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ILCATABOLISMODEINUCLEOTIDIPIRIMIDINICISipartedainucleotidimonofosfatoCMPoUMP(dTMP).

1. Rimozionedelgruppofosfatoaoperadiunanucleotidasi:percuidalcitidilatootteniamolacitidina,mentredall’uridilatoodaltimidilatosiottienelauridinaodeossitimidina.

2. Sullacitidinaavvieneunadeaminazioneperrimuovereilgruppoamminicodall’anellocomeioneammonioliberotramitelacitidinadeaminasi.Siottienel’uridina.

3. Viene rimosso lo zucchero dall’uridina ad opera di una fosforilasi. Viene incorporato unfosfatoinorganiconellozucchero,liberatocomeribosio-1-fosfato.Siottienecosìl’uracileolatimina.

4. L’uracileè substratodiunadiidrouracildeidrogenasi, checonsumandoNADPH, riduce illegameC-C.VengonoincorporatidueH.

5. Vieneapertol’anelloinmododaottenereunamolecolalineare.L’aperturaavvienegrazieaun’idratasicheaggiungendounamolecolad’acquarompeillegameammidico.Siottieneungruppocarbossilicoeun’ammina.Lamolecolalinearizzataèlaβ-ureidopropionato.

6. L’enzimaβ-ureidopropionasiaggiungeunamolecolad’acquaeportaallaliberazionediduegruppi,unoioneammonioeunamolecoladiCO2.Rimanelaβ-alanina.

7. Avvienelatransaminazionedellaβ-alanina(èunamminoacido).L’accettoredielettronièl’α-chetoglutaratochevienetrasformatoinglutammato.Ilchetoacidodellaβ-alaninaèlasemialdeidemalonica.

8. LasemialdeidevieneconiugataconilCoA:ilsuogruppoaldeidicodeveessereossidatoadacidoconsumandoNADchediventaNADH.IlprodottofinaleèilmalonilCoA.

9. Iprodottivengonopoicompletamenteossidatiattraversoilciclodell’acidocitrico.

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CATABOLISMO DEI NUCLEOTIDI PIRIMIDINICI

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CATABOLISMO DEI NUCLEOTIDI PIRIMIDINICI

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CATABOLISMO DEI NUCLEOTIDI PIRIMIDINICI

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IfarmacichemioterapiciLe cellule tumorali hanno un metabolismo azotato molto avanzato in quanto crescono moltovelocemente.Questifarmaciintervengonosulmetabolismoazotatoesullasintesideinucleotidi.Ifarmacimoltousatisonol’azaserinaeacivicina.Funzionanocomeinibitorisuicidieinibisconolaglutamminaammidotransferasi.Sonoinibitoriirreversibili.

SesivuolebloccarelasintesidelDNAinunacellulanonènecessariobloccaretuttiinucleotidi,mabastadiminuire la concentrazione di timidilato all’internodelle cellule. Se la concentrazioneditimidilatodiminuisce,lecelluleincorporanol’uracilechebloccalasintesidiDnaediconseguenzalacellulanonpuòduplicarsi.Vienebloccata latimidilatosintasi: ilfluorouracilèun inibitoresuicidachesi legaalsitoattivodell’enzima.Un altrobersaglio importante è ladiidrofolato reduttasi. Se si impedisce la sintesi delN5, N10metilenetetraidrofolatononsipuòprodurredTMP.Ifarmaciperbloccarequestoenzimasonolametotrexato,l’aminopterinaeiltrimetoprim.Questifarmaciagisconosututtelecellule,nonsolosuquelletumorali,creandoeffetticollaterali.

