Löysin artikkelin etsiessäni CYP28 epoksidaatiotuotetta EPA:sta. Näissä on aika tärkeää katsoa nimen perusta. Asetan lähteen tähän ja katson tarkemmin.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2853439/
J Lipid Res. 2010 May; 51(5): 1125–1133.
doi: 10.1194/jlr.M003061
PMCID: PMC2853439
Stereoselective epoxidation of the last double bond of polyunsaturated fatty acids by human cytochromes P450
Danièle Lucas,1,*†§ Sophie Goulitquer,*†
Abstract
Cytochromes
P450 (CYPs) metabolize polyunsaturated long-chain fatty acids (PUFA-LC)
to several classes of oxygenated metabolites. Through use of human
recombinant CYPs, we recently showed that CYP1A1, -2C19, -2D6, -2E1, and
-3A4 are mainly hydroxylases, whereas CYP1A2, -2C8, -2C9, and -2J2 are
mainly epoxygenases of arachidonic acid (AA), eicosapentaenoic acid
(EPA), and docosahexaenoic acid (DHA), respectively.
It is worth noting
that the last double bond of these PUFAs, i.e., ω6 in AA or ω3 in EPA
and DHA, respectively, was preferentially epoxidized. In this study, we
have characterized the stereoselectivity of this epoxidation reaction by
comparison with the PUFA-LC epoxide stereoisomers obtained from the
enantioselective bacterial CYP102A1 F87V. The stereoselectivity of the
epoxidation of the last olefin of AA (ω6), EPA (ω3), or DHA (ω3)
differed between the CYP isoforms but was similar for EPA and DHA. These
data give additional insight into the PUFA-LC epoxide enantiomers
generated by the hepatic CYPs.
Keywords: regioselectivity, arachidonic acid, eicospentaenoic acid, docosahexaenoic acid, CYP102A1 F87V
Lyhennyksiä,Abbreviations:
- AA
- arachidonic acid [5,8,11,14-eicosatetraenoic acid or C20:4, (n-6)]
- BK
- calcium-activated potassium
- CYP
- cytochrome P450
- EET
- epoxieicosatrienoic acid
- EPA
- eicosapentaenoic acid [5,8,11,14,17-eicosapentaenoic acid or C20:5, (n-3)]
- EETeTr
- epoxieicosatetraenoic acid
- DHA
- docosahexaenoic acid [4,7, 10,13,16,19-docosahexaenoic acid or C22:6, (n-3)]
- EDP
- epoxidocosapentaenoic acid
- F87
- phenylalanine 87
- PUFA-LC
- polyunsatured long-chain fatty acids
- DBA
- n-dibutylamine
- OR
- cytochrome P450 reductase
- V
- valine
Tiivistelmä( suomennosta) Abstract
Sytokromi P45 metaboloi monityydyttämättömiä pitkäketjuisia rasvahappoja (PUFA-LC) monenlaisiksi ryhmiksi oxygenoiduituja aineenvaihduntatuoteita (kts. Taulukko 1. lähdeartikkelissa )Ihmisen CYP-rekombinanttien avulla on voitu osoittaa, että osa CYP-entsyymeistä on pääasiallisesti hydroksylaaseja ja osa pääasiallisesti epoxygenaaseja.Tässä puhutaan seuraavista PUFA hapoista: Arakidonihappo , AA, C24:4 omega6 Eikosapentaeenihappo, EPA, C20:5 omega3 ja
Dokosahexaeenihappo, DHA, C22:6 omega 3.
Enimmäkseen HYDROKSYLAASEJA ovat CYP1A1, CYP2C18, CYP2D6, CYP2E1 ja CYP3A4.Enimmäkseen EPOXYGENAASEJA ovat CYP1A2, CY2C8, CYP2C9 ja CYP2J2
-
Cytochromes P450 (CYPs) metabolize polyunsaturated long-chain fatty acids (PUFA-LC) to several classes of oxygenated metabolites. Through use of human recombinant CYPs, we recently showed that CYP1A1, -2C19, -2D6, -2E1, and -3A4 are mainly hydroxylases, whereas CYP1A2, -2C8, -2C9, and -2J2 are mainly epoxygenases of arachidonic acid (AA), eicosapentaenoic acid (EPA), and docosahexaenoic acid (DHA), respectively.
On syytä mainita, että näiden mPUFA-happojen viimeinen kaksoissidos mieluiten epoxygenoituu. Tässä tutkimuksessa on luonnehdittu tämän epoxidaatioreaktion stereoselektiivisyyttä vertailemalla PUFA-LC epoxidisteroisomeerejä , joita on saatu enantioselektiivisestä bakteriaalisesta CYP102A1 F87V- käsin. CYP-isoformien kesken viimeinen olefiini (alkeeni, kaksoissidoksen kohta) vaihteli AA:n , EPA:n ja DHA:n isomeerien kesken , mutta olivat samanlaisia EPA:lla ja DHA:lla. Tästä tiedosta saa lisäoivallusta maksan CYP-entsyymien kehkeyttämistä PUFA-LC epoxidi-enantiomeereistä.-
It is worth noting that the last double bond of these PUFAs, i.e., ω6 in AA or ω3 in EPA and DHA, respectively, was preferentially epoxidized. In this study, we have characterized the stereoselectivity of this epoxidation reaction by comparison with the PUFA-LC epoxide stereoisomers obtained from the enantioselective bacterial CYP102A1 F87V. The stereoselectivity of the epoxidation of the last olefin of AA (ω6), EPA (ω3), or DHA (ω3) differed between the CYP isoforms but was similar for EPA and DHA. These data give additional insight into the PUFA-LC epoxide enantiomers generated by the hepatic CYPs.
