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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 la 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 a 16 codifican una proteína POR de 677 aminoácidos [7] (NCBI NP_000932.2). Existe una única copia del gen POR de 50 kb (NCBI NM_000941.2) en los seres humanos en el cromosoma 7 (7q11.23).

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

Estructura de la proteína

Se ha determinado la estructura cristalina tridimensional de la POR humana. [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 la flavodoxina y similares a la FNR. La flexibilidad de conformación de la POR es un requisito clave para la interacción con diferentes socios redox como las proteínas del citocromo P450, y sesgar la conformación de la 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 del flujo de electrones en el sistema POR/P450 es:

NADPH → FAD → FMN → P450 → O2

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 de POR para la catálisis, se espera que la alteración de POR tenga consecuencias devastadoras. Los ratones knock out de POR son letales en el embrión, [11] probablemente debido a la falta de transporte de electrones a las enzimas P450 extrahepáticas, ya que la eliminación específica de POR en el hígado produce ratones fenotípica y reproductivamente normales que acumulan lípidos hepáticos y tienen una capacidad notablemente reducida de metabolismo hepático de fármacos. [12]

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

Importancia clínica

Se han identificado más de 200 variaciones en el 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 la 17α-hidroxilación de esteroides y la reacción de la 17,20 liasa, y P450c21 21-hidroxilasa , que cataliza la 21-hidroxilación de esteroides. [16] También se ha identificado otra mutación sin sentido de POR, Y181D. [17] Quince de los diecinueve pacientes que tenían genitales anormales y esteroidogénesis desordenada eran homocigotos o heterocigotos compuestos aparentes para las mutaciones de POR que destruían o inhibían drásticamente la actividad de POR. [18]

Deficiencia de POR: enfermedad de oxidasa mixta

La deficiencia de POR es la forma más reciente 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 oxidasa mixta, ya que la deficiencia de POR generalmente muestra un perfil esteroide que sugiere deficiencias combinadas de las actividades de esteroide 21-hidroxilasa y 17α-hidroxilasa/17,20 liasa. El espectro clínico de la deficiencia de POR varía desde niños gravemente afectados con genitales ambiguos, insuficiencia suprarrenal y síndrome de malformación esquelética de Antley-Bixler (ABS) hasta individuos levemente afectados con características similares al síndrome de ovario poliquístico. Algunos de los pacientes con 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 resultó en una baja producción de estrógenos, que luego se confirmó 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 que llevan un feto deficiente en 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 esteroidogénesis dependiente de POR se ha vuelto más clara a partir de estudios recientes. [21] Se está investigando el papel de las mutaciones de POR más allá de la CAH; y preguntas como cómo las mutaciones de POR causan anomalías óseas y qué papel juegan las variantes de POR en el metabolismo de fármacos por los P450 hepáticos se están abordando en publicaciones recientes. [24] [25] [26] [27] [28] Sin embargo, informes de ABS en algunos hijos de madres que fueron tratadas con fluconazol, un agente antimicótico que interfiere con la biosíntesis de colesterol a nivel de la actividad de CYP51, indican que el metabolismo desordenado de fármacos puede ser resultado de una actividad deficiente de POR. [29]

Síndrome de Williams

El síndrome de Williams es un trastorno genético caracterizado por la eliminación de material genético de aproximadamente 1,2 Mb del gen POR (POR). Las células con esta eliminación 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, incluyendo 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 del hecho 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 de la testosterona en un modelo de ratón que ha disminuido globalmente la expresión de POR. [34]

