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Citocromo P450 reductasa

La citocromo P450 reductasa (también conocida como NADPH:ferrihemoproteína oxidorreductasa, NADPH:hemoproteína oxidorreductasa, NADPH:P450 oxidorreductasa, P450 reductasa, POR , CPR, CYPOR) es una enzima unida a membrana necesaria para la transferencia de electrones del NADPH al citocromo P450 [5] y otras proteínas hemo , incluida la hemo oxigenasa, en el retículo endoplásmico [6] de la célula eucariota .

Gene

El gen POR humano tiene 16 exones y los exones 2-16 codifican una proteína POR de 677 aminoácidos [7] (NCBI NP_000932.2). Hay una única copia del gen POR de 50 kb (NCBI NM_000941.2) en humanos en el cromosoma 7 (7q11.23).

Los parálogos de POR incluyen óxido nítrico sintasa ( EC 1.14.13.39), NADPH:sulfito reductasa ( EC 1.8.1.2) y metionina sintasa reductasa ( EC 1.16.1.8). [ cita necesaria ]

Estructura proteica

Se ha determinado la estructura cristalina 3D del POR humano. [8] La molécula se compone de cuatro dominios estructurales: el dominio de unión a FMN, el dominio de conexión, el dominio de unión a FAD y el dominio de unión a NADPH. El dominio de unión a FMN es similar a la estructura de la proteína flavodoxina que contiene FMN , mientras que el dominio de unión a FAD y los dominios de unión a NADPH son similares a los de la flavoproteína ferredoxina-NADP + reductasa (FNR). El dominio de conexión está situado entre los dominios similares a flavodoxina y similares a FNR. La flexibilidad de conformación de POR es un requisito clave para la interacción con diferentes socios redox como las proteínas del citocromo P450, y sesgar la conformación de POR con ligandos de moléculas pequeñas puede ser una forma de controlar la interacción con las proteínas asociadas e influir en el metabolismo. [9]

Función

En Bacillus megaterium y Bacillus subtilis , POR es un dominio C-terminal de CYP102, un sistema P450 soluble autosuficiente de un solo polipéptido (P450 es un dominio N-terminal). El esquema general de flujo de electrones en el sistema POR/P450 es:

NADPH → FAD → FMN → P450 → O 2

La evidencia definitiva del requerimiento de POR en las reacciones mediadas por el citocromo P450 provino del trabajo de Lu, Junk y Coon, [10] quienes diseccionaron el sistema de oxidasa de función mixta que contiene P450 en tres componentes constituyentes: POR, citocromo P450 y lípidos.

Dado que todas las enzimas microsomales P450 requieren POR para la catálisis, se espera que la alteración de POR tenga consecuencias devastadoras. Los ratones knockout para POR son embrionariamente letales, [11] probablemente debido a la falta de transporte de electrones a las enzimas P450 extrahepáticas, ya que la knockout específica del hígado de POR produce ratones fenotípica y reproductivamente normales que acumulan lípidos hepáticos y tienen una capacidad notablemente disminuida de metabolismo hepático de fármacos. [12]

La reducción del citocromo P450 no es la única función fisiológica de POR. El paso final de la oxidación del hemo por la hemo oxigenasa de mamíferos requiere POR y O 2 . En levadura, POR afecta la actividad ferrireductasa, probablemente transfiriendo electrones a la flavocitocromo férrico reductasa. [13]

Significación clínica

Se han identificado más de 200 variaciones del gen POR. [14] [15]

Se han encontrado cinco mutaciones sin sentido (A287P, R457H, V492E, C569Y y V608F) y una mutación de empalme en los genes POR en pacientes que tenían evidencia hormonal de deficiencias combinadas de dos enzimas esteroidogénicas del citocromo P450: P450c17 CYP17A1 , que cataliza el esteroide 17α. hidroxilación y reacción de 17,20 liasa, y P450c21 21-hidroxilasa , que cataliza la 21-hidroxilación de esteroides. [16] También se ha identificado otra mutación POR sin sentido, Y181D. [17] Quince de diecinueve pacientes que tenían genitales anormales y esteroidogénesis desordenada eran homocigotos o aparentemente heterocigotos compuestos para mutaciones de POR que destruyeron o inhibieron dramáticamente la actividad de POR. [18]

