Структура и регуляция активности ферментов подсемейства 3А цитохрома Р-450 (стр. 10 из 11)
Как извесно, два близко родственных самостоятельных гормональных рецептора ядра – вышуказанный прегнан X рецептор (PXR) и основной андростан рецептор (CAR) - появились как регуляторы транскрипции и экспрессии гем- содержащих монооксигеназ цитохрома P 450, с которыми связываются, подверженные окислительному метаболизму ксенобиотики. [Clin. Pharmcokinet 38, 493, 2000].
Таблица 6 - Механизмы индукции различных изоформ цитохрома Р-450
| Механизм индукции | Индукция и регуляция P450 |
| Транскрипця генов посредством рецепторов | 1A1 (цитозоль AhR), 1A2, 1B1 2A6, 2B6 (CAR), 2C8, 2C9, 2C18, 2C19 3A4, 3A5 (ядерныерецепторы PXR и SXR),4A11 (PPARa) |
mRNA процессинг | 1A2 |
| mRNA стабилизация | 1A1,2E1,3A4 |
| Ферментная стабилизация | 2E1 |
Открытие PXR как первичного регулятора индукции экспрессии CYP 3A в печени и кишнике имеет большое значение для процессов биотрансформации лекарственных средств [J. Clin. Invest, 102, 1016, 1998] Как известно, посредством CYP3A метаболизируется большинство лекарственных препаратов, и ненамеренная активация PXR у людей может приводить к нежелательным взаимодействиям лекарственных средств или увиличения уровней токсических метаболитов.[Clin. Pharmcokinet 38, 493, 2000].[Bertilssonet al. 1998, Blumberget al. 1998, Lehmannet al. 1998]. Примечательно, что экспрессии PXR не было обнаружено авторами в тканях человеческого легкого методом Northern blot analysis [Bertilsson и другие. 1998, Blumberg и другие. 1998, Lehmann и другие. 1998]. Что, однако не исключает возможности экспрессии в некоторых специфических типах легочных клеток. [Baeset al. 1994]. Чрезвычайно низкие уровни САR mRNA обнаружены в легочной ткани методом Northern blot после длительной экспозиции [Baes и другие.1994].[Lampen A, Christians U, Guengerich FP, Watkins PB, Kolars JC, Bader A, Gonschior AK, Dralle H, Hackbarth I, Sewing KF: Metabolism of the immunosuppressant tacrolimus in the small intestine: Cytochrome P450, drug interactions, and interindividual variability.], [Drug. Metab. Dispos 1995, 12:1315-1324, Olsen A, Hansen KT, Friis C: Pig hepatocytes as an in vitro model to study the regulation of human CYP3A4: prediction of drug-drug interactions with 17І-ethynylestradiol.], [Chem.-Biol. Interact 1997, 107:93-108, Bader A, Hansen T, Kirchner G, Allmeling C, Haverich A, Borlak JT: Primary porcine enterocyte and hepatocyte cultures to study drug oxidation reactions.Br. J. Pharmacol 2000, 129:331-342].
Поскольку человеческий CYP3A P450 семейство, состоящее по крайней мере из четырех высоко гомологичных генов, и экспрессируется восновном в печени. Для того, чтобы исследовать экспрессию членов семейства CYP3A индивидуально, авторы подготовили олигонуклеотиды, специфичные к каждому CYP3A mRNA и использовали Северный блот-анализ и/или полимеразную цепную реакцию, для изучения РНК взрослой и плодной печени, вариации в экспрессии форм CYP3A в течение развития. Schuetz JD и др., нашли, что значения CYP3A4 (P450NF) mRNA, были получены только Северным блотом в постнатальном периоде, отличались высокой вариабельностью (с 10 уровнями) посравнению с образцами взрослых, и, в отличие от копий крыс (CYP3A1/2), не находились под влиянием рода. Напротив, присутствие изоформы CYP3A7 (HFLa) mRNA, как предполагалось, не было ограничено плодной печенью, а наблюдалось в семи из 13 образцов печени взрослых (54 %). CYP3A5 (HLp2), как mRNA, также был обнаружен во всех образцах плодной, и в трех из 13 взрослой печени (23 %) а в двух из этих трех соэкспрессировался с CYP3A7 mRNA.