Véase también

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000127948 – Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000005514 – Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia de PubMed sobre ratón". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  5. ^ Pandey AV, Flück CE (mayo de 2013). "NADPH P450 oxidorreductasa: estructura, función y patología de las enfermedades". Farmacología y terapéutica . 138 (2): 229–54. doi :10.1016/j.pharmthera.2013.01.010. PMID  23353702.
  6. ^ Jensen K, Møller BL (febrero de 2010). "Plant NADPH-cytochrome P450 oxidorreductases". Fitoquímica . 71 (2–3): 132–41. Bibcode :2010PChem..71..132J. doi :10.1016/j.phytochem.2009.10.017. PMID  19931102. Se demostró que la CPR se localizaba en el retículo endoplasmático a principios de la década de 1960 (Williams y Kamin, 1962).
  7. ^ Haniu M, McManus ME, Birkett DJ, Lee TD, Shively JE (octubre de 1989). "Análisis estructural y funcional de la NADPH-citocromo P-450 reductasa del hígado humano: secuencia completa de la enzima humana y sitios de unión a NADPH". Bioquímica . 28 (21): 8639–45. doi :10.1021/bi00447a054. PMID  2513880.
  8. ^ PDB : 3QE2 ​); Xia C, Panda SP, Marohnic CC, Martásek P, Masters BS, Kim JJ (agosto de 2011). "Base estructural de la deficiencia humana de NADPH-citocromo P450 oxidorreductasa". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 108 (33): 13486–91. Bibcode :2011PNAS..10813486X. doi : 10.1073/pnas.1106632108 . PMC 3158178 . PMID  21808038. 
  9. ^ Jensen SB, Thodberg S, Parween S, Moses ME, Hansen CC, Thomsen J, et al. (15 de abril de 2021). "Metabolismo mediado por el citocromo P450 sesgado a través de ligandos de moléculas pequeñas que se unen a la oxidorreductasa P450". Nature Communications . 12 (1): 2260. Bibcode :2021NatCo..12.2260J. doi : 10.1038/s41467-021-22562-w . PMC 8050233 . PMID  33859207. 
  10. ^ Lu AY, Junk KW, Coon MJ (julio de 1969). "Resolución del sistema de omega-hidroxilación de microsomas hepáticos que contiene citocromo P-450 en tres componentes". The Journal of Biological Chemistry . 244 (13): 3714–21. doi : 10.1016/S0021-9258(18)83427-5 . PMID  4389465.
  11. ^ Shen AL, O'Leary KA, Kasper CB (febrero de 2002). "Asociación de defectos de desarrollo múltiples y letalidad embrionaria con pérdida de la oxidorreductasa microsomal NADPH-citocromo P450". The Journal of Biological Chemistry . 277 (8): 6536–41. doi : 10.1074/jbc.M111408200 . PMID  11742006.
  12. ^ Gu J, Weng Y, Zhang QY, Cui H, Behr M, Wu L, Yang W, Zhang L, Ding X (julio de 2003). "Eliminación específica del hígado del gen de la NADPH-citocromo P450 reductasa: impacto en la homeostasis del colesterol plasmático y la función y regulación del citocromo P450 microsomal y la hemooxigenasa". The Journal of Biological Chemistry . 278 (28): 25895–901. doi : 10.1074/jbc.M303125200 . PMID  12697746.
  13. ^ Lesuisse E, Casteras-Simon M, Labbe P (noviembre de 1997). "La citocromo P-450 reductasa es responsable de la actividad de la ferrirreductasa asociada con las membranas plasmáticas aisladas de Saccharomyces cerevisiae". FEMS Microbiology Letters . 156 (1): 147–52. doi :10.1111/j.1574-6968.1997.tb12720.x. PMID  9368374.
  14. ^ Pandey AV, Sproll P (214). "Farmacogenómica de la oxidorreductasa P450 humana". Frontiers in Pharmacology . 5 : 103. doi : 10.3389/fphar.2014.00103 . PMC 4023047 . PMID  24847272. 
