Cytochrome - P450: Phần 1

Chia sẻ: Hoa La Hoa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:91

Thêm vào BST

Báo xấu

364
lượt xem 70
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu Cytochrome - P450 của PGS.TS. Nguyễn Thị Ngọc Dao gồm 6 chương, được chia thành hai phần. Phần 1 giới thiệu đến bạn đọc nội dung từ chương I đến chương III về các vấn đề như: Lịch sử nghiên cứu Cytochrome - P450, đặc điểm cấu tạo và cơ chế phản ứng của Cytochrome - P450, hệ thống oxygenase (Cyt-P450) ở các mô động vật.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Cytochrome - P450: Phần 1

VIÖN KHOA HäC Vµ C¤NG NGHÖ VIÖT NAM Bé S¸CH CHUY£N KH¶O øng dông vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ cao HéI §åNG BI£N TËP Chñ tÞch Héi ®ång: GS.TS. NGUYÔN KHOA S¥N C¸c ñy viªn: gs.tsKH. NguyÔn §«ng Anh, gs.tsKH. NguyÔn Xu©n Phóc, Pgs.ts. Tr ¬ng Nam H¶i, gs.tskh. Ph¹m Th îng C¸t, PGS.ts. NguyÔn V¨n TuyÕn.
Lêi giíi thiÖu ViÖn Khoa häc v C«ng nghÖ ViÖt Nam l c¬ quan nghiªn cøu khoa häc tù nhiªn v c«ng nghÖ ®a ng nh lín nhÊt c¶ n(íc, cã thÕ m¹nh trong nghiªn cøu c¬ b¶n, nghiªn c u v ph¸t triÓn c«ng nghÖ, ®iÒu tra t i nguyªn thiªn nhiªn v m«i tr(êng ViÖt Nam. ViÖn tËp trung mét ®éi ngò c¸n bé nghiªn cøu cã tr×nh ®é cao, c¬ së vËt chÊt kü thuËt hiÖn ®¹i ®¸p øng c¸c yªu cÇu vÒ nghiªn cøu v thùc nghiÖm cña nhiÒu ng nh khoa häc tù nhiªn v c«ng nghÖ. Trong suèt 35 n¨m x©y dùng v ph¸t triÓn, nhiÒu c«ng tr×nh v kÕt qu¶ nghiªn cøu cã gi¸ trÞ cña ViÖn ®C ra ®êi phôc vô ®¾c lùc cho sù nghiÖp x©y dùng v b¶o vÖ Tæ quèc. §Ó tæng hîp v giíi thiÖu cã hÖ thèng ë tr×nh ®é cao, c¸c c«ng tr×nh v kÕt qu¶ nghiªn cøu tíi b¹n ®äc trong n(íc v quèc tÕ, ViÖn Khoa häc v C«ng nghÖ ViÖt Nam quyÕt ®Þnh xuÊt b¶n bé s¸ch chuyªn kh¶o. Bé s¸ch tËp trung v o bèn lÜnh vùc sau: øng dông v ph¸t triÓn c«ng nghÖ cao; T i nguyªn thiªn nhiªn v m«i tr(êng ViÖt Nam, BiÓn v C«ng nghÖ biÓn, Gi¸o tr×nh ®¹i häc v sau ®¹i häc. T¸c gi¶ cña c¸c chuyªn kh¶o l nh÷ng nh khoa häc ®Çu ng nh cña ViÖn hoÆc c¸c céng t¸c viªn ®C tõng hîp t¸c nghiªn cøu. ViÖn Khoa häc v C«ng nghÖ ViÖt Nam xin tr©n träng giíi thiÖu tíi c¸c quý ®éc gi¶ bé s¸ch n y v hy väng bé s¸ch chuyªn kh¶o sÏ l t i liÖu tham kh¶o bæ Ých, cã gi¸ trÞ phôc vô cho c«ng t¸c nghiªn cøu khoa häc, øng dông c«ng nghÖ, ® o t¹o ®¹i häc v sau ®¹i häc. Héi ®ång Biªn tËp
i L I GI I THI U Enzym h�c là m�t chuyên ngành c�a khoa h�c s� s�ng. Các enzyme tham gia xúc tác h�u h�t các ph�n �ng hóa h�c trong c� th� s�ng. Nh� có enzyme xúc tác mà m�i giây m�i phút có hàng nghìn ph�n �ng hóa h�c x�y ra nhanh chóng và các ph�n �ng này l�i x�y ra � nhi�t �� và áp su�t bình thư�ng c�a c� th� (37oC). Enzym có nhi�u lo�i trong �ó Cytochrome P450 là m�t lo�i enzyme quan tr�ng g�m m�t ��i gia �ình nh�ng protein ch�a hem có vai trò