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AzaserinaAcivicina

Sono inibitori suicidi

Analoghi di glutammina

INIBITORI DI GLUTAMMINA AMMIDOTRANSFERASI

CHEMIOTERAPICI:ANALOGHI METABOLICI DI ENZIMI CHIAVE DEL

METABOLISMO AZOTATO

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AzaserinaAcivicina

Sono inibitori suicidi

Analoghi di glutammina

INIBITORI DI GLUTAMMINA AMMIDOTRANSFERASI

CHEMIOTERAPICI:ANALOGHI METABOLICI DI ENZIMI CHIAVE DEL

METABOLISMO AZOTATO

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Fluorouracile CHEMIOTERAPICI:Enzimi target:

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ROS-SPECIEREATTIVEDELL’O2(acquaossigenataeionesuperossido)ESISTEMISCAVENGERSLe maggior parte delle specie reattive dell’ossigeno sono dei radicali. A partire dall’ossigenomolecolaresipuòpassareallespeciereattivetramitel’acquisizionediunprimoelettrone,conlaformazionediunoionesuperossido.Loionesuperossidopuòacquistareunelettroneeunprotoneediventareacquaossigenata,chepuòacquistareunelettroneeunprotoneedareorigineaunamolecolad’acquaeunradicaleidrossilico.

Ossigenomolecolare->superossidoanionicoradicale->perossidodiidrogeno->radicaleidrossilicoeacqua.Ilradicaleidrossilicoreagisceconlestruttureeportaagravidanniqualilaperossidazionelipidicaelagenerazionediradicaliliberi(siparladireazioniacatena/dipropagazioneradicalica,questacatena s’interrompequandodue radicali s’incontranoe si legano conun legame covalente,maaffinchéquestoaccadalaconcentrazioneradicalicadev’essereelevata).I radicali liberi si formano incessantemente nel nostro organismo durante la fosforilazioneossidativa.Essisonoqualunquespeciecapacediun’esistenzaindipendentechecontieneunoopiùelettronispaiati.Ancheiglobulibianchicreanoradicaliliberiperaggredireiviruseibatteri(Burstrespiratorio).Radicaliliberisiformanoinoltrepereffettodelfumo,delleradiazioni,dell’inquinamento.Iradicaliliberideterminanoinvecchiamentoprecoceemalattie,essiprovocanoancheaccumuloinvaritessutidispecialipigmentidettilipofucsine.L'effettodeiradicalidiossigenoèsimileaquellodelleradiazioni,perchél'effettodelleradiazionièdovutoall'80%airadicaliliberichelestesseradiazioniproducono.Gliantiossidantiagisconocedendoidrogenoebloccandoiradicaliliberi.Unindividuosanoadultoognigiornonecessitadicirca2400kCale660grdiossigeno,chevieneutilizzatoal90-95%perlarespirazione.Ilrestante5-10%da’luogoaformereattivediossigeno:iradicali.Nelsistemabiologicolespeciereattivedell’ossigenosonol’ossigenosingoletto(1O2-prodottodareazionienzimatiche;dall’ozonoedall’acquastimolataconvibrazioni),ilradicalesuperossido(-O2

--prodottodareazionienzimatiche,dall’autossidazionedallafagocitosi),l’acquaossigenata(H2O2-prodottodallereazionienzimaticheedallafagocitosi),l’ossidonitrico(NO--prodottodallareazioneenzimaticadell’argininaconl’ossidonitricosintasi),l’idroperossido(ROOH-prodottodareazionienzimatiche;dall’autossidazione,specialmenteilipidi),ilradicaleidrossilico(-OH-prodottodallareazionediFentondegliionimetallocomeilFe2+oilCu2+conl’acquaossigenata;dallareazionenonenzimatica del NO- con il radicale superossido), l’anioneperossinitrito (ONOO- - prodotto dallareazionenonenzimaticadelNO-conilsuperossido)eildiossidodiazoto(NO2

--prodottodavariereazioninonenzimatiche).