  15. ^ Burkhard FZ, Parween S, Udhane SS, Flück CE, Pandey AV (abril de 2016). "Deficiencia de P450 oxidorreductasa: análisis de mutaciones y polimorfismos". Revista de bioquímica y biología molecular de esteroides . 165 (Pt A): 38–50. doi : 10.1016/j.jsbmb.2016.04.003 . PMID  27068427.
  16. ^ ab Flück CE, Tajima T, Pandey AV, Arlt W, Okuhara K, Verge CF, Jabs EW, Mendonça BB, Fujieda K, Miller WL (marzo de 2004). "La oxidorreductasa P450 mutante causa esteroidogénesis desordenada con y sin síndrome de Antley-Bixler". Nature Genetics . 36 (3): 228–30. doi : 10.1038/ng1300 . PMID  14758361.
  17. ^ Arlt W, Walker EA, Draper N, Ivison HE, Ride JP, Hammer F, Chalder SM, Borucka-Mankiewicz M, Hauffa BP, Malunowicz EM, Stewart PM, Shackleton CH (junio de 2004). "Hiperplasia suprarrenal congénita causada por la oxidorreductasa P450 mutante y la síntesis de andrógenos humanos: estudio analítico". Lancet . 363 (9427): 2128–35. doi :10.1016/S0140-6736(04)16503-3. PMID  15220035. S2CID  32705841.
  18. ^ Huang N, Pandey AV, Agrawal V, Reardon W, Lapunzina PD, Mowat D, Jabs EW, Van Vliet G, Sack J, Flück CE, Miller WL (mayo de 2005). "Diversidad y función de las mutaciones en la p450 oxidorreductasa en pacientes con síndrome de Antley-Bixler y esteroidogénesis desordenada". American Journal of Human Genetics . 76 (5): 729–49. doi :10.1086/429417. PMC 1199364 . PMID  15793702. 
  19. ^ Parween S, Fernández-Cancio M, Benito-Sanz S, Camats N, Rojas Velazquez MN, López-Siguero JP, et al. (abril de 2020). "Base molecular de la deficiencia de CYP19A1 en un paciente 46,XX con mutación R550W en POR: ampliación del fenotipo de PORD". La Revista de Endocrinología Clínica y Metabolismo . 105 (4): e1272–e1290. doi : 10.1210/clinem/dgaa076 . PMID  32060549.
  20. ^ Pandey AV, Kempná P, Hofer G, Mullis PE, Flück CE (octubre de 2007). "Modulación de la actividad CYP19A1 humana por la oxidorreductasa NADPH P450 mutante". Endocrinología Molecular . 21 (10): 2579–95. doi :10.1210/me.2007-0245. PMID  17595315.
  21. ^ ab Flück CE, Meyer-Böni M, Pandey AV, Kempná P, Miller WL, Schoenle EJ, Biason-Lauber A (agosto de 2011). "Por qué los niños serán niños: se necesitan dos vías de biosíntesis de andrógenos testiculares fetales para la diferenciación sexual masculina". American Journal of Human Genetics . 89 (2): 201–18. doi :10.1016/j.ajhg.2011.06.009. PMC 3155178 . PMID  21802064. 
  22. ^ Reisch N, Taylor AE, Nogueira EF, Asby DJ, Dhir V, Berry A, Krone N, Auchus RJ, Shackleton CH, Hanley NA, Arlt W (octubre de 2019). "Vía alternativa de biosíntesis de andrógenos y virilización femenina fetal humana". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 116 (44): 22294–22299. Bibcode :2019PNAS..11622294R. doi : 10.1073/pnas.1906623116 . PMC 6825302 . PMID  31611378. 
  23. ^ Shackleton C, Marcos J, Arlt W, Hauffa BP (agosto de 2004). "Diagnóstico prenatal de la deficiencia de oxidorreductasa P450 (ORD): un trastorno que causa niveles bajos de estriol durante el embarazo, virilización materna y fetal y el fenotipo del síndrome de Antley-Bixler". American Journal of Medical Genetics Part A . 129A (2): 105–12. doi :10.1002/ajmg.a.30171. PMID  15316970. S2CID  22583190.
  24. ^ Flück CE, Mullis PE, Pandey AV (octubre de 2010). "Reducción de las actividades de CYP3A4 que metabolizan fármacos en el hígado causada por mutaciones de la enzima P450 oxidorreductasa identificadas en pacientes con metabolismo de esteroides alterado". Biochemical and Biophysical Research Communications . 401 (1): 149–53. doi :10.1016/j.bbrc.2010.09.035. PMID  20849814.
