فرزانه فرمانی، رشته پزشکی
سیتو کروم 450p یک خانواده گسترده از آنزیم های همو پروتئینی است که در تمام موجودات زنده وجود دارد.بخش بزرگی از آنزیم‌های450pوظیفه کاتالیز کردن روند اکسیداسیون ترکیبات آلی را به عهده دارند. سوبستراهادر آنزیم CYP شامل واسطه‌های متابولیک مانند لیپیدها و هورمون‌های استروئیدی، و همچنین به عنوان مواد زنوبیوتیک مانند مواد مخدر و سایر مواد شیمیایی سمی هستند.ایزوآنزیم CYPوظیفه عمده متابولیزمداروها را انجام می‌دهد. همچنین فعال شدن بسیاری ترکیبات شیمیایی در درون بدن توسط همین ایزوآنزیم‌ها انجام می‌گیرد.
وجود آنزیم‌های سیتوکروم پی۴۵۰ در همه موجودات زنده و در برخی ویروس‌ها نیز مشاهده شده‌است. تا امروز حدود ۱۱۰۰۰ گونه از این چیپ شناسایی شده است.
آنزیم های سیتوکروم 450p در تمام سر سلسله اصلی موجودات زنده یعنی یوکاریوت ها، اوباکترها و آرکئوباکترها حضور فعال دارند و بخش عمده ای از آن ها تا بحال شناسایی شده اند. اولین گزارش مربوط به فعالیت سیتوکروم توسط آقای کلین برگ و همکارانش در سال 1958 ارائه شده و ایشان وجود یک پيگمان باند شده در میکروسومال با مونواکسید کربن را گزارش کرده بود. بعدها مشخص شد این آنزیم یک پیک جذب بی نظیر در طول موج nm450 دارد و زمانی که هموپروتئین های طبیعی شناسایی شدند نام سیتوکروم 450p را برآن نهادند. حرف p هم حرف اول کلمه pigment است و به این صورت سیتوکروم 450p به عنوان یک آنزیم با قابلیت های زیادی شناسایی و بطور دائم مطالعات گسترده برای شناسایی آن ادامه پیدا کرد و تا جولای 2006 بیش از 6000 سیتوکروم 450p در سطح جهان در انسان ها، حیوانات، گیاهان یوکاریوت ها، باکتری ها و آرکئوباکترها شناسایی و نام گذاری شد. امروزه نام سیتوکروم450p به عنوان نام اصلی خانواده بزرگ هموپروتئین ها یعنی پروتئین های دارای آهن شناخته شده است و آن ها را به صورت مخفف CYP450 یا CYP هم نمایش می دهند.
ماهیت آنزیم های سیتوکروم 450p
450p ها یک مخلوطی از مونواکسیژناز دارای حدود500 اسید آمينه ویک گروه آهن در جایگاه فعال خود هستند. آنزیم های سیتوکروم 450p ها جزء آن گروه از آنزیم هایی هستند که در اکسیداسیون بعضی ترکیبات از آهن استفاده می نمایند و با محلول ساختن مواد بالقوه خطرناک و زائد در آب، براحتی شرایط اکسیداسیون آن ها را فراهم می نمایند(8 ).
450p ها تسریع کننده و تسهیل کننده و کاتالیز کننده انواع واکنشها مثل اکسیداسیون و احیا، دی آسکالاسیون، O- دی الکالاسیون، S- اکسیداسیون و هیدراکسیلاسيون می باشند. یک فرایند متداول واکنش کاتالیزی سیتوکروم عبارت است:
NADPH + H + + O2 + RH NADP + + H2O + R -OH
طبق مطالعات و برآوردهای انجام شده انسان ها، حداقل57 نوع ژن مختلف سیتوکروم و 33 سودوژناز در 18 خانواده و42 عضو يا زير مجموعه خانواده شناخته شده، دارند و تنوع و اختلاف خانواده ها مربوط به فرم های مختلف این آنزیم است
یکی از مراکز اصلی این آنزیم در بدن انسان کبد می باشد و وظیفه اصلی آن ها حذف دارو و مواد سمی و شیمیایی زائد است. مطالعات انجام شده روی حیوانات نشان داده است که آنزیم های سیتوکروم 450p نقش مهمی در متابولیسم داروها و سموم شیمیایی و خارجی بر عهده دارند
انجام واکنش های کاتالیز شونده با سیتوکروم450p نیازمند یک الکترون دهنده و مولکول اکسیژن است. که الکترون دهنده در واقع NADPH یا NADP می باشد.
تقسیم بندی کلی آنزیم های سیتوکروم450p به صورت ذیل است:
1- خانواده(Family): محتوای ژني هر خانواده سیتوکروم 450p باید دارای حداقل 40% مشابهت در اسید آمینه ها باشد. حداقل 74 خانواده سیتوکروم450p با این خصوصیات وجود دارند که 70 خانواده آن ها مربوط به انسان است. خانواده با یک شماره ایی معرفی می شود مثل CYP2 یا CYP21.
2- اعضا و زیر مجموعه هر خانواده: زیرمجموعه یک خانواده باید حداقل 55% هویت آن ها مشابه باشد. برای معرفی اجزا یا اعضای آن خانواده بعد از نام خانواده از حروف استفاده می شود مثل CYP3A وCYP2D.