tham gia xúc tác các ph�n �ng oxy hóa r�t nhi�u các h�p ch�t khác nhau như các c� ch�t n�i sinh ưa m� g�m các steroid, các acid béo, các vitamin tan trong d�u m�, prostaglandin, leucotrien, thromboxane và các ch�t ngo�i sinh thu�c men (xenobiotic) Cytochrome P450 chuy�n th�ng �i�n t� ��n phân t� oxy và có sóng h�p th� c�c ��i � 450nm khi g�n v�i CO. Chúng có ph� bi�n � microsome và ty th� c�a ��ng v�t, th�c v�t và vi sinh v�t. Cytochrome P450 �ư�c nghiên c�u t�ng lên m�nh m� trong nh�ng n�m g�n �ây và hi�n nay là do vai trò c�a chúng trong chuy�n hóa các thu�c và ho�t hóa các ch�t gây ung thư. PGS.TS Nguy�n Th� Ng�c Dao t� nh�ng n�m 80 �ã �i theo hư�ng nghiên c�u này lúc làm nghiên c�u sinh � ��c b�o v� lu�n án ti�n s� v� �� tài “Bi�n ��i hóa h�c ch�n l�c Cytochrome P450 b�ng Fluorescein isothiocyanate” t�i Vi�n nghiên c�u Trung tâm v� sinh h�c phân t�, Berlin – Buch. Cho ��n khi v� nư�c g�n 30 n�m tác gi� v�n trung thành c�n m�n tìm tòi nghiên c�u xung quanh v�n �� này, �ã công b� hàng ch�c công trình và hư�ng d�n �ào t�o nhi�u ti�n s�, th�c s� theo hư�ng này m�t cách có h� th�ng. B�i v�y chúng tôi th�y r�ng quy�n sách chuyên kh�o này mang tên Cytochrome P450 là quy�n sách vi�t b�ng tâm huy�t c�a tác gi� g�n 30 n�m, có n�i dung phong phú bao hàm nhi�u ý ngh�a khoa h�c hi�n ��i và th�c ti�n �ng d�ng.
ii Nguy n Th Ng c Dao Sách vi�t h�n 200 trang g�m 6 chư�ng: l�ch s� nghiên c�u Cytochrome P450, ��c �i�m c�u t�o và c� ch� ph�n �ng c�a Cytochrome P450, h� th�ng oxygenase (cyt-P450) � các mô ��ng v�t, h� th�ng Cytochrome P450 � vi sinh v�t và th�c v�t, nh�ng gen Cyt-P450 và s� bi�u hi�n c�a chúng, nh�ng nghiên c�u �ng d�ng c�a Cytochrome P450. Sách vi�t có kho�ng vài tr�m tài li�u tham kh�o ph�n l�n là ti�ng Anh, phong phú. Cái quý � �ây là ph�n l�n tài li�u nghiên c�u ��u �ang c�p nh�t trên th� gi�i v� l�nh v�c chuyên môn này. �ây là quy�n sách chuyên sâu, có th� dùng �� ào t�o th�c s�, ti�n s� trong ngànhsinh h�c và y dư�c. Chúng tôi �ánh giá cao cu�n sách c� v� n�i dung khoa h�c và tính th�c ti�n c�a nó trong y h�c hi�n ��i. Xin trân tr�ng gi�i thi�u cùng b�n ��c. GSVS.TSKH. ái Duy Ban
iii L I NÓI U �� biên so�n cu�n sách chuyên kh�o này, ngoài vi�c tham kh�o m�t s� tài li�u m�i công b� g�n �ây, chúng tôi �ã l�a ch�n m�t s� tài li�u có tính kinh �i�n c�a các tác gi� �ã nghiên c�u v� h� th�ng Cytochrome- P450 ngay t� nh�ng th�p niên ��u tiên c�a quá trình phát hi�n ra h� th�ng này và có th� nói h� là nh�ng tên tu�i n�i ti�ng trên th� gi�i trong l�nh v�c nghiên c�u. �ó là các tác gi� L.Lemberg; J.Barrett; T.Omura; R.Sato, Y.Imai; A.Y.H.Lu; Strobel H.W;F.P.Guengerich; K. Ruckpaul; D. Nelson; Y. Ishimura; Y.Fujii-Kuriyama; M.J. Coon; J.A.Gustafsson; W.Cohen ; R.W. Estabrook; S.M.Rapoport; R.Bernhardt và m�t s� tác