  25. ^ Tomalik-Scharte D, Maiter D, Kirchheiner J, Ivison HE, Fuhr U, Arlt W (diciembre de 2010). "Metabolismo hepático alterado de fármacos y esteroides en la hiperplasia suprarrenal congénita debido a la deficiencia de la oxidorreductasa P450". Revista Europea de Endocrinología . 163 (6): 919–24. doi :10.1530/EJE-10-0764. PMC 2977993 . PMID  20844025. 
  26. ^ Nicolo C, Flück CE, Mullis PE, Pandey AV (junio de 2010). "Restauración de la actividad de la reductasa del citocromo P450 mutante mediante flavina externa". Endocrinología molecular y celular . 321 (2): 245–52. doi :10.1016/j.mce.2010.02.024. PMID  20188793. S2CID  29109570.
  27. ^ Sandee D, Morrissey K, Agrawal V, Tam HK, Kramer MA, Tracy TS, Giacomini KM, Miller WL (noviembre de 2010). "Efectos de las variantes genéticas de la oxidorreductasa P450 humana en la catálisis por CYP2D6 in vitro". Farmacogenética y Genómica . 20 (11): 677–86. doi :10.1097/FPC.0b013e32833f4f9b. PMC 5708132 . PMID  20940534. 
  28. ^ Agrawal V, Choi JH, Giacomini KM, Miller WL (octubre de 2010). "Modulación específica del sustrato de la actividad de CYP3A4 por variantes genéticas de la oxidorreductasa del citocromo P450". Farmacogenética y Genómica . 20 (10): 611–8. doi :10.1097/FPC.0b013e32833e0cb5. PMC 2940949 . PMID  20697309. 
  29. ^ Flück CE, Pandey AV (marzo de 2016). "Impacto en la actividad de CYP19A1 por mutaciones en la oxidorreductasa del citocromo P450 NADPH". Revista de bioquímica de esteroides y biología molecular . 165 (Pt A): 64–70. doi :10.1016/j.jsbmb.2016.03.031. PMID  27032764. S2CID  23498012.
  30. ^ Merla G, Howald C, Henrichsen CN, Lyle R, Wyss C, Zabot MT, Antonarakis SE, Reymond A (agosto de 2006). "La deleción submicroscópica en pacientes con síndrome de Williams-Beuren influye en los niveles de expresión de los genes flanqueantes no hemicigotos". American Journal of Human Genetics . 79 (2): 332–41. doi :10.1086/506371. PMC 1559497 . PMID  16826523. 
  31. ^ Charvat KA, Hornstein L, Oestreich AE (1991). "Sinostosis radiocubital en el síndrome de Williams. Una anomalía frecuentemente asociada". Radiología pediátrica . 21 (7): 508–10. doi :10.1007/bf02011725. PMID  1771116. S2CID  33765973.
  32. ^ Ichinose M, Tojo K, Nakamura K, Matsuda H, Tokudome G, Ohta M, Sakai S, Sakai O (junio de 1996). "Síndrome de Williams asociado con insuficiencia renal crónica y diversas anomalías endocrinológicas". Medicina interna . 35 (6): 482–8. doi : 10.2169/internalmedicine.35.482 . PMID  8835601.
  33. ^ Partsch CJ, Pankau R, Blum WF, Gosch A, Wessel A (julio de 1994). "Regulación hormonal en niños y adultos con síndrome de Williams-Beuren". American Journal of Medical Genetics . 51 (3): 251–7. doi :10.1002/ajmg.1320510316. PMID  8074154.
  34. ^ Wu L, Gu J, Cui H, Zhang QY, Behr M, Fang C, Weng Y, Kluetzman K, Swiatek PJ, Yang W, Kaminsky L, Ding X (enero de 2005). "Ratones transgénicos con un gen hipomórfico de NADPH-citocromo P450 reductasa: efectos sobre el desarrollo, la reproducción y el citocromo P450 microsomal". The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics . 312 (1): 35–43. doi :10.1124/jpet.104.073353. PMID  15328377. S2CID  8292025.

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