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ReazionicheproduconoROS:lacatenaditrasportodeglielettroniCi sono processi nel nostro organismo che generano ROS. Il sito intracellulare che usa di piùl’ossigenoèlacatenarespiratoria:incondizioninormalinonc’èunagrandeperditadielettronidallacatena,lamaggiorpartedeglielettronihal’ossigenomolecolarecomeaccettore.IncasodistressossidativodeimitocondrinonvieneprodottaATPonevieneprodottadimeno,mavienegenerataun’elevataforzaprotonicaperilmovimentoelettronicoperchégliequivalentiarrivano ugualmente. Senon funziona l’ATP sintasi il gradiente protonico rimane. Glielettronirimangonofermi.SeilcicloQnonèefficientesiformanoradicalichinolicichereagisconoconl’O2eportanoallaformazionediionesuperossidoLecellulepossiedonodeisistemipereliminareloionesuperossido,comelasuperossidodismutasichetrasformaloionesuperossidoinacquaossigenata.Sec’èuneccessodidisuperossidosiliberaancheioneossidrilico.Metabolicamente si può generare la condizione di stress ossidativo ovvero lo stato ipossico: imitocondri,quandononarrivalorol’ossigeno,nonhannol’accettorefinaledeglielettroni.C’èilrischio di formazione diROS e che la catalisi rotazionaledell’ATP sintasi proceda in direzioneopposta. In questo caso si accumulano gli equivalenti riducenti e c’è la possibilità che passinoattraversol’ATPsintasifacendolafunzionareinsensoinverso(consumandoATPconformazionediADPefosfato inorganico).Durante lostressoossidativodeimitocondriessinonproduconoATP,hannograndeforzamotriceprotonicaeunelevatoQH2/Q.nellamatriceNADH/NAD+èelevato.

Laproteinainibitricedell’ATPsintasi(IF1)haunastrutturadimericaelegacontemporaneamentedueATPasi,bloccandoeimpedendoall’ATPasidifunzionareinentrambeledirezioni.NonbloccaperòlaproduzionedeiROS,anzineaumentalaproduzione.Sec’èIF1nonc’ènésintesinéconsumoinappropriatodell’ATP.

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LA CATENA DI TRASPORTO DEGLI ELETTRONI PRODUCE ROS

Mitocondri non producono ATPHanno grande forza motrice protonica e un elevato QH2/Q

Nella matrice NADH/NAD+ è elevato

STRESS OSSIDATIVO DEI MITOCNDRI

2 H2O

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IF1 = PROTEINA INIBITRICE DELLA ATPsintasi:attivo in forma dimericail dimero si forma a pH<6,5 (alti livelli di piruvato e lattato) lega 2 subunità F1 impedendone l’ attività.

STATO IPOSSICO

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LecellulemettequindiinattounaregolazionedituttiglienzimicoinvoltinelmetabolismoossidativoattraversolasintesidelfattoreHIF1(fattoreindottoaipossia).Il fattore indotto da ipossia (HIF1) è un fattore di trascrizione che quando è presente si lega adeterminate sequenze e regola l’espressione di proteine e di enzimi. Si ha un aumento deltrasportodiglucosionellecelluleeunaumentodellaglicolisiinquanto,quandoimitocondrinonfunzionanocorrettamente,perprodurreATPsi impiegailmetodoalivellodelsubstratocomelaglicolisi.SelacatenaditrasportononfunzionabeneilpiruvatoentranellaglicolisianaerobiaperesseretrasformatoinlattatoenonfinireadacetilCoA.L’HIF1promuovelasintesidilattatodeidrogenasiedipiruvatodeidrogenasichinasi.Quest’ultimafosforilalapiruvatodeidrogenasiinibendolaeimpedendolaconversionedipiruvatoadacetilCoA.Si ha quindi una riduzione del flusso elettronico attraverso la catena di trasporto e quindi unariduzionedellaproduzionedeiROS.L’HIF1,inoltre,modificalastrutturadelcomplesso4(normalmenteinquestocomplessovièunasubunitàCOX4-1 che inmancanza di ossigeno è sostituita dall’isoformaCOX4-2), stimolando laproduzionediCOX4-2,aumentandolavelocitàdipassaggiodeglielettroniallacatenarespiratoria.Questocomplessoèadattoafunzionarequandolaquantitàdiossigenopresenteèbassa.Laproteasi chedegrada lasubunità1 (COX4-1)delcomplesso4èanch’essaregolatadaHIF1 inmodopositivo.L’insiemediquestereazionigarantisceallacellulaun’adeguatasintesidiATPeunariduzionedellaproduzionediROS.