gi� khác… Trong �ó các giáo sư K. Ruckpaul và R. Bernhardt là nh�ng ngư�i th�y, nh�ng ngư�i giúp �� u tiên c�a chúng tôi khi b�t ��u làm quen v�i h� th�ng Enzym này cách �ây �ã hơn 30 n�m t�i ��c và hi�n nay h� v�n còn ti�p t�c say mê v�i Cytochrome- P450. GS.TSKH Hoàng Tích Huy�n trư�ng ��i h�c Dư�c Hà N�i có l� là m�t trong s� ít nh�ng ngư�i Vi�t Nam ��u tiên �ã có nh�ng nghiên c�u v� dư�c h�c có liên quan ��n Cytochrome-P450 trong th�i gian ông làm lu�n án TSKH t�i CHDC ��c và ông c�ng là ngư�i �ã g�i ý cho chúng tôi ti�p c�n v�n �� nghiên c�u r�t m�i m� và h�p d�n này. Do vai trò to l�n c�a h� th�ng Enzym Cytochrome-P450 trong chuy�n hoá các ch�t n�i sinh thi�t y�u cho phát tri�n sinh lý bình thư�ng c�a cơ th�, ví d� như hormone steroid (sinh d�c-thư�ng th�n), acid m�t, ch�t béo, vitamin tan trong d�u m�... và ��c bi�t là vai trò trong chuy�n hoá các thu�c và các ch�t l� ��i v�i cơ th� (xenobiotic), nên nh�ng nghiên c�u v� h� Enzym này có ý ngh�a ��c bi�t quan tr�ng, liên quan t�i nhi�u l�nh v�c c�a ��i s�ng như y, dư�c h�c ( các b�nh liên quan ��n n�i ti�t, các thu�c �i�u tr�, tương tác thu�c, �i�u tr� ung thư, s�n xu�t thu�c…), ��c h�c (h�u h�t ch�t ��c h�i là cơ ch�t c�a h� Enzym này), môi trư�ng (các ch�t gây ô nhi�m môi trư�ng), quân s� (các ch�t ��c quân s�), công nông nghi�p và công ngh� sinh h�c (cây chuy�n gen kháng sâu b�,
iv Nguy n Th Ng c Dao thu�c tr� sâu sinh h�c, các loài cây m�i, các h� vi sinh v�t m�i có gen Cyt-P450 phù h�p, s�n xu�t Cyt-P450 b�ng công ngh� tái t� h�p gen…). Trên th� gi�i, theo hi�u bi�t c�a chúng tôi, H�i ngh� qu�c t� v� Cytochrome-P450 ��u tiên di�n ra n�m 1976, t� �ó ��n nay c� kho�ng 2 n�m m�t l�n các nhà nghiên c�u v� Cytochrome-P450 trên toàn th� gi�i l�i g�p nhau �� trao ��i k�t qu� và kinh nghi�m nghiên c�u. S� phát tri�n c�a ngành khoa h�c v� Cyt-P450 ngày càng m�nh m� c�n c� vào s� lư�ng l�n các công trình �ư�c công b� t�ng lên hàng n�m. Tuy nhiên, � Vi�t Nam, nh�ng hi�u bi�t ��y �� v� h� th�ng Enzym này và vai trò quan tr�ng trong nghiên c�u c�ng như �ng d�ng chúng còn r�t h�n ch�, ngay c� v�i các nhà khoa h�c sinh h�c và y dư�c h�c. T� nh�ng n�m c�a th�p k� 80, các giáo sư Hóa sinh � H�c ViÖn Quân Y �ã nh�n th�y t�m quan tr�ng c�a h� th�ng Enzym này, nên �ã k�t h�p v�i chúng tôi trong nghiên c�u v� �nh hư�ng c�a m�t s� ch�t ��c quân s�, thu�c tr� sâu, thu�c di�t c� (2,4,5T, TCDD…) ch�t gây ung thư (DEN, Wolfatox, 20-MC…) lên ��ng v�t th�c nghi�m và �ã có m�t s� lu�n án ti�n s�, lu�n v�n th�c s� b�o v� thành công v� v�n �� này. �ã có m�t s� công b� c�a các tác gi� thu�c Vi�n Công ngh� Sinh h�c, HVQY… t�i các H�i ngh� Qu�c t� và Qu�c gia v� �nh hư�ng c�a 2,3,7,8-TCDD(Dioxin), 20-MC, DEN, Wolfatox, Aflatoxin… trên ��ng v�t th�c nghi�m, c� trên m�t s� công nhân, b�nh nhân