tema 8.- oxidaciones, reducciones e hidrólisis oxidaciones
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Tema 8.- Oxidaciones, Reducciones e hidrólisis
OXIDACIONES- Monooxigenasas dep. CYP450 (tema 7)
- Monooxigenasas dependientes FAD- OXIDACIONES NO MICROSOMALES
DeshidrogenasasMonoAminoOxidasasDiAminoOxidasasPeroxidasas (cooxidaciones)
Monooxigenasasdependientes de FAD
Enzimas que catalizan la oxidación de XBsorgánicos que contienen heteroátomos.
TIPOS DE REACCIONES:
- N-Oxidación de aminas
- S-oxidación de tioles y disulfuros
- P-oxidación de fosfinas, fosfonatos,
- Desulfuración de tio- y ditio-carbamidas
- Otras oxidaciones (iones)
Oxidaciones
Monooxigenasasdependientes de FAD, ejemplos
Algunas reacciones son catalizadas por ambas MO: éstas y las de Cyt P450
N-oxidación y Desulfuración oxidativa.
FMO3Isómero trans(orina de fumadores)
Dos Isómeros(orina de fumadores)
FMO1
Oxidaciones
Oxidaciones catalizadas por FMPO
Monooxigenasasdependientes de FAD: estructura, localización e isoenzimas
Son proteínas monoméricasLlevan un nucleotido de FADEstán asociadas al retículo endoplásmicoPresentan diversas isoformas (FMO1, FMO2, etc.)
La isoenzima FMO3 actúa frecuentemente en la biotransformación de XBs
La deficiencia en FMO3 es posible detectarla con la aparición en orina de un metabolito propio del cata bolismo de la ACETILCOLINA, la TMA (síndrome del olor a pes cado)
Oxidaciones
Monooxigenasasdependientes de FADCiclo catalítico
1º
2º3º
Peroxi-flavina
RequierenNADPH y O2
Son termolábiles,Sin NADPH a 50ºC
El hidroperóxidode FAD es un oxidante fuerte
Oxidaciones
1º
2º3º
PARTICIPACIÓN deL FADen el Ciclo Catalítico de estasMonooxigenasas
proceso red-ox
Oxidaciones
Características de las Monooxigenasasdependientes de FAD,contraste con las del Cyt P450
Ambas enzimas actúan sobre xenobióticosAmbas radican en el reticulo endoplásmicoy se aislan en la fracción microsomal
Metodos de diferenciación de ambas actividades:•Inhibición de Cyt P450 con anticuerpos•Desactivación de las FMO con calor (50ºC)
Las E del Cyt P450 son inducibles y los XBs hacen variar su actividadLas FMO no son inducibles
Oxidaciones
Oxidacionesno microsomales
Oxidación no-microsomal del alcohol etílicoFracción solubleIsoenzimas
hepáticas
Oxidaciones
Oxidaciones no microsomales:Aminooxidasas
MAO y DAO , degradación de aminas biógenas
Frac. SolubleCon PPal
Oxidaciones
Oxidacionesno microsomales
MAO: Son enzimas mitocondrialesSon flavoproteínas
AminooxidasasOxidaciones
Fenil-etil-amina Fenil-acetilaldehido
Oxidaciones no microsomales
Reacciones decooxidación: PeroxidasasProstaglandina Sintasa
ciclooxigenasa
ciclooxigenasa
Aspirinainhibe
Oxidaciones
Cooxidación de acetaminofenpor la Prostaglandina sintasa(hidroperoxidasa)
Oxidaciones
2
PG hidroperoxidasa
PG hidroperoxidasa
N-acetil-benzoquinoneimida
Unión covalentea macromoléculas
Toxicidad celular
Aspirinainhibe
Glutation-S-transferasa
CONJUGADOS
Acetaminofen
Prostaglandina G
Ac. araquidónico
Prastaglandina H
R. de Reducción
Reductasasaldehidos, cetonasnitro, azo, metales….DT-diaforasaDDT-dehidroclorinasa
Reducciones
Reacciones de reducción
ReduccionesReducción de aldehidos
Reducción de cetonas
Reducción de sulfóxidos
Reducción de disulfuros
Reducción de alquenos
Azo-reducciones
Nitro-reducciones
GRUPOS FUNCIONALES PROCESOS PRODUCTOS
Reducción de quinonas
DT-diaforasareduce quinonasa hidroquinonas,sin generar radicales libres
Reducciones
Daño celular por unión a proteínas y DNA
Radical semiquinona
Peroxidación de lípidos
DT diaforasa
A. superóxido
R. perhidroxilo
Peróxido de H.
R. hidroxilo
HidroquinonaMenadona
CitocromoP-450 reductasa
Cyt P450 puedereducir a las Quinonas con 1 e-a semiquinonas.--> radicales libres
Los radicales semiquinónicos forman especias reactiv as de O2 (O2-, H2O2, )y después aparece el estrés oxidativo.