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IPOSSIA

ROS

meccanismi adattativi di protezionevolti a limitare la produzione di ROS

ruolo di HIF1(fattore inducibile dell’ipossia)

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ReazionicheproduconoROS:burstrespiratoriodeifagocitiUnacatenaditrasportodeglielettronichecoinvolgeuncitocromobpeculiaretrasferisceelettronidalNADPHall’ossigeno,conformazionedianionesuperossido. Ilsuperossidoèconvertitodallasuperossidotransmutasiinacquaossigenata,chesicombinaconFe2+,portandoallaformazionedelradicaleidrossilico,cheuccideibatterichevengonosuccessivamenteinglobatidaifagociti.Iradicalidell’ossigenosonotossiciancheperibatteri,quindisonofunzionaliallalorodegradazioneda parte dei fagociti. Questo radicale rimane libero nell’intorno delle cellule e può quindidanneggiareanchelecelluledell’organismocheospitanoibatteri.IlcomplessodelNADPHossidasisitrovasullamembranadellecelluleeilradicaleidrossilicopuòessererilasciatosiaall’internocheall’esternodeibatteri.

Sistemiscavengerperl’H2O2

L’acquaossigenatavienenormalmenteprodottaneiperossisomimediantelaβ-ossidazione.

Puòessereancheprodottatramitelasuperossidodismutasi,apartiredalloionesuperossido.Puòessereridottaadacquatramitelacatalasiolaglutationeperossidasi.La glutatione perossidasi rompe il perossido e genera due molecole d’acqua, impiegando duemolecolediglutationeridottochesiossida(ridottonuovamenteattraversolaglutationereduttasi).

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Sistemi scavenger per l'H2O2

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Sistemi scavenger per l'H2O2

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Esistonoancheduereazioninoncatalizzatepercuil’acquaossigenatareagisceconilFe2+oconloioneO2

-perprodurreiradicaliliberi.

SistemienzimaticicoinvoltinellaproduzionediROSintracellulariIROSintracellularipossonoessereprodottiattraversodiversisistemienzimaticicomelaxantinaossidasi, il citocromo P450 monossigenasi, l’ossido nitrico sintasi, il NADPH ossidasi, lalipoossigenasi.DanniderivatidallaproduzionediROSUnavoltaprodottipossonodanneggiareilDNA (mitocondrialeogenomico),causaredisfunzionimitocondriali,apoptosienecrosidellecellulecheportanonell’insiemeall’invecchiamento.Idannialivellodegliacidinucleiciconsistononellarotturadeilegamitranucleotidi,lamodificazionedellaformadellebasiazotati.Perquantoriguardaleproteine,portanoallaformazionediprodottidicross-link.Lemalattiederivatedadannidastressossidativosonolaporfiria,ildiabete,l’enfisema,lemalattiederivate dal sovraccarico di ferro e rame, danni da ischemia e di riperfusione, sclerosi lateraleamiotrofica,cancroeinvecchiamento.Protezionecontrolespeciereattivedell’ossigeno:sistemiantiossidanti

- Sisteminonenzimatici:vitamineantiossidanti(Eotocoferolo,C),glutationeealtricompostisulfidrilici, acido urico, bilirubina e proteine leganti il metallo (transferrina, lattoferrina,ceruloplasminaealbumina)eiflavonoidi.