ti�p xúc v�i các ch�t ��c như phóng x�, thu�c n�, nhiên li�u l�ng tên l�a… M�t s� nghiên c�u v� gen Cyt- P450 c�ng �ã và �ang �ư�c ti�n hành t�i Vi�n CNSH và m�t vài �ơn v� khác �� tìm ra nh�ng ch� th� phân t� giúp ch�n �oán s�m m�t s� lo�i ung thư như ung thư ph�i, gan, ti�n li�t tuy�n.. . Hi�n t�i, Vi�n CNSH �ang có m�t s� cán b� tr� �ư�c c� �i nghiên c�u � nư�c ngoài, ti�n hành nh�ng nghiên c�u cơ b�n v� h� th�ng enzyme Cytochrome – P450, các phương pháp gây ��t bi�n �i�m c�a gen �� tìm hi�u cơ ch� tác ��ng c�a các ch�t ho�t hóa và �c ch� enzyme nh�m m�c �ích �ng d�ng vào l�nh v�c công nghi�p hóa dư�c và CNSH trong tương lai. Xu�t b�n cu�n sách này, chúng tôi hy v�ng cung c�p �ư�c ph�n nào nh�ng thông tin, nh�ng khái ni�m cơ b�n v� h� th�ng Enzym Cyt-P450 � ��ng v�t (trong �ó có ngư�i), � vi sinh v�t và � th�c v�t, t�i b�n
L i nói u v ��c quan tâm và có ni�m say mê nghiên c�u v�i m�t l�nh v�c còn m�i m� nhưng ��y ti�m n�ng và tri�n v�ng. Ch�c ch�n là còn nhi�u thi�u sót c� v� néi dung c�ng như hình th�c trong l�n xu�t b�n ��u tiên nên r�t mong �ư�c b�n ��c h�t s�c thông c�m, quan tâm góp ý �� chúng tôi có th� s�a ch�a và hoàn thi�n thêm. Tác gi
vii DANH M C CÁC T VI T T T Tên vi�t t�t Tên ��y �� ACTH Adenocorticotropes hormon AH Aniline hydroxylase ALT Alanine aminotransferase APS Ammonium persulphate AST Aspartate aminotransferase bp Base pair (c�p base) CCl4 Tetrachlorocarbon 13 C-NMR Ph� c�ng h��ng t� h�t nhân cacbon 13 CPR Cytochrome P450 reductase cs C�ng s� CYPD Cytochrome D CYPJ Cytochrome J Cyt c Cytochrome C DNA Deoxyribonucleic acid 2D-NMR Ph� c�ng h��ng t� h�t nhân hai chi�u DTNB 5,5 -dithiobis-(2-nitrobenzoic acid) EDTA Ethylene diamine tetraacetic acid ECD-FT-MS Ph�ơng pháp phân c�t b�t gi� electron ESI-MS Ph� kh�i l��ng ion hóa b�i electron FAB-MS Ph� kh�i l��ng b�n phá nguyên t� nhanh FAD Flavin adenine dinucleotide
viii Nguy n Th Ng c Dao FADH2 Flavin adenine dinucleotide (d�ng kh�) FMN Flavin mononucleotide (d�ng oxy hoá) GOT Glutamic oxaloacetic transaminase GPT Glutamic pyruvic transaminase GPx Glutathione peroxidase HCA Hydroxycitric acid HPLC High pressure liquid chromatography (S�c ký l�ng cao áp) HMBC Heteronuclear Multipl Bond Connectivity -1 H-NMR Ph� c�ng h��ng t� h�t nhân proton HRFAB-MS Ph� kh�i l��ng phân gi�i cao IR Ph� h�ng ngo�i kb Kilobase kDa Kilodalton LH Lutein hormon LU Lung cancer (ung th� ph�i) M Marker (thang protein chu�n) 3-MC 3- Methylcholanthren MDA Malondialdehyde µM/mg Micromol/miligam NAPB Sodium phenobarbital NADP Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (d�ng oxy hóa) NADPH Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (d�ng kh�) NMR Ph� c�ng h��ng t� h�t nhân - O2 Oxygene
