P4501A1 (Shugart, 1996).