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Sistemi scavenger per l'H2O2

17/48Acido urico

RetinoloTocoferoli

Vitamina C

Bilirubina

17/48Acido urico

RetinoloTocoferoli

Vitamina C

Bilirubina

17/48Acido urico

RetinoloTocoferoli

Vitamina C

Bilirubina

17/48Acido urico

RetinoloTocoferoli

Vitamina C

Bilirubina

17/48Acido urico

RetinoloTocoferoli

Vitamina C

Bilirubina

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Lacaratteristicacomuneaquellemolecoleèlapresenzadidoppilegamiorganizzatiinunamanierabenprecisa.Sononecessariidoppilegamiperchépossonopermettereunastabilitàdellestrutture.Iltocoferolopuòreagireconunradicalegeneratonellacellula(perossidoradicalico),lopuòbloccareinterrompendolacatena.Iltocoferolopuòpoiritornareallasuaformaprotonata.Lavitamina C è presente il 3 diversi stati: quella completamente protonata, l’ascorbato-oppurel’ascorbato2-.Questemolecolepossonointeragirecondeglielettroniliberipresentisuradicalibiologiciepossonocederealcunideiloroelettroniperportareall’appaiamentodella coppia elettronica, recuperando i radicali liberi e formando due tipi di molecole(interconvertibili).AquestopuntolavitaminaCpuòtornareadacidoascorbico.Èpossibileun’altraviaattraversocuilavitaminapuòreagireconunaltroradicaleeformarediidroascorbato, che non ha più capacità antiossidanti; esiste una ossidoreduttasi che loriconverteinascorbato.Iflavonoidisonounacategoriadimolecolecondiversefunzionibiologiche,tracuifunzioneantiossidante, suddivisa a sua volta in 4 o 5 categorie. Si introducono con la dieta. Ilprincipaleèilresveratrolo,presentenelvino.Laquercitinaèunaltroflavonoide,chepuòinattivareloionesuperossido.Reagisceconunradicaleidrogeno,chegeneraunradicalesuunossigenodellamolecola,l’elettronespaiatosi delocalizza sulla molecola stabilizzandola; l’ossigeno reattivo lega il superossido; ilsuperossidoèreattivoetendeaformareunperossido,chesiscindefacilmente.Laottoprenilnaringeninaècontenutanellabirra.

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- Sistemienzimatici:superossidodismutasi(nelcitosol,plasmaemitocondrio);catalasi(neiperossisomi);laglutationeperossidasi(nelplasmaenelcitosol).Sistemiscavengerperl’H2O2

Per esempio, lo ione superossido può essere utilizzato dalla superossido dismutasi, cheaggiungeprotonielotrasformainacquaossigenata.L’acqua ossigenata va inattivata; l’enzima che inattiva l’acqua ossigenata è la glutationeperossidasi: utilizzando due molecole di glutatione rompe il perossido di idrogenotrasformandoloinduemolecolediacqua,ilglutationesitrasformainglutationeossidato.Laglutationereduttasiriduceilglutationeossidato;gliequivalentiriducentiprovengonodalNADPH,chesitrasformainNADP.LarigenerazionedelNADPHpuòesserecausatadadiversereazioniinbaseallalocalizzazionecellulare.

Ipontidisolfurodiunaproteinaodiunenzima(es.piruvatodeidrogenasinelmitocondrio,α-chetoglutaratodeidrogenasi)possonoessereossidatidallostressossidativo.EmebdelcomplessoIIAlivellodellacatenaditrasportodeglielettroni,nelcomplesso2(succinatodeidrogenasi)èpresenteuncitocromosottoformadiEmeb,esternoalpercorsoattraversocuipassanoglielettroni.QuestocitocromosvolgeunruolocontrolaformazionediROS,catturandoglielettronichesfuggonoepossonoportareallaformazionediradicali.

Nelparagangliomaereditarioquestosistemaècompromesso

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Sistemi scavenger per l'H2O2

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IsistemienzimaticididetossificazionerichiedonodisponibilitàcitosolicadiNADPH.IlNADPHmitocondrialederivada..IlNADPHcitosolicoderivadallaviadeipentosiedall’enzimamalico.