Danh m c các t vi t t t ix P450 Cytochrome P450 PB Phenobarbital PCB Polychlorinate Biphenyl PCN Pregnenolon Carbon Nitril PCR Polymerase chain reaction RP18 Reverse phase 18 HPLC column (c�t s�c ký ng��c pha) ROS Reactive oxygen species (các g�c oxygen ho�t ��ng) SDS Sodium dodecyl sulfate SDS-PAGE Sodium dodecyl sulphate - polyacrylamide gel electrophoresis (�i�n di gel polyacrylamid) SHPT Sinh h�c phân t� SOD Superoxide dismutase TBA Thiobarbituric acid TAS Total antioxidant status (tr�ng thái ch�ng oxy hóa toàn ph�n) TLPT Tr�ng l��ng phân t� TCA Trichloroacetic acid TEMED N,N ,N,N - tetramethyl ethylene diamine H2O2 Dihydroperoxid UI Unit International (�ơn v� qu�c t�) VD Ví d�
xi M�C L�C Trang L�I GI�I THI�U L�I NÓI ��U DANH M�C CÁC T� VI�T T�T M�C L�C Ch��ng I: L�CH S� NGHIÊN C�U CYTOCHROME- P450 1 1.1. Phát hi�n Cyt-P450 trong microsome gan 4 1.2. Phát hi�n ch�c n�ng sinh lý c�a Cyt-P450 8 1.3. Phân b� c�a Cyt-P450 trong các d�ng khác nhau c�a s� s�ng 9 1.4. Vai trò c�a Cyt-P450 trong h� th�ng oxygenase 11 1.5. Các thu�c tính phân t� c�a Cyt-P450 13 Ch��ng II: ��C �I�M C�U T�O VÀ CƠ CH� PH�N �NG C�A CYTOCHROME - P450 17 2.1. ��c �i�m c�u t�o c�a Cyt-P450 17 2.2. Nh�ng g�c axit amin �ư�c b�o toàn và vai trò ch�c n�ng c�a chúng 22 2.3. Nh�ng ��c trưng v� trí hem c�a Cyt-P450 so v�i nh�ng protein ch�a hem liên k�t oxygen khác 31 2.4. Cơ ch� ph�n �ng xúc tác b�i Cyt-P450 38
xii Nguy n Th Ng c Dao Ch��ng III: H� TH�NG OXYGENASE (Cyt-P450) � CÁC MÔ ��NG V�T 43 3.1. Sinh t�ng h�p hormone steroid. 43 3.2. S� oxy hóa � acid béo và chuy�n hóa eicosanoid 51 3.3. Chuy�n hóa thu�c và các ch�t l� (xenobiotic). 3.4. Ho�t hóa các hóa ch�t gây ung thư. 68 3.5. Cyt-P450 chuy�n hóa trung gian các hóa ch�t gây ung thư ��c trưng. 73 Ch��ng IV: H� TH�NG CYTOCHROME - P450 � VI SINH V�T VÀ TH�C V�T 79 4.1. H� th�ng Cyt-P450 � n�m men và n�m s�i 79 4.2. Nh�ng enzym Cyt-P450 c�a vi khu�n. 94 4.3. Các enzym Cyt-P450 � th�c v�t. 104 Ch��ng V: NH�NG GEN Cyt-P450 VÀ S� BI�U HI�N C�A CHÚNG 117 5.1. C�u trúc c�a gen Cyt-P450. 117 5.2. Nh�ng Cyt-P450 �ư�c kích thích t�ng h�p b�i thu�c. 135 5.3. Nh�ng gen bi�u hi�n lư�ng d�ng v� gi�i c�a Cyt-P450. 142 5.4. Các Cyt-P450 trong chuy�n hóa steroid. 154 Ch��ng VI: NH�NG NGHIÊN C�U �NG D�NG CYTOCHROME-P450 167 6.1. S� d�ng Cyt-P450 cho li�u pháp gen trong �i�u tr� ung thư. 167 6.2. Áp d�ng trong ch�n �oán lâm sàng không ph�i can thi�p vào cơ th�. 169 6.3. S� d�ng Cytochrome P450 trong công nghi�p dư�c. 175 6.4. Nghiên c�u tìm các ch�t �c ch� ��c hi�u Cyt-P450 �� làm thu�c �i�u tr� b�nh. 179
M cl c xiii 6.5. Cây chuy�n gen. 185 6.6. S� d�ng vi khu�n như là m�t trong nh�ng ch�t xúc tác sinh h�c ti�m n�ng 186 Ph� tr��ng: PHÂN LO�I VÀ DANH M�C CÁC CYTOCHROME -P450 189 TÀI LI�U THAM KH�O 197
