Posibles mecanismos involucrados en la inactivación del sistema oxidativo del citocromo P450 por iones cobre

Abstract

La toxicidad celular del cobre se ha relacionado con la capacidad que los iones de cobre libre tiene para catalizar, a través de las reacciones de Haber Weiss y/o Fenton, la producción de radicales libres del oxígeno (O2 .- y HO.); estos radicales inducen cambios en la estructura y/o función de las biomoléculas. Recientes investigaciones del laboratorio demostraron que diferentes enzimas tiólicas eran capaces de unir iones Cu2+ provocando pérdida de su actividad biológica. La monooxigenasa citocromo P450, enzima constituyente del sistema oxidativo citocromo P450, principal responsable de la biotransformación de xenobióticos lipofílicos, entre ellos los fármacos, es una proteína tiólica; ella une los sustratos a metabolizar en el primer paso del mecanismo catalítico, por lo tanto, la unión de cobre a esta enzima podría alterar la actividad catalítica del sistema oxidativo del citocromo P450. En este trabajo probamos los efectos de Cu2+ y Cu2+/ascorbato (sistema generador de radicales libres del oxígeno) sobre el espectro de absorbancia de la monooxigenasa citocromo P450 y sobre la O-desmetilación de p-nitroanisol, reacción catalizada por el sistema citocromo P450. Tanto el Cu2+ como el Cu2+/ascorbato disminuyeron la absorbancia máxima a 450 ηm de esta monooxigenasa. La extensión de esta disminución fue dependiente del tiempo de incubación y de la concentración de Cu2+; más aún, la disminución de la absorbancia fue prevenida por GSH, TTM y EDTA. Por otra parte, Cu2+ inhibió la O-desmetilación de p-nitroanisol; la extensión de esta inhibición fue dependiente de la concentración de Cu2+. Estos resultados parecen indicar que los mecanismos involucrados en esta inhibición están representados por la unión de los iones cobre a la monooxigenasa citocromo P450 y por los cambios redox provocados por la generación de radicales libres del oxígeno inducida por el sistema Cu2+/ascorbato. La importancia farmacodinámica de estos resultados es discutida en el texto

Cellular copper toxicity has been related to the capacity of free copper ions to catalyze, through Haber-Weiss/Fenton reaction, the production of oxygen free radicals species (O2 .- y HO.), so inducing oxidative changes to the structure and/or function of biomolecules. Recently, we have demonstrated that several thiol enzymes are capable to bind Cu2+, so altering their catalytic activities. Cytochrome P450 monooxygenase, enzyme constituent of cytochrome P450 oxidative system is a thiol protein. This monooxygenase binds the substrates in the first step of the catalytic mechanism; therefore, copper-binding to this enzyme may occur, so altering the catalytic activity of this oxidative system. In this work we assay the effects of Cu2+ and Cu2+/ascorbate on the cytochrome P450 monooxygenase spectrum and on the p-nitroanisole Odemethylation, enzymatic activity catalyzed by the cytochrome P450 system. Our results showed that Cu2+ and Cu2+/ascorbate decrease the monooxygenase absorbance to 450 nm as a copper concentration- and incubation-dependent manner. GSH, TTM and EDTA prevented this phenomenon. Moreover, Cu2+ inhibited the p-nitroanisol O-demethylation; the extension of this inhibitory effect was Cu2+ concentration-dependent. These results seem indicate that Cu2+ may inhibit the cytochrome P450 system activities by two mechanisms: copperbinding to the cytochrome P450 monooxygenase and oxidation induced by the oxygen free radicals generated by Cu2+/ascorbate. The pharmacodynamic importance of these phenomena is discussed in the text