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I sistemi enzimatici detossificazione richiedono disponibilità citosolica di NADPH

Favismo

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DETOSSIFICAZIONEDEGLIXENOBIOTICIGlixenobioticisonomolecolebiologicheestraneealnostroorganismo.Sonomolecoletossichepernoi.Inquestacategoriadimolecolerientranoifarmaci,lemolecolecancerogene,gliinsetticidi,glierbicidi,ipesticidi,gliadditivichimici,icosmetici.Lamaggiorpartediquesticompostisonometabolizzatidalcorpoumano,principalmentenelfegato.Raramentequesticompostisonoescretisenzasubiremodificazione.Moltediquestemolecolesonolipofile.Introducendo una serie di tossine nell’organismo, queste vengono catturate dal fegato, cheattraverso una o due fasi le trasforma in molecole idrofile in modo tale che possano essereeliminate facilmente.Possonoseguire lavia intestinale,dopoesserestateriversatenellabile,ourinaria.Senonsubisconoilprocessodisolubilizzazionepossonodepositarsineltessutoadiposoerimanerelìquasidefinitivamente.

- Fase I: aggiunta o esposizione di un gruppo funzionale polare sullamolecola. Il fegatoutilizza diverse classi di enzimi: citocromoP450, deidrogenasi,monoossigenasi flaviniche(FMOs),monoamminoossidasi,aldeideechetonereduttasi,azoreduttasi,chinonereduttasi,epossidoidrolasi,carbossilesterasi,ammidasi.Ilcompostotossicopuòesseretrasformatoinun composto inattivo oppure in un composto che ha ancora un’attività diversa dalloxenobioticodipartenza(oinferioreomaggiormentetossica).

- Fase II: coniugazione del composto con un sostituente che ne aumenta la solubilità. I

compostiutilizzatiperlaconiugazionesono:acidoglucuronico(glucosioconC6ossidatoadacidocarbossilico),sulfato,acetato,glutatione,gruppimetilici.Gli enzimi coinvolti sono: UDP glucoroniltransferasi, N-acetiltransferasi, Solfotransferasi,Glutatione-S-transferasi,metiltransferasi.

CITOCROMOP450

Appartienealla categoriadelleemoproteine.Contieneungruppoeme,che lega il ferro, particolare che ha un picco di assorbimento a 450nanometri.Sitrovanellecelluleeucarioteancoratoallemembranedimicrosomi(oRE)omitocondriali.Gli enzimi P450 predisposti almetabolismo degli xenobiotici si trovanosoprattuttonelreticoloendoplasmaticodelfegato.

Il citocromo P450microsomiale è legato allamembrana del reticoloendoplasmaticotramitelaregioneN-terminaleidrofobicachegeneraun’elicatransmembrana.L’estremitàN-terminalesitrovarivoltaversoillumedell’organello;l’estremitàC-terminaleèrivoltaversoilcitosol.Hauna funzionenell’eliminazionedeglixenobiotici,mahasoprattuttounafunzionefisiologicanellasintesidialcunemolecole,tracuiormonisteroidei.

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CITOCROMO P450 emoproteina

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Localizzazione intracellulare

Il citocromo P450 degli eucarioti è ancorato alle membranemicrosomiale e mitocondrialeGli enzimi P450 predisposti al metabolismo degli xenobiotici si trovano soprattutto nel reticolo endoplasmatico del fegato

Il citocromo P450 microsomiale è legato alla membrana del reticolo endoplasmatico tramite la regione N-terminale idrofobica che genera un’elica transmembrana.

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IlcitocromoP450èunamonoossigenasioossidasiafunzionemista: lareazionecatalizzataè lareazionediunamolecoladiossigenoconunamolecola lipofila, che siossidrila; l’altroatomodiossigenoèutilizzatoperlasintesidiunamolecoladiacqua.

Esiste una catena di trasporto di elettroni, diversa in base alla localizzazione (mitocondriale omicrosomiale).CATENADITRASPORTODIELETTRONIMICROSOMIALE

Alivellomicrosomiale,IlcitocromoP450-reduttasicontieneuncentroferro-zolfo,unFAD,unFMN(favinmononucleotide)epuòlegareinundominioilNADPH.