CYP3A5 и CYP3A7 экспрессируются на сходных уровнях в плодной печени любого рода. Кроме того, экспрессия CYP3A7 в плодной печени имеет меньшее значение переменной (< с 2.5 уровней) чем CYP3A4 у взрослых. Авторы утверждают, что вопреки преобладанию представлений, экспрессия CYP3A7 в печени не ограничевается фетальным периодом, а скорее представляет вторую CYP3A форму, котораяселективноэкспрессируетсяувзрослых. [Selective expression of cytochrome P450 CYP3A mRNAs in embryonic and adult human liver. Schuetz JD, Beach DL, Guzelian PS. Department of Medicine, Medical College of Virginia, Richmond 23298-0267.]
Используя искусственный бактериальный хромосомный (BAC) клон, Finta C. и др. отобразили локус человеческого цитохрома P450 3A (CYP3A), содержащий гены кодирующие CYP3A4, CYP3A5 и CYP3A7.Гены лежат по направлению "голова® хвост" в порядке 3A4, 3A7 и 3A5. В обоих межгенных областях (3A4-3A7 и 3A7-3A5), авторы обнаружили несколько дополнительных экзонов цитохрома P450 3A, формирующих два CYP3A псевдогена. Эти псевдогены имеют ту же самую ориентацию как CYP3A гены.. Удивляет, что 3A7 mRNA разновидность была обнаружена между экзонами 2 и 13 одного из псевдогенов (нижележащего по отношению к 3A7) которые соединены после 3A7 терминала экзона. Это происходит как в mRNA молекуле, которая состоит из 13 3A7 экзонов и двух дополнительных экзонов в 3 ' конце. Дополнительные два экзона, берущих начало от псевдогена, находятся в измененной рамке считывания и следовательно имеют способность кодировать полностью отличную последовательность аминокислоты, чем канонические CYP3A экзоны 2 и 13. Эти результаты могут представлять генерализованный эволюционный процесс, происходящий с генами, имеющими потенциал, для захвата (кэпирования) соседних последовательностей и использования их как функциональных экзонов. [Finta C, Zaphiropoulos PG ,The human cytochrome P450 3A locus. Gene evolution by capture of downstream exons.. Center for Nutrition and Toxicology, Department of Biosciences at NOVUM, Karolinska Institute, SE-14157, Huddinge, Sweden.] Имеетсяприблизительно 10 уровневаявариабельностьметаболизма CYP3A4 субстратов in vivo, включаяантибиотикирифампициникетокеоназол, блокаторкальциевыхканаловнифидипин, ииммунодепрессантциклоспорин [Thummel и Wilkinson, 1998; Guengerich, 1999]. Эта вариация может затрагивать эффективность лекарственного средства и токсичность. Вариабельность экспрессии CYP3A4 по крайней мере частично зависит от множественных факторов, включая индукцию лекпрепаратами, эндогенными соединениями, и химикалиями окружающей среды, а также включает генетические факторы. Последние данные свидетельствуют о том, что область кодирующая CYP3A4 - также наследственно вариабельна [Sata и другие., 2000; Eiselt и другие., 2001].
Особенности генетических вариаций CYP3A4 недавно стали извесны. Мутация в 5'-upstream боксе проявлялась CYP3A4*1B (A290G), и наблюдалась в 52 % афроамериканцев и 9.6 % европейцев, но не была идентифицирована у азиатов [Ball et al., 1999; Rebbeck,2000; Sata et al., 2000; Gellner et al., 2001]. Это предположение было связано с прогрессирующей стадией рака простаты у людей [Rebbeck и другие., 1998], и тем не менее несет защитные эффекты для вторичного рака, вызванного препаратами химиотерапии, типа эпиподофилотоксинов (которые метаболизируются CYP3A4) используемых для лечения лейкемии,. [Felix et al., 1998.]. Однако, этот полиморфизм кажется, не затрагивает конститутивных уровней CYP3A4 [Wandel и другие., 2000]. Gonzales и коллеги [Sata и другие., 2000] описали два кодирования SNPs, включая CYP3A4*2 (S222P) найденный только у европейцев финского происхождения с аллельной частотой 2.7 %, и единственный случай CYP3A4*3 (M445T) в китайской популяции из 178 индивидуумов.