O2- H2O2 H2O+O2SOD Catalasa
El corazón tiene baja actividad SOD, este mecanismo explica la cardiotoxicidad de la adriamicina y doxorr ubicinaEl higado está protegido contra el estrés oxidativo po r la presencia de DT-diaforasa (formación de hidroquinonas).Las hidroquinonas son sustratos fáciles de las reac ciones de fase II: conjugaciones
Formación de radicalesy especies reactivas de O2 El sistema NADPH-Cyt P450 reductasa puede reducir a las quinonas con 1 e- hasta radical semiquinona y en consecuencia se pueden generar --> radicales libres
Reducciones
Deshalogenación reductora del DDT a DDE
La actividad de esta enzima está relacionada con la resistencia al DDT en insectosEn algunos casos se ha demostrado que la proteinarecombinanteGSTe2 posee actividad DDT dehidrochlorinasa
DDT-Dehidroclorinasa, fracción soluble, requiere glutation reducido,
es estereoespecífica (pp’-DDT).
Reducciones
DDT-DESHIDROCLORINASA
Deshalogenacionesdel DDT:aerobia y anaerobia
Metabolismo del DDT en diferentes ambientes
DDT-dehidroclorinasa
Reducciones
Reacciones de hidrólisisCatalizadas, en general, por Hidrolasas,en fracciones soluble y microsomal.
Hidrólisis de ésteres: ESTERASASHidrólisis de amidas. AMIDASAS
Esterasas : Carboxilesterasas (ésteres)Non-carboxylesterases
Acetilcolinesterasa (ACh)paraoxonasa/arilesterasa
En relación con los XBs, las carboxiesterasas:
A-Esterasas: (CYS) hidrolizan ésteres alifáticosB-esterasas: (SER) hidrolizan más tipos de ésteres
y SON INHIBIDAS por Organo-Pi.e., Acetilcolinesterasa
Hidrólisis
EsterasasHidrolizan ésteres: organofosforados, carbamatos, e tc
Hidrólisis
Hidrólisis
Localización de la carboxiesterasaen el retículo endoplásmico
Carboxilesterasa
Producto
Citosol
Sustrato
Sitio de unión
Hidrólisis de ésterespor acetilcolineterasa
En relación con los XBs:A-Esterasas: con CYS Hidrolizan a los OPB-esterasas: con SER SON INHIBIDAS por OP
i.e., Acetilcolinesterasa
La acetilcolinesterasa tiene un –OH de un resto de SE R en el centro activo, es una esterasa tipo B.
Hidrólisis
Biotransformaciones delMalation en diferentesespecies animales
oxidación
Hidrólisisesterasas
Los mamíferos tienen mas actividades carboxiesterasaso esterasas tipo A,que les permite degradar más fácilmente a los ésteres, organofosforadosy carbamatos
Hidrólisis
Malation
Malaoxon
MAMÍFEROS
INSECTOS
Relación de las esterasascon la toxicidad
Los animales con mayores niveles de esterasas en plasma son los menos susceptibles a la toxicidad p or compuestos tipo éster.Los mamíferos tienen altos niveles de esterasas en plasma.Las aves y los insectos tienen bajos niveles de est erasasA en plasma.
i.e., Los insectos resistentes al malationsuelen tener altos niveles de esterasas tipo A.
Hidrólisis
Las carboxiesterasas determinan el comportamiento de la actividad de muchos principios activos.
ANESTESICOS procaina, se hidroliza rápidoprocainamida, se hidroliza mas lento y llega a circ ular
Relación de las esterasascon la toxicidad
Las carboxiesterasas determinan el comportamiento de la actividad de muchos principios activos.
ANESTESICOSprocaina, se hidroliza rápidoprocainamida, se hidroliza mas lento y llega a circular
La transesterificación ( hidrólisis en presencia de R-OH ) puede generar problemas de toxicidad, I.E.Cocaina y etanol, se potencián la acción: la etilcocaina es mas lipófilica que la cocaina
Hidrólisis
Epoxi hidrolasasLos derivados epoxi son electrofílicos ����
reactivos con biomoléculas y tóxicosHidrólisis de epóxidos por acción de la epoxi-hidrolasa .
Estas enzimas detoxificanepoxis Son estereo-específicas e inducibles
Hidrólisis
Epoxihidrolasa
Epoxihidrolasa
Benzo(a)pireno 7,8-0xido-Benzo(a)pireno
Mutación de el condon 12ºdel oncogen H-ras
4,5-oxido-Benzo(a)pireno
Unión covalente a DNA
7,8-Dihidrodiol-Benzo(a)pireno
4,5-Dihidrodiol-Benzo(a)pireno
7,8-Dihidrodiol-9,10-epoxiBenzo(a)pireno
Resistente a hidroxilaciónPor epoxi hidrolasa
Formación de derivados carcinógenos del benzopireno
Tumor piel y pulmón
Los benzopirenos pueden seguir varias víasde transformación
NO Epoxihidrolasa
Hidrólisis