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 → O 2
La evidencia definitiva del requerimiento de POR en reacciones mediadas por el citocromo P450 provino del trabajo de Lu, Junk y Coon, [3] 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 interrupción del POR tenga consecuencias devastadoras. Los ratones knockout para POR son embrionarios letales, [4] probablemente debido a la falta de transporte de electrones a las enzimas P450 extrahepáticas ya que el knockout específico 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. [5]
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 la levadura, POR afecta la actividad ferrireductasa, probablemente transfiriendo electrones a la flavocitocromo reductasa férrica. [6]
Organización genética
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 sola copia del gen POR de 50 kb (NCBI NM_000941.2) en humanos en el cromosoma 7 (7q11.23).
• unión FMN • actividad de la reductasa de NADPH-hemoprotein • flavina adenina dinucleótido unión • actividad de la reductasa citocromo-b5, actuando en NAD (P) H • GO: 0001948 proteína de unión • unión NADP • actividad de transferencia de electrones • enzima de unión • actividad oxidorreductasa • hierro actividad citocromo-c reductasa • actividad hidrolasa • actividad dioxigenasa del óxido nítrico
Componente celular
• componente integral de la membrana • membrana • orgánulo delimitado por la membrana intracelular • mitocondria • retículo endoplásmico • membrana del retículo endoplásmico • citoplasma • citosol
Proceso biológico
• regulación de la proliferación de condrocitos del cartílago de la placa de crecimiento • proceso catabólico de nitrato • regulación negativa de la actividad endopeptidasa de tipo cisteína involucrada en el proceso apoptótico • respuesta celular al estímulo de la hormona estimulante del folículo • regulación positiva de la vía de señalización suavizada • respuesta a los nutrientes • desmetilación • óxido nítrico proceso catabólico • regulación negativa del proceso apoptótico • regulación positiva de la actividad monooxigenasa • regulación negativa de la actividad de la lipasa • acetilación de peptidil-lisina interna • regulación del proceso metabólico del colesterol • respuesta celular al estímulo de la hormona peptídica • oxidación de ácidos grasos • regulación positiva de la diferenciación de condrocitos • proceso metabólico de organofluorado celular • proceso metabólico de flavonoides • regulación positiva del proceso biosintético del colesterol • regulación positiva del proceso biosintético de hormonas esteroides • respuesta celular al estímulo de gonadotropinas • respuesta al fármaco • proceso metabólico de carnitina • proceso metabólico xenobiótico • cadena de transporte de electrones • respuesta a la hormona
Se han encontrado cinco mutaciones sin sentido (A287P, R457H, V492E, C569Y y V608F) y una mutación de corte y 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 21-hidroxilasa de P450c21 , que cataliza la 21-hidroxilación de esteroides. [12] También se ha identificado otra mutación de sentido erróneo de POR, Y181D. [13] Quince de diecinueve pacientes que tenían genitales anormales y esteroidogénesis desordenada eran homocigotos o aparentes heterocigotos compuestos para las mutaciones POR que destruían o inhibían drásticamente la actividad de POR. [14]
Se han identificado más de 200 variaciones en el gen POR. [15] [16]
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. [12] La paciente índice era una niña japonesa recién nacida de 46, XX con craneosinostosis, hipertelorismo, hipoplasia de la cara media, 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 denominada enfermedad de oxidasa mixta, ya que la deficiencia de POR muestra típicamente un perfil de esteroides que sugiere deficiencias combinadas de esteroide 21-hidroxilasa y 17α-hidroxilasa / 17. 20 actividades de lyase. 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. Algunas de las 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 da como resultado una baja producción de estrógenos, que luego se confirmó por una menor actividad de la aromatasa causada por mutaciones de POR. [17] [18] 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. [19] 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, [20] [21] y la relevancia de la vía de puerta trasera junto con POR la esteroidogénesis dependiente se ha vuelto más clara a partir de estudios recientes. [19] Se está investigando el papel de las mutaciones POR más allá de CAH; y cuestiones como cómo las mutaciones 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. [22] [23] [24] [25] [26] 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 al nivel de la actividad del CYP51, indican que el fármaco desordenado El metabolismo puede resultar de una actividad POR deficiente. [27]
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 deleción genética muestran una reducción de la transcripción de POR, al parecer, debido a la pérdida de un elemento regulador en cis que altera la expresión de este gen. [28] Algunas personas con síndrome de Williams muestran características de deficiencia de POR, incluida la sinostosis radiocubital y otras anomalías esqueléticas. [29] Se han observado casos de deterioro leve de la síntesis de cortisol y andrógenos, [30] sin embargo, a pesar de que la POR deficiente altera la síntesis de andrógenos, los pacientes con síndrome de Williams a menudo muestran niveles aumentados de andrógenos. [31] Se ha observado un aumento similar de testosterona en un modelo de ratón que ha disminuido globalmente la expresión de POR. [32]
Estructura
Se ha determinado la estructura cristalina 3D del POR humano. [33] 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 de tipo flavodoxina y de tipo 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 proteínas asociadas e influir en el metabolismo. [34]
Homólogos POR
Las otras enzimas que contienen homólogos de POR son 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 ).
Ver también
Vía de puerta trasera de andrógenos
Sistemas que contienen P450
Referencias
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enlaces externos
Citocromo + P450 + Reductasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
Entrada de GeneReviews / NCBI / NIH / UW sobre la deficiencia de oxidorreductasa del citocromo P450