Ilflussodeglielettroni:NADPHàFADàFMNàCitocromoP450.FADoFMN (formaossidata)riceveunprimoprotoneeunprimoelettroneesiformaunsemichinone;entraunnuovoelettroneeunprotoneesiformaFADH2(formacompletamenteridotta).

SononecessarisiailFADcheilFMN.

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Il citocromo P450 è una ossidasi a funzione mista (monossigenasi)

Reazione catalizzata dal P450

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Citocromo P450 reduttasi

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1. Sipartedaunasituazioneincuinell’enzimasonopresentiunFMNH(semichinone)eilFAD(suquesticoenzimiègiàdepositatounelettrone).EntraunNADPHchecede2elettronialFAD,chediventaFADH2mentreFMNHrimanecometale.

2. AquestopuntoglielettronisonotrasferitidalFADH2alFMNH,chediventaFMNH2mentreilFADdiventaFADH.

3. IlcitocromoP450ossidatosiriduceesiformanoFMNHeFADH.4. Avviene poi una ridistribuzione dei due elettroni, l’elettrone che aveva il FADH lo cede

all’FMNHesiformanoFADeFMH2.5. L’FMH2puòcedereelettronialcitocromoP450,chesiriduce;allafinesiriformanoFMNHe

FADdipartenza.

MeccanismodicatalisidelcitocromoP450Ilgruppoemecontieneunoioneferro,chepuòessereferroso(Fe2+)oferrico(Fe3+)asecondadeglielettronichepossiede.

1. AlcitocromoP450conunFe3+(formaossidatadelcitocromo)silegailsubstrato.2. P450-Fe3+-SèsubstratodellacitocromoP450reduttasi,checedeunelettrone.L’elettrone

èutilizzatoperridurreilferro,chediventaFe2+.3. Entralamolecoladiossigeno,chesilegaalgruppoEme.4. Avvieneunpassaggiodielettroniall’internodelcitocromo:ilferrodiventa3+el’ossigeno

O2-.

5. AquestopuntolacitocromoP450reduttasicedeilsecondoelettrone,accettatodall’O2-,

chediventaO2--.

6. Siossidrilailsubstrato,cheescecomeS-OH.7. L’ossigenoescecomeacqua.

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Citocromo P450 reduttasi

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ciclo del citocromo P-450

1

2

3

4

5

6

78

143

CATENADITRASPORTODEGLIELETTRONIMITOCONDRIALEAlivellomitocondrialelareazioneèidentica,macambialacatenautilizzata.

GlielettronicheprovengonodalNADPHvengonopassatiall’enzimaadrenodossinareduttasi,checontieneunFAD(chepuòesisterecomeFADoFADH2).GlielettroniriduconoilFADaFADH2;glielettroni del FADH2 vengono ceduti all’adrenodossina, riducendone i centri ferro-zolfo;l’adrenodossinanellaformaridottacedeglielettronialcitocromoP450.Ci sono due adrenodossine: un elettrone passa dal NADPH alla prima adrenodossina, poi allasecondaepoialcitocromoP450;unaltroelettronesvolgelostessociclo.IlcitocromoP450svolgeunafunzionenellasintesidegliormonisteroidei.

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Frazione microsomiale

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Il citocromo P450 è una ossidasi a funzione mista (monossigenasi)

Reazione catalizzata dal P450

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mitocondri

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SubstratidelcitocromoP450Xenobiotici: farmaci (inclusi antibiotici), carcinogeni, antiossidanti, solventi,anestetici,coloranti,pesticidi,derivantidelpetrolio,alcol,odori.Compostidioriginefisiologica:colesterolo,steroidi,eicosanoidi,acidigrassi,idroperossidideilipidi,retinoidi(vitaminaA),acetone.SuperfamigliadeicitococromiP450EsisteunasuperfamigliadicitocromiP450esonopresenticirca150geni.Varieclassisonocoinvolteinviemetabolichespecifiche.Un’ampiaserieserveperilmetabolismodeifarmaci.Icitocromichepartecipanoalleviemetabolichesonomoltospecificiperillorosubstrato,cometuttiglienzimi.Icitocromichemetabolizzanoifarmacioglixenobioticisonomoltomenospecifici.Ilcitocromo3A4metabolizzail60%deifarmaci.