Deficiencia de POR – Enfermedad de Oxidasa Mixta

La deficiencia de POR es la forma más nueva de hiperplasia suprarrenal congénita descrita por primera vez en 2004. [16] La paciente índice era una niña japonesa recién nacida de 46,XX con craneosinostosis, hipertelorismo, hipoplasia de la parte media de la cara, sinostosis radiohumeral, aracnodactilia y esteroidogénesis desordenada. Sin embargo, las características clínicas y bioquímicas de los pacientes con deficiencia de POR se conocen desde hace mucho tiempo en la literatura como la llamada enfermedad de oxidasas mixtas, ya que la deficiencia de POR generalmente muestra un perfil de esteroides que sugiere deficiencias combinadas de esteroides 21-hidroxilasa y 17α-hidroxilasa/17. 20 actividades liasa. El espectro clínico de la deficiencia de POR varía desde niños gravemente afectados con genitales ambiguos, insuficiencia suprarrenal y síndrome de malformación esquelética (ABS) de Antley-Bixler hasta individuos levemente afectados con características similares al síndrome de ovario poliquístico. Algunos de los pacientes POR nacieron de madres que se virilizaron durante el embarazo, lo que sugiere una aromatización placentaria deficiente de los andrógenos fetales debido a una lesión en la aromatasa microsomal que resulta en una baja producción de estrógeno, que luego fue confirmada por actividades de aromatasa más bajas causadas por mutaciones de POR. [19] [20] Sin embargo, también se ha sugerido que la virilización fetal y materna en la deficiencia de POR podría ser causada por una mayor síntesis de dihidrotestosterona por la gónada fetal a través de una " vía de puerta trasera " alternativa descrita por primera vez en los marsupiales y luego confirmada en humanos. [21] El análisis de cromatografía de gases/espectrometría de masas de esteroides urinarios de mujeres embarazadas con un feto con deficiencia de POR descrito en un informe anterior también respalda la existencia de esta vía, [22] [23] y la relevancia de la vía de puerta trasera junto con la POR La esteroidogénesis dependiente se ha vuelto más clara a partir de estudios recientes. [21] Se está investigando el papel de las mutaciones POR más allá de CAH; y en publicaciones recientes se abordan cuestiones como cómo las mutaciones POR causan anomalías óseas y qué papel desempeñan las variantes POR en el metabolismo de los fármacos por parte de los P450 hepáticos. [24] [25] [26] [27] [28] Sin embargo, los informes de ABS en algunos hijos de madres que fueron tratadas con fluconazol, un agente antifúngico que interfiere con la biosíntesis del colesterol en el nivel de actividad de CYP51, indican que los trastornos del fármaco El metabolismo puede resultar de una actividad deficiente de POR. [29]

síndrome de williams

El síndrome de Williams es un trastorno genético caracterizado por la deleción de material genético de aproximadamente 1,2 Mb del gen POR (POR). Las células con esta deleción genética muestran una transcripción reducida de POR, al parecer, debido a la pérdida de un elemento regulador cis que altera la expresión de este gen. [30] Algunas personas con síndrome de Williams muestran características de deficiencia de POR, incluida sinostosis radiocubital y otras anomalías esqueléticas. [31] Se han observado casos de deterioro leve de la síntesis de cortisol y andrógenos, [32] sin embargo, a pesar de que la deficiencia de POR altera la síntesis de andrógenos, los pacientes con síndrome de Williams a menudo muestran niveles elevados de andrógenos. [33] Se ha observado un aumento similar en la testosterona en un modelo de ratón que ha disminuido globalmente la expresión de POR. [34]

Ver también

Referencias

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