Baculovirus, экспрессирующий CYP3A4*2 белок, демонстрировал увеличение в Km для нифидипина, но не для тестостерона, в отличии от CYP3A4*1. Что ограничивало информативность эффектов новой M445T аллели на метаболизм [Sata и другие., 2000]. CYP3A4*4 (I118V), CYP3A4*5 (P218R), и CYP3A4*6 (терминирующий кодон в 285) были получены авторами в китайской популяции с аллельными частотами 1.4%, 0.98%, и 0.5%, и все эти различные аллели были связаны с более низкими соотношениями 6
-гидроксикортизола к свободному кортизолу, как и в исследованиях in vivo. [Hsieh и другие., 2001]. Каталитическая активность неизмененного типа CYP3A4 и аллельных вариантов сравнивались авторами, используя тестостерон и инсектицид хлорпирифос, как прототипы 3A4 субстратов.Две аллели, S222P и L373F, как стало извесно , оказывают влияние на каталитическую активность к некоторым субстратам. [Sata и другие., 2000 
; Eiselt и другие., 2001]. Интересно, F189S и L293P мутации имели сходное влияние на метаболизм обоих субстратов подобным образом. F189S аллель значительно понижает интенсивность обмена для тестостерона и хлорпирифоса, по сравнению с неизмененным типом CYP3A4, в то время как L293P аллель продемонстрировала более высокие значения обмена для обоих субстратов. Эти результаты свидетельствуют об возможности индивидуальных изменений способности метаболизировать не только тестостерон, но и другие потенциальные субстраты.Значения обмена для CYP3A4*1, F189S, L293P, M445T, и P457S 7.03, 1.9 (P < 0.05), 12.4 (P < 0.05), 5.8 и 5.9 nmol/min/nmol.
Сообщения о последних результатах исследований обеспечили обстоятельное свидетельство в поддержку ассоциации между генетическим полиморфизмом (A->G) в 5 '-фланкированным регионом (-290) CYP3A4 и изменениями ферментной активности. [. P. Rivory (1)(2), H. Qin (3), S. J. Clarke (2), J. Eris (4), G. Duggin (4), E. Ray (4), R. J. Trent (3), J. F. Bishop (2)Frequency of cytochrome P450 3A4 variant genotype in transplant population and lack of association with cyclosporin clearance., L]
Как известно CYP3A активность есть сумма активностей семейства CYP3A генов, включая CYP3A5, для которого характерен полиморфизм экспрессии на высоком уровне. Поскольку CYP3A5 представляет по крайней мере 50 % от общего печеночного содержания CYP3A, полиморфизм его экспрессии у людей имеет огромное значение, поэтому CYP3A5 может быть наиболее значимым генетическим контрибьютером к межиндивидуальным и межрасовым различиям в случаях CYP3A-зависимого лекарственного клиренса и в качестве ответной реакции на введение многих лекарственных препаратов. [Kuehl P, Zhang J, Lin Y, Lamba J, Assem M, Schuetz J, Watkins PB, Daly A, Wrighton SA, Hall SD, Maurel P, Relling M, Brimer C, Yasuda K, Venkataramanan R, Strom S, Thummel K, Boguski MS, Schuetz E, Sequence diversity in CYP3A promoters and characterization of the genetic basis of polymorphic CYP3A5 expression.. Department of Molecular and Cell Biology, University of Maryland at Baltimore, Baltimore, Maryland, USA]
Как стало недавно известно, экспрессия CYP3A5 в альвеолярных макрофагах репрессируется курением табака [Piipari и др. 2000]. Механизм этого явления еще недостаточно изучен.
Люди имеющие, по крайней мере, однуаллель CYP3A5*1экспрессируют относительно большие количества CYP3A5. Результаты, представленные авторами, указывают на то, что полиморфизм одного нуклеотида (SNPs) в CYP3A5*3 и CYP3A5*6 аллелях, в результате альтернативого сплайсинга и белковой трансации заканчивается отсутствием CYP3A5 в человеческих тканях у некоторых индивидуумов. CYP3A5 чаще экспрессируется в печени афроамериканцев (60 %) чем в у евроамериканцев (33 %). [Kuehl P, Zhang J, Lin Y, Lamba J, Assem M, Schuetz J, Watkins PB, Daly A, Wrighton SA, Hall SD, Maurel P, Relling M, Brimer C, Yasuda K, Venkataramanan R, Strom S, Thummel K, Boguski MS, Schuetz E.,Sequence diversity in CYP3A promoters and characterization of the genetic basis of polymorphic CYP3A5 expression. Department of Molecular and Cell Biology, University of Maryland at Baltimore, Baltimore, Maryland, USA].