Citocromo P450 (CYP ou P450) e Glutationa Transferase

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Citocromo p450 (CYP ou P450) e 
Glutationa transferase
OBJETIVOS
Reconhecer a importância e as funções do citocromo P450
Identificar as reações químicas dependentes do complexo enzimático P450 e da 
glutationa transferase
Descrever o papel da glutationa transferase
Citocromos P450
Superfamília de enzimas que apresenta o grupamento prostético heme ligado de 
forma não covalente à sua estrutura proteica, pertencendo à classe das 
hemeproteínas
Quando o ferro do grupamento heme está na forma reduzida (estado ferroso → 
Fe2+), ele pode se ligar ao monóxido de carbono (CO), o que fará com que os 
CYPS formem um complexo rosado, que exibe uma absorção muito intensa da 
luz no comprimento de onda 450nm
Letra P de CYP, advém de pigmento e o 450 do comprimento de onda
Funções
Catalisam reações de oxidações
Isso ocorre por meio da molécula heme, que tem capacidade de transferir 
os elétrons, alternando entre os estados de oxidação do átomo de ferro 
entre Fe2+ e Fe3+
NADPH é um cofator dos CYPs, sendo fornecida pela enzima NADPH-
citocromo P450 oxirredutase (ou P450 redutase)
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Cofator: qualquer composto químico essencial para atividade de uma 
enzima e que não faz parte do peptídeo cataliticamente ativo
Para que os CYPs atuem, eles precisam
da enzima P450 redutase
NADPH
Oxigênio molecular (O2)
Compõem o grupo de oxidases de função mista, pois necessitam de 
NADPH e O2
Ação
CYPs 450 catalisam
a reação de transferência de elétrons da coenzima NADPH + H+ 
para o oxigênio
a reação de oxidação do substrato a partir da transferência do 
grupo OH para o substrato
1. A reação se inicia com a ligação do substrato ao citocromo P450, que 
se encontra na sua forma oxidada (Fe3+), formando um complexo 
binário
2. NADPH doa um elétron à enzima P450 redutase, que, por sua vez, 
reduz o complexo binário, fazendo com que o CYP passe à sua forma 
reduzida (Fe2+)
3. A redução do átomo de ferro possibilita a ligação dele com a molécula 
de oxigênio. Além disso, a NADPH doa um segundo elétron à P450 
redutase, que é transferido ao O2, formando uma espécie reativa do 
oxigênio → complexo oxigênio ativado-P450-substrato
4. O citocromo transfere um átomo de oxigênio ao substrato, que é 
oxidado e, então, liberado do complexo. O outro átomo da molécula de 
O2 é reduzido à água, sendo os íons de H+ provenientes da NADPH
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RESUMO: as reações catalisadas pelos CYPs envolvem
O consumo de uma molécula de O2
A produção de uma molécula de H2O
A produção de um substrato oxidado
Exemplos das reações de oxidação catalisadas pelos CYPs
N-desalquilação, O-desalquilação, hidroxilação aromática, N-oxidação, 
S-oxidação, desaminação e desalogenação → compões o metabolismo 
de xenobióticos, processo chamado de biotransformação
Participam de vias metabólicas de biossíntese de hormônios esteroides e de 
ácidos biliares
Biossíntese de ácidos biliares a partir do colesterol e dos hormônios 
esteroides a partir da testosterona
Fundamental para a biotransformação de fármacos e para a biotransformação 
de xenobióticos
A biotransformação é fundamental para a eliminação dos xenobióticos do 
nosso organismo
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São encontradas na membrana do retículo endoplasmático de hepatócitos e de 
células intestinais
Isoenzimas que compões a família do citocromo P450
Essas enzimas são agrupadas em 2 tipos principais
Específicas: se ligam a um único tipo de substrato
CYPs que participam da biossíntese de hormônios esteroides
Inespecíficas: apresentam sítios de ligação mais promíscuos, aceitando 
uma maior diversidade de substratos
Isoenzimas responsáveis pela biotransformação de xenobióticos
Nomenclatura
Sigla CYP + algarismo arábico (indica o nome da família) + letra maiúscula 