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CYP…

SUPERFAMIGLIA

Circa 150 geni

Cyp 3A4 metabolizza circa il 60% dei

farmaci

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ReazionicatalizzatedalcitocromoP450

L’epossidoèunetereciclicoatretermini.Oltre a queste reazioni, partecipa anche alla sintesi degli ormoni steroidei nella ghiandolasurrenale.

Icitocromiinblusonoquellidelreticoloendoplasmatico,quelliinrossosonoinvecequelli

coinvoltinellereazionimitocondriali.

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Metabolismodell’acetaminofene(paracetamolo)Ilnostroorganismoattivareazionipereliminareilfarmacoacetaminofene(oparacetamolo).Questamolecolapuòessereeliminatadopoaverricevutoungrupposolfatoounglucoronide.SeinveceseguelaviaepaticavieneconvertitoinNAPQI(N-acetil-p-benzoochinoeimmina)tramiteilcitocromoP450.QuandolaproduzionediNAPQUIèbassa,essopuòessereconiugatoalglutationecon formazione di unmetabolita non tossico; se, invece, la quantità diNAPQI è eccessiva, puòconiugarsiconleproteinecellularidiventandodannosoeportareallamorte.

MetabolismodellaterfenadinaL’antiallergicoterfenadina(seldane)nonhadiperséun’attività farmacologica,èconsideratounprofarmaco. Quando un paziente l’assume, per essere eliminata, viene metabolizzata a livelloepaticodalcitocromoP450esiottieneunprodotto,lafexofenadina(allegra),conattivitàmaggiorecherappresentailverofarmaco.

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Metabolismodell’etanoloL’alcol è uno xenobiotico per il nostro organismo. Con il metabolismo cellulare l’etanolo vienetrasformatoinunamolecolaancorapiùtossica.Trediversienzimichepartecipanoall’ossidazione:l’alcoldeidrogenasi,lacatalisiel’aldeidedeidrogenasi.

- Nelcitosolèpresentel’alcoldeidrogenasicheconsumandoilNADproducel’acetaldeide.- Neiperossisomivièlacatalasicheconiugandol’etanoloeilperossidod’idrogenoproduce

acetaldeideeacqua.- Neimicrosomisiproduceacetaldeidemedianteduereazionicatalizzatedalcitocromo2E1

(isoformadel citocromoP450). Laprima reazioneprevede la formazionediundiolo conl’ossidazionediunamolecoladiNADPHeriduzionedell’ossigenomolecolareadacqua.Laseconda reazione prevede la rimozione di un gruppo ossidrilico sotto forma di acqua el’ossidazionedelcarbonioalcolicoacarbonioaldeidicoconformazionediacetaldeide.

L’acetaldeideètossicaesesisomministraunagrandequantitàdialcolessapuòritornareincircolocausandotossicitàintuttiitessuti.Inoltrel’acetaldeidepuòesseremetabolizzatadall’aldeidedeidrogenasi,presenteneimitocondri,chelaossidaadacidoacetico.QuestosaràconiugatoconilCoAadareacetil-CoAeverràusatonelciclodell’acidocitrico.L’etanolointrodottopuòessereusatoperprodurreenergia.

Cisonosoggettichesonointollerantiall’alcol(lamaggiorpartesonodiorigineasiatica)inquantohannoisoformediversedeglienzimi.Essipresentanoundiversoallele(allelediclasse2)evannoincontro a una rapidadilatazione (diventano fucsia) in quantohannoun alcoldeidrgenasimoltoefficienteeun’aldeidedeidrogenasichemetabolizzapiùlentamente(fattoredirischioperilcancroindottodaalcol).Cisono16geniperl’aldeidedeidrogenasi.

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Metabolismo dell’etanolo

Alcol deidrogenasi Aldeide deidrogenasi

energia

tossica