1 Ch ng I L CH S NGHIÊN C U CYTOCHROME-P450 Danh t� Cytochrome có ngh�a là ch�t màu trong t� bào. Nói ��n Cytochrome, ngư�i ta thư�ng liên h� ngay t�i vai trò chính c�a chúng trong chu�i hô h�p t� bào (Warburg g�i là các ferment hô h�p). Các Cytochrome �ã bi�t g�m có Cytochrome c, Cytochrome oxidase (aa3), Cytochrome b (ch� y�u là b5) g�n � màng ti th�. N�m 1930, David Keilin phân bi�t 3 lo�i Cytochrome a, b, c theo ��c tính h�p th� ánh sáng khác nhau c�a chúng, s� khác nhau này là do các g�c khác nhau g�n vào hem. Hem a có g�c formyl; hem b có Fe+2 – protoporphyrin; hem c có thiol hoá qua vinyl-este liên k�t v�i SH c�a apoenzym (Joan Keilin, 1969). N�m 1961và sau �ó là vào n�m 1965, theo thông báo c�a U� ban enzyme h�i Hoá sinh qu�c t� thì Cytochrome là “nh�ng hemoprotein mà ch�c n�ng sinh h�c c�a nó là v�n chuy�n �i�n t� và H2 b�ng m�t s� thay ��i hoá tr� thu�n ngh�ch c�a s�t hem: Fe+3� Fe+2 ”. Ngư�i ta c�ng �ưa ra cách phân lo�i và g�i tên các Cytochrome như sau: Các Cytochrome �ư�c chia thành 4 nhóm c�n c� theo s� khác nhau c�a nhóm ngo�i (R.Lemberg F.R.S.and J.Barrett, 1973). Nhóm 1: Cytochrome a có nhóm ngo�i là hem ch�a 1 chu�i bên formyl, g�i là hem a (hình 1a) Nhóm 2: Cytochrome b có nhóm ngo�i là protohem (hình 1b) Nhóm 3: Cytochrome c có nh�ng liên k�t ��ng hoá tr� gi�a hem và protein (hình 1c) Nhóm 4: Cytochrome d có m�t s�t dihydroporphyrine (chlorine) (hình 1d)
2 Nguy�n Th� Ng�c Dao OC17H29 CH3 H3C CH CH2 C C N N CH3 HOH CH2 CH3 CH3 Fe H2 N N H2C C C C C C CH CH3 H H2 OHC or CH2 CH2 C C H2C H2C CH3 O CO2H H H2C CH3 CH3 CO2H H2 H2C C C C C C CH CH3 FIG. 1a. Haem a (Cytohaem a) H H2 CH2 CH2 HC CH3 HC CH3 H 3C H3C CH CH CH2 CH2 N N N N Fe Fe N N N N H 3C H3C H H CH2 CH2 CH2 CH2 H 2C H2C H2C H 2C CO2H CO2H CO2H CO2H FIG. 1b. Protohaem (Cytohaem b) FIG. 1d. Cytohaem d OC NH H S CH N CO NH CH2 CH C CHR2 O H 3C R1 HC CH3 CO NH S CH H3C CH C H2 CO N N CH3 Fe N N H3C CH2 CH2 H2C H2C CO2H CO2H FIG. 1c. Haem c (Cytohaem c). Hình 1. Phân lo�i và cách g�i tên các Cytochrome Cytochrome - P450 là enzyme m�i �ư�c phát hi�n cách nay kho�ng 60 n�m. �ây là m�t enzyme g�n màng, m�t terminal oxidase c�a h� th�ng monooxygenase, tham gia ph�n �ng oxy hoá r�t nhi�u h�p ch�t khác nhau và có vai trò r�t quan tr�ng trong chuy�n hoá nh�ng ch�t có nhân thơm (g�m c� ch�t n�i sinh), các acid amin, thu�c và nh�ng ch�t không do cơ th� t�ng h�p nên, các ch�t l�. Cytochrome - P450 là enzyme nhóm b theo cách phân lo�i c�a D. Keilin. Các enzyme Cytochrome - P450 (vi�t t�t là Cyt-