(refere-se à subfamília) + algarismo arábico (indica a isoenzima específica) 
→ A enzima CYP3A4 pertence à família 3, subfamília A e gene número 4
A genética da superfamília CYP apresenta grande variabilidade interindividual 
e entre grupos raciais, o que pode ocasionar variações na atividade dessas 
enzimas → alteração da duração do efeito de fármacos → variações na 
eficácia terapêutica e seus efeitos adversos
Reações dependentes dos citocromos P450
Via metabólica que conduz a síntese de hormônios esteroides
São derivados do colesterol e, por isso, possuem natureza lipofílica
Hormônios mineralocorticoides
Aldosterona → regulação da reabsorção de íons orgânicos nos túbulos 
renais → manutenção da pressão sanguínea
Hormônios glicocorticoides
Cortisol → reduz a resposta inflamatória e estimula a síntese de glicose 
endógena
Hormônios sexuais
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Progesterona, estrogênios e testosterona → regulam os ciclos reprodutivos 
feminino e masculino
Produção dos hormônios
Remoção da cadeia lateral do colesterol
A hidrólise da cadeia lateral é realizada pela enzima citocromo 
P45011A1, que pertence a família dos citocromo P450 → a reação 
catalisada por essa enzima forma pregnenolona e isocaproaldeído
Hidroxilação dos seus carbonos adjacentes
Alguns hormônios também sofrem a introdução de átomos de oxigênio na 
molécula de pregnenolona para serem produzidos, o que pode ser 
catalisado pelos CYPs
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Via metabólica que conduz a síntese de ácidos biliares
Ácidos biliares são moléculas anfifílicas, sendo muito importantes para a 
emulsificação e solubilização dos lipídios provenientes da dieta, auxiliando na 
absorção e digestão
São produzidos nos hepatócitos a partir da molécula de colesterol
A molécula de colesterol é hidroxilada - reação catalisada pela enzima 
colesterol 7alfa-hidroxilase, que faz parte da família P450, designada como 
CYP7A1, ou pela enzima esterol-27-hidroxilase, designada como CYP27A1
Cofatores: coenzima NADPH e O2
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Via metabólica da vitamina E
A vitamina E não se acumula nos hepatócitos em níveis tóxicos, devido à sua 
metabolização por citocromos P450
Reação catalisada por CYPs → produto de transformação da vitamina E é 
conjugado e eliminado através da bile e da urina
Biotransformação de xenobióticos
A maior parte dos xenobióticos (substâncias química exógenas ao organismo, 
como fármacos e agentes tóxicos, apresentam um caráter lipofílico, o que 
dificulta a sua eliminação
Essa moléculas, apesar de serem filtradas pelo glomérulo renal, são capazes 
de passar pelas membranas das células tubulares e retornarem ao sangue, 
devido à lipossolubidade
A biotransformação é um conjunto de reações que visa aumentar a 
hidrofilicidade de xenobióticos para que possam ser mais facilmente 
excretados
É integrada por 2 grupos de reações
Reações da fase I
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Pequenos grupos hidrofílicos são inseridos nas moléculas dos 
xenobióticos por meio de reações de oxidação, redução ou hidrólise, 
como -OH, -COOH, -O-, -SH e -NH
Os CYPs são as principais enzimas responsáveis pelas reações da 
fase I
Reações da fase II
Os xenobióticos, após a fase I, são conjugados a substratos muito 
hidrofílicos
É uma reação que ocorre no tecido hepático graças às diferentes isoformas de 
CYPs que são encontradas no fígado, possibilitando a biotransformação de 
uma grande variedade de xenobióticos
CYP3A4: considerada a isoenzima mais importante na biotransformação 
de fármacos, tanto pela variedade de fármacos que são metabolizados 
quanto pela quantidade dessa isoforma no fígado
Responsável pela biotransformação de cerca de 50% dos fármacos de 
prescrição processados no fígado
Glutationa transferases
Essas enzimas catalisam reações de conjugação com o cofator endógeno 
glutationa, aumentando a hidrofilicidade de xenobióticos e reduzindo sua atividade
