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Che cosa sono enzimi del citocromo P450?

La superfamiglia delle proteine chiamate enzimi del citocromo (CYP) P450 è compresa nella sintesi e nel metabolismo di un intervallo delle componenti cellulari interne ed esterne. Questi enzimi sono stati identificati in molti organismi, compreso gli animali, le piante, batteri e perfino in alcuni virus.

Il nome “enzimi del citocromo P450„ è derivato dovuto le loro parecchie caratteristiche; sono limitate alla membrana delle celle (cyto) e contengono il pigmento del heme (cromo e P). Una volta rilegate a monossido di carbonio, queste proteine producono uno spettro con una lunghezza d'onda a circa 450 nanometro.

Enzima del fegato del citocromo p450 (CYP3A4, umani), struttura chimica. Questa proteina del fegato svolge un ruolo importante nella disintossicazione della droga nel corpo umano. Credito di immagine: molekuul_be/Shutterstock
Enzima del fegato del citocromo p450 (CYP3A4, umani), struttura chimica. Questa proteina del fegato svolge un ruolo importante nella disintossicazione della droga nel corpo umano. Credito di immagine: molekuul_be/Shutterstock

Come gli enzimi della CYP funzionano?

Ci sono sette fasi del ciclo catalitico della CYP.

  • In primo luogo, il substrato lega all'enzima della CYP, inducendo un cambiamento conformazionale e un cambiamento di stato di spin del ferro del heme.
  • La seconda tappa è la reazione iniziale di riduzione del gruppo del heme (Fe3+). Il NAD (P) H trasferisce un elettrone a heme via la catena del trasferimento di elettroni, formante Fe2+. Poi, l'ossigeno lega al gruppo del heme di Fe2+, formante Fe2+O2. Finalmente, si trasforma in in un modulo più stabile, Fe3+O2.
  • Il del quarto piano è la seconda reazione di riduzione, che forma Fe3+O22-.
  • Il O22- poi reagisce con due protoni, tagliati l'obbligazione fra le due molecole dell'ossigeno e formanti (FeO) 3+.
  • L'atomo di ossigeno heme diretto poi è trasferito al substrato.
  • Per concludere, il prodotto è rilasciato dall'enzima e lo stato enzimatico iniziale è restituito.

Ruolo degli enzimi della CYP in esseri umani

Presso gli esseri umani, gli enzimi della CYP pricipalmente sono trovati all'interno del reticolo endoplasmatico e dei mitocondri delle celle di fegato. Tuttavia, egualmente sono trovati in molte altre celle dell'organismo. Queste a proteine dirette a membrana sono comprese nel metabolismo di molti substrati nocivi, quali le tossine.

Ulteriormente, sono egualmente importanti nella sintesi di molti substrati utili, quali gli ormoni steroidi (quali estrogeno e testoterone), gli acidi grassi e gli steroli (quali colesterolo e acidi biliari).

Finora, 57 geni differenti della CYP in 18 famiglie della proteina sono stati identificati nel genoma umano. Alcuni di questi enzimi hanno obiettivi altamente specifici, quale il aromatase, che mira soltanto agli androgeni per convertirli in estrogeni. Tuttavia, geni di qualche CYP hanno una vasta gamma di funzione.

Il ruolo degli enzimi della CYP nel metabolismo della droga

Uno dei ruoli studiati degli enzimi della CYP è la loro funzione nel metabolismo della droga. Queste proteine gestiscono la velocità a cui le droghe sono ripartite e la durata per cui le droghe sono presenti nell'organismo.

Un enzima eccessivamente attivo della CYP renderà la droga inefficace. Tuttavia, se questi enzimi non sono abbastanza attivi, la droga può restare nell'organismo per una durata prolungata che piombo alla tossicità.

Di tutte le proteine differenti della CYP che sono presenti nel corpo umano, sei di loro sono compresi nel metabolismo di 90% delle droghe. Queste proteine sono CYP1A2, CYP2C9, CYP2D6, CYP3A4 e CYP3A5.The la maggior parte del importante sono CYP3A4 e CYP2D6.

La variabilità genetica all'interno di questi enzimi notevolmente influenza la tariffa a cui le droghe sono ripartite. Determinate droghe possono anche inibire o attivare l'enzima o persino causare le interazioni e gli effetti collaterali negativi nocivi della droga droga. Per esempio, intorno 1 in 15 persone può avere una risposta reattiva eccessiva ai betabloccanti dovuto la variazione genetica.

Oltre alla variabilità genetica, altri fattori possono influenzare la funzione di questi enzimi. Per esempio, la dieta può egualmente su influenza l'attività degli enzimi della CYP.

Il succo di pompelmo contiene una molecola chiamata flavanolo che ha effetti inibitori sull'enzima della CYP e può rallentare il metabolismo delle droghe, piombo ai più forti effetti della droga.

Altri alimenti che attivano gli enzimi della CYP sono alimenti e verdure crocifere carbone-grigliati (per esempio broccoli), che minimizzano l'effetto delle droghe. Un fattore supplementare che pregiudica la funzione di questi enzimi sta fumando. Il fumo attiva CYP1A2, piombo al metabolismo e ad abbassare aumentati della droga i livelli della droga nell'organismo.

Enzimi della CYP e medicina personale

C'è l'estesa ricerca che è effettuata facendo uso degli enzimi della CYP nell'area di medicina personale.

Un esempio di un gene che è stato studiato poichè un obiettivo possibile per medicina personale è il gene CYP2C9 che è compreso nel metabolismo di warfarin. Il prodotto della proteina di questo gene gestisce la quantità di warfarin che è richiesto da ogni paziente. Di conseguenza, è stato suggerito che identificando la variante specifica del gene che un paziente possiede, le decisioni informate potrebbero essere prese riguardo al dosaggio. Ciò può escludere la possibilità di emorragia interna, di un terreno comunale e di un effetto secondario potenzialmente pericoloso di warfarin.

Caratterizzando l'enzima CYP450 di ogni persona, i livelli ottimali di dosaggio della droga possono essere prescritti escludendo i pericoli della dose eccessiva o la possibilità del trattamento inefficiente.

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Last Updated: Feb 26, 2019

Hannah Simmons

Written by

Hannah Simmons

Hannah is a medical and life sciences writer with a Master of Science (M.Sc.) degree from Lancaster University, UK. Before becoming a writer, Hannah's research focussed on the discovery of biomarkers for Alzheimer's and Parkinson's disease. She also worked to further elucidate the biological pathways involved in these diseases. Outside of her work, Hannah enjoys swimming, taking her dog for a walk and travelling the world.

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