3- ژن های ویژه یا ایزوفرم ها: که 5 مورد از ژن های مهم در انسان هستند و برای معرفی ایزوفرم های مختلف اعضای هر خانواده بعد از نام اعضاء خانواده عدد دیگری اضافه می شود مثل CYP51A3 بدین وسیله می توانیم یک سیتوکروم را بطور کامل از روی نام گزاری آن شناسایی کنیم(8).
CYP450 در باکتری ها
همانطور که بیان شد CYP450در تمام سر سلسله اصلی موجودات زنده یعنی یوکاریوت ها، اوباکترها و آرکئوباکترها حضور فعال دارند که بخش عمده ای از آن ها تا بحال شناسایی شده اند. به نظر می رسد وجود این گروه آنزیم ها در یوکاریوتها ضروری است اما درپروکاریوت ها اینگونه نباشد، چون بعضی باکتر ی ها این آنزیم را ندارند. یوکاریوت ها برای بیوسنتنر استروئیدهایي که محتوی ممبران پلاسمایی هستند به این آنزیم محتاجند. آنزیم های سیتوکروم 450p در یوکاریوت ها ممکن است داخل ميتوكندري ها باشند و یا با یافت ایندوپلاسمایی ممبران باند شوند. در هر حال این آنزیم به یک زنجیره نقل و انتقال الکترون نیاز دارد که در بافت های ایندو پلاسمایی به نام NADPH- CYP450 Reductase می باشد که قبلاً بنام NADPH – Cytochrome C Reductase نامیده می شد.
تا بحال 153 خانواده از باکتر ی های دارای آنزیم سیتوکروم 450p شناسایی شده اند که جمعاً 500 باکتری دارای آنزیم CYP450 می شود
این آنزیم در باکتر ی ها اغلب جزء آنزیم های محلول در آب بوده و در فرایندهای سوخت و ساز باکتر ی ها فعال هستند. سیتو کروم 450p جدا شده از سود وموناس پوتیدا به عنوان اولین آنزیم سیتو کروم 450p جدا شده از باکتر ی ها از طریق کریستالوگرافي بوسیله اشعه x شناسائی شده است و به عنوان مدلی مناسب برای بسیاری سیتو کروم 450p های دیگر کاربرد داشته است. این آنزیم بخشی از سیکل Campher- hydroxylating catalytic cycle می باشد که شامل نقل و انتقال و جابجایی دو الکترون از پوتیدوردوکس(اکسیداسیون پوتیدا) و یک گروه و باند 2Fe—2S محتوی کوفاکتور پروتئینی است.
سیتوکروم CYP450-eryFاز باکتری اکتینومایست، ساكاروپلياسپورا اديترا که مسئول بیوسنتر آنتی بیوتیک اریترومایسین می باشد، جدا شده است.
معمولاً در مناطق آلوده که حضور انواع میکروارگانیسم ها مورد انتظار است. سیستم های آنزیمی خاصی یافت می شوند و می توانند الگوی مناسبی باشند. از جمله یکی از مهمترین سیستم های آنزیمی شناخته شده و موارد مطالعه و مورد علاقه برای مطالعه Cytochrome P450monooxygenaseها می باشند. که قابلیت حضور بیوکاتالیزوری فعال در متابولیسم رنج گسترده ای از ترکیبات و آلاینده های زیست محیطی را دارا می باشند
سیتوکروم 450p بویژه CYP1A1ها، بیومارکری مناسب برای ارزیابی قابلیت دسترسی بیولوژیکی به آلاینده های خاک و اثرات آن ها روی گونه های عالي می باشند.
در پروکاریوتها، غالب سیتوکروم 450p هاي شناسایی شده تا این تاریخ مربوط به اکتینوباکترها(با درصد GC بالاي 60% و گرم مثبت ) شامل استرپتومسینرها، مایکوباکتریوم ها و همچنین رود وکوکوس ها و گونه های سود و موناس می باشند. این گروه باکتر ی ها بیشتر میکروارگانیسم های خاک هستند و بویژه اینکه در صنایع دارویی بصورت مصنوعی در حد بالایی تولید و مصرف و سپس دفع می شوند.
سیتوکروم 450p در اکتینوباکترها دو وظیفه اصلی بر عهده دارند یکی بهینه کردن فرایند اکسیداسیون و سوخت و ساز ثانویه و یکی سم زدائی و متابولیسم ترکیبات خارجی Xenobiotic می باشد.
در بین سیتوکروم باکتر ی های شناخته شده تا بحال 7 مورد ژن کامل آن ها مربوط به باسیلوس سوبتیليس است و 20 مورد مربوط به ژنوم مایکوباکتریوم توبرکلوزیس می باشد. جداسازی باکتر ی ها بر اساس سیتوکروم 450p آن ها کمی مشکل است چون آن ها بسیار نزدیک و شبیه هم بوده و همپوشانی بالائی دارند چون تعداد زیادی از آن ها از یک خانواده هستند و به همین علت تعیین موقعیت آن ها در سلسله درخت فیلوژنیک به کمک فقط سیتوکروم 450p کاری مشکل است
منابع
http:// fa.wikipedia.org
Hirofum S, Tatsuo T. Denitrification by the fungus fusariumoxysporum and Involvement of Cytochrome p-450 in the Respiratory Nitrite Reduction. J Biol Chem. 1991;266 :17(15)p11078-82.
Xenobiotic – metabolizing CYP450 enzymes in human cytochrome p450 (CYP) enzymes.2000.http://herkules.oulu.fi/isbn9514258649/html/c172.html.
Nelson D. Bacterial P450 Links . 2004 Estimate 90 Bacteria P450 Genes March 8.