Glutationa (GSH) é um tripeptídeo que contem ogrupo sulfidrila
É formada a partir dos aminoácidos glutamato, cisteína e glicina
Está presente em altas concentrações no meio intracelular
Pode alternar entre os estados oxidado (GSH) e reduzido (GSSG), devido à 
ligação entre 2 moléculas de glutationa por uma ponte dissulfeto
Consegue atuar como um tampão redox, protegendo as células do estresse 
oxidativo
Papel importante na biotransformação de fármacos e outros xenobióticos, 
auxiliando na sua eliminação
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Apresenta estrutura hidrofilíca, sendo utilizada como substrato nas reações 
da fase II de biotransformação, catalisadas pelas enzimas glutationa 
transferases
Glutationa transferases (GSTs) são enzimas que catalisam reações de 
transferência da glutationa a moléculas apolares exógenas ou endógenas que 
contenham átomo de carbono, nitrogênio ou enxofre eletrofílico
Ocasionam a formação de uma ligação tioéter entre resíduo de cisteína da 
glutationa e a molécula eletrofílica
As GSTs contirbuem para a inavação dos compostos eletrofílicos, que são 
muito reativos e podem interagir com componentes celulares, causando danos 
aos mesmos e às células
Se apresentam em diferentes isoformas
GSTs citosólicas, GSTs mitocondriais e GSTs microssomiais
GSTs citosólicas são as mais frequentes
Presentes em todos os tecidos e órgãos, sendo mais encontrada no fígado
Podem apresentar-se em homodímeros ou heterodímeros, possuindo 2 sítios 
ativos em cada dímero
Cada sítio ativo apresenta 2 regiões de ligação, no mínimo → uma região 
liga-se à molécula de glutationa e a outra ao substrato eletrofílico
O sítio de ligação da glutationa apresenta uma alta especificidade, 
enquanto que o sítio de ligação dos metabólitos eletrofílicos apresenta 
especificicade reduzida, podendo se ligar a uma maior variedade de 
substratos
Substratos das GSTs: haletos de alquila, epóxidos, compostos alfa,beta-
insaturados, haletos de arila e compostos nitro-aromáticos
Importância das glutationa-transferases
GSTs participam do metabolismo de compostos endógenos → detoxificação do 
organismos
Participam da biossíntese de leucotrienos
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Leucotrienos são lipídios da classe dos eicosanoides e atuam como 
mediadores autócrinos e parácrinos da resposta alérgica e inflamatória
São sintetizados a partir do ácido araquidônico, de forma que, em sua síntese, 
forma o intermediário instável leucotrieno A4 (LTA4) → esse intermediário é 
convertido em um peptideoleucotrieno pela enzima LTC4-sintetase, que 
pertence a família das glutationa transferases, ao conjugar a glutationa ao 
LTA4, originando o leucotrieno C4
As GSTs atuam no sistema antioxidante das células
A peroxidação de ácidos graxos poli-insaturados pode causar a formação de 
diferentes eletrófilos, como aldeídos, hidroxialdeídos, cetoaldeídos, alfa,beta-
insaturados e seus epóxidos → esses produtos são muito reativos e podem 
causar genotoxicidade
As GSTs inativam esses metabólitos por meio da ligação dos mesmos à 
molécula da glutationa e inativam hiperperóxidos presentes em moléculas de 
fosfolipídios, colesterol, DNA e mononucleotídeos
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Detoxificação de xenobióticos
A conjugação da glutationa integra as reações da fase II da biotransformação
A reação de conjugação da glutationa a xenobióticos, catalisada por glutationa 
transferases, torna a molécula do xenobiótico bastante hidrofílica. Dessa forma, 
quando essas moléculas são filtradas nos glomérulos, elas não conseguem 
mais permear as membranas celulares, seguindo pelos túbulos renais.
A conjugação da glutationa favorece a excreção dos xenobióticos e a 
inativação das moléculas reativas quando saem da fase I
As células apresentam níveis elevados de glutationa e abundância de glutationa 
transferases, a maior parte dos xenobióticos reativos conseguem ser eliminados