Ch ng I. L�ch s� nghiên c�u Cytochrome-P450 3 P450) là m�t ��i gia �ình nh�ng protein ch�a hem, xúc tác s� chuy�n hoá nhi�u cơ ch�t n�i sinh ưa m� như steroid, acid béo, nh�ng vitamin tan trong d�u m�, prostaglandin, leucotriene, thromboxane và các h�p ch�t ngo�i sinh (xenobiotics). Enzyme này �ã �ư�c phát hi�n t� nh�ng n�m 1940 trong khi các nhà khoa h�c �ang tìm cách gi�i thích cho m�t lo�i ph�n �ng không bình thư�ng có s� tham gia c�a phân t� oxy (02).Trong nh�ng ph�n �ng này, m�t nguyên t� oxy liên k�t v�i 2 nguyên t� hydro (�ư�c cho t� 2 phân t� NADPH) �� t�o thành H2O, trong khi nguyên t� oxy th� 2 �ư�c g�n vào cơ ch�t (ký hi�u là RH). Ph�n �ng có th� �ư�c bi�u di�n theo công th�c sau: . 2NAD(P)H + O2 + RH -- > NAD(P)+ + H2O + ROH Cytochrome - P450 khác bi�t v�i các Cytochrome khác � ch� chúng chuy�n th�ng �i�n t� ��n phân t� oxy còn Cytochrome khác chuy�n �i�n t� ��n các protein, và có sóng h�p th� c�c ��i � 450nm khi g�n v�i CO. S� có m�t c�a m�t ch�t màu ph�n �ng v�i CO và �i kèm v�i Cytochrome b5 trong microsome �ã �ư�c phát hi�n b�i G.R.Williams vào n�m 1955 và Garfinkel (1958) trong Qu� h�c b�ng Johnson và b�i Klingenberg (1958). Ch�t màu này �ư�c ��c trưng b�i m�t b�ng h�p th� c�a h�p ch�t v�i CO � 450nm, vì v�y �ư�c g�i là P450. Sau �ó, Sato và Omura (1961, 1962, 1964) �ã xác ��nh b�n ch�t hem c�a nhóm ngo�i c�a nó. Lo�i protein ch�a hem có m�t trong microsome m�i �ư�c phát hi�n này có nh�ng thu�c tính riêng bi�t �ã �ư�c xác ��nh là m�t terminal oxidase c�a nhi�u ph�n �ng oxy hoá khác nhau tham gia vào m�t s� quá trình chuy�n hoá quan tr�ng � cơ th� ��ng v�t: sinh t�ng h�p hormone steroid, acid m�t t� cholesterol và chuy�n hoá thu�c... Cytochrome - P450 c�ng �ư�c tìm th�y trong ti th� c�a thư�ng th�n chu�t c�ng (Harding và cs., n�m 1964 và 1966) và � ti th� v� thư�ng th�n bò (Kinoshita, 1966; Cammer và Estabrook, 1967; Whysner và Harding, 1968; Oldham và cs., 1968). Ngư�i ta c�ng phát hi�n ra r�ng Cyt-P450 không ch� có � microsome và � ti th� c�a ��ng v�t có vú mà còn phân b� r�ng rãi � các d�ng t�n t�i khác nhau c�a s� s�ng bao g�m: ��ng v�t, th�c v�t và vi sinh v�t. Nh�ng nghiên c�u v� Cyt-P450 t�ng lên ��c bi�t nhanh chóng trong n�a sau c�a nh�ng n�m 1960, khi nh�ng nghiên c�u �ư�c t�p trung ch� y�u vào ch�c n�ng c�a Cyt-P450 trong chuy�n hoá các thu�c � microsome gan. Vai trò c�a Cyt-P450 trong s� ho�t hoá các ch�t gây ung thư khác nhau (carcinogens) �ã �ư�c kh�ng ��nh vào ��u nh�ng n�m
4 Nguy�n Th� Ng�c Dao 1970 và nhi�u nhà khoa h�c �ang nghiên c�u các hoá ch�t gây ung thư chuy�n sang nghiên c�u Cyt-P450, mang l�i s� phát tri�n vư�t b�c l�n th� hai trong l�nh v�c nghiên c�u này. S� phát tri�n quan tr�ng ti�p theo là nh�ng nghiên c�u làm s�ch Cyt-P450 t� microsome và ti th� d�n t�i vi�c tinh ch� và ��c trưng �ư�c nhi�u d�ng khác nhau c�a Cyt-P450 ngu�n g�c ��ng v�t. H�u h�t nh�ng d�ng �ã tinh ch� này ��u tham gia vào s� chuy�n hoá c�a nh�ng ch�t n�i sinh khác nhau, kh�ng ��nh vai trò thi�t y�u c�a Cyt-P450 trong s� chuy�n hoá bình thư�ng � ��ng v�t. ��n cu�i nh�ng n�m 1980, c�u trúc b�c 1 c�a g�n 200 Cyt-P450 �ã �ư�c làm sáng t� và con s� này ti�p t�c t�ng lên theo th�i gian. � �ây chúng tôi ch� tóm lư�c l�ch s� phát tri�n trong nh�ng n�m ��u tiên c�a quá trình nghiên c�u v� Cyt-P450. 1.1. Phát hi#n Cyt-P450 trong microsome gan L�ch s� nghiên c�u Cyt-P450 b�t ��u n�m 1955, khi mà G.F.Williams và M.Klingenberg � Trư�ng ��i h�c Pennsylvania (��c l�p v�i nhau), cùng lúc nh�n th�y có m�t ��nh quang ph� g�n CO ��c bi�t c�a microsome gan l�n. H� �ang trong quá trình nghiên c�u ��ng h�c ph�n �ng oxy hóa kh� c�a Cyt-b5 g�n v�i microsome trong phòng thí nghi�m c�a B.Chance và quan sát th�y xu�t hi�n m�t b�ng h�p th� rõ � 450nm ph� thu�c vào s� s�c khí CO khi có m�t dung d�ch NADH. B�ng h�p th� này �ã t�ng lên khi thêm Dithionit vào dung d�ch trên. B�i vì vi�c thêm CO �ã không �nh hư�ng gì ��n các b�ng c�a Cyt-b5, nên b�ng h�p th� � 450nm không th� quy cho là thu�c tính c�a b5, hemoprotein duy nh�t �ư�c bi�t � th�i �i�m �ó. Klingenberg lúc �ó là khách m�i khoa h�c ��n t� ��c, �ã c� g�ng làm rõ b�n ch�t c�a ch�t màu � microsom g�n CO (microsomal CO - binding pigment) m�i m� này, cái mà ch� �ư�c phát hi�n b�i ��c trưng quang ph� phân bi�t khi g�n v�i CO (hình 1.1). S� g�n CO ch�t ch� g�i ý có s� t�n t�i c�a m�t nguyên t� kim lo�i n�ng trong vi�c t�o màu c�a s�c t� này, nhưng quang ph� c�a nó th� hi�n l�i không gi�ng v�i b�t c� màu c�a metalloprotein nào �ã bi�t bao g�m nh�ng hemoprotein khác nhau. Klingenberg nh�n th�y r�ng s� lư�ng protohemin trong microsome gan nhi�u hơn 2 l�n s� li�u �ã tính toán cho Cyt-b5, nhưng ông không th� liên h� s� có m�t c�a protohemin th�a trong microsome v�i ch�t màu liên k�t CO.
Ch ng I. L�ch s� nghiên c�u Cytochrome-P450 5 Klingenberg r�i kh�i Qu� Johson (Johson foundation) n�m sau �ó mà không h� công b� k�t qu� nghiên c�u c�a mình v� “microsomal CO-binding pigment”, nh�ng nghiên c�u này �ư�c ti�p t�c b�i D.Garfinkel, ông c�ng quan tâm ��n vi�c làm rõ b�n ch�t c�a ch�t màu t� microsome gan có thu�c tính quang ph� ��c bi�t này . Hình 1.1. Quang ph� phân bi�t CO c�a microsome gan chu�t d�ng kh� b�i NADH (�ư�ng v�ch ng�t quãng) và kh� b�i Dithionit (�ư�ng li�n) Garfinkel �ã s� d�ng microsome gan l�n �� thu nh�n ch�t màu này và c�ng th�y r�ng nó r�t không b�n ��i v�i nh�ng x� lý khác nhau mà Klingenberg trư�c �ó �ã ghi nh�n. B�n ch�t hóa h�c c�a ch�t màu này v�n chưa �ư�c bi�t và ��n n�m 1958, c� Klingenberg và Garfinkel �ã ��c l�p công b� nh�ng nghiên c�u c�a mình. Nhưng ph�i ��n t�n n�m 1962, T.Omura và R.Sato � vi�n nghiên c�u protein thu�c ��i h�c Osaka m�i có m�t s� gi�i thích ban ��u c�a h� v� ch�t màu này, trong �ó �ưa ra ch�ng c� v� quang ph� ch�ng minh b�n ch�t hemoprotein c�a nó. H� cho r�ng �ó là m�t Cytochrome nhóm b m�i và ��t tên “Cytochrome-P450” �� ch� “m�t ch�t màu v�i 1 sóng h�p th� � 450nm”. Sato c�ng là m�t