-
Keywords: regioselectivity, arachidonic acid (AA) , eicospentaenoic acid (EPA) , docosahexaenoic acid (DHA) , CYP102A1 F87V
SYTOKROMIT P450 (CYPs) kuuluvat proteiinien suurperheeseen, jonka eräät jäsenet metaboloivat monityydyttämättömiä pitkäketjuisia rasvahappoja (PUFA-LC) tuottaen useita luokkia oxygenoituja metaboliitteja. Tuoteprofiilit riippuvat siitä, mikä CYP-isoformi on toimimassa ja voivat käsittää epoxidien ja hydrolysoituneitten tuotteiden regio-ja stereoisomeerien sarjoja. Ihmisellä CYP1- ja CYP3 perheiden -isoformit ovat pääasiassa epoxinaaseja, kun taas CYP4-perhe on pääasiassa omega-hydrolaaseja.-
Cytochromes P450 (CYPs) belong to a protein superfamily among which some members metabolize polyunsaturated long-chain fatty acids (PUFA-LC) to several classes of oxygenated metabolites. The product profiles depend on the involved CYP isoforms and may consist of a series of regio- and stereo-isomeric epoxides and hydroxylated compounds (1–3). In humans, CYP isoforms from family 1 to 3 are mainly epoxygenases, whereas CYP isoforms from family 4 are mainly ω-hydroxylases (4, 5).
Arakidonihapon( eikosatetraeenihapon) epokxidit
CYP-epoxinaasit konvertoivat arakidonihappoa (AA) neljäksi eikosatetraeenihapon eli arakidonihapon paikka isomeeriksi:(5,6-EET, 8,9-EET, 11,12-EET ja 14,15-EET). Ne toimivat lipidivälittäjäaineina. EET-molekyylit aiheuttavat verisuonten relaksoitumista, niillä on anti-inflammatorista vaikutusta verisuoniin ja munuaisiin. Ne edistävät angiogeneesiä ja suojaavat myokardiumia(sydänlihasta) ja aivoa.EET = Epoxyeicosatrienoic acid-
CYP epoxygenases convert arachidonic acid (AA) to four epoxyeicosatrienoic acid regioisomers (5,6-, 8,9-, 11,12-, and 14,15-EET) that function as lipid mediators. EETs produce vascular relaxation, have antiinflammatory effects on blood vessels and in the kidney, promote angiogenesis, and protect ischemic myocardium and brain [for review, see (6–8)].
CYP epoxygenaasit konvertoivat myös omega3- linjan pitkiä PUFA- happoja kuten EPA happoa eli eicosapentaeenihappoa ja DHA-happoa eli dokosahexcaeenihappoa, epoxy-johdannaisiksi, jotka ovat potentteja sepelsuonten arteriolien tai kehkovaltimoiden dilatoijia ja estävät trombosyyttien aggrekoitumista, klimppiytymistä.EPA:sta, eikosapentaeenihaposta johtuneet epoxidit ( EETeTr)
Nämä ovat viisi epoxyeicosatetraeenihappoa, siis nyt on kaksoissidosten määrästä " penta", viisi kpl, jäljellä "tetra" , neljä kpl, yksihän meni meni epoksimuotoon. Nyt rakenne siis omaa arakidonihapon kaksoissidosten lukumäärän (tetra) Nämä EPA:sta tulleet epoxy-eicosatetraeenit luetellaan alla. Tämä laji -vaikka onkin rungoltaan ”eicosa-tetraeenilajia”, ei ole arakidonilinjaa ja saa sen takia oman perusnimen, jossa kaksoissidosten määrä kuitenkin ilmenee ”Tetr ” tai kuten Wikipedia ilmaisee : EEQ5,6- EETetr8,9-EETetr11,12-EETetr14,15-EETetr17,18-EETetr( Tässä näyttää löytyvän netissä Wikipediassa toinen käytäntö: EPA- epoxidit kirjattu kirjaimella EEQ tai EpETE :- EETeTr, Epoxyeicosatetraenoic acids (EEQs or EpETEs) are a set of biologically active epoxides that various cell types make by metabolizing the omega 3 fatty acid, eicosapentaenoic acid (EPA), with certain cytochrome P450 epoxygenases. These epoxygenases can metabolize EPA to as many as 10 epoxides that differ in the site and/or stereoisomer of the epoxide formed; however, the formed EEQs, while differing in potency, often have similar bioactivities and are commonly considered together.[1][2] ”EPA is a straight-chain, 20 carbon omega-3 fatty acid containing cis (see Cis–trans isomerism) double bounds between carbons 5 and 6, 8 and 9, 11 and 12, 14 and 15, and 17 and 18; each of these double bonds is designated with the notation Z to indicate its cis configuration in the IUPAC Chemical nomenclature used here.
- EPA is therefore 5Z,8Z,11Z,14Z,17Z-eicosapentaenoic acid. Certain cytochrome P450 epoxygenases metabolize EPA by converting one of these double bounds to an epoxide thereby forming one of 5 possible eicosatetraenoic acid epoxide regioisomers (see Structural isomer, section on position isomerism (regioisomerism)).
- These regioisomers are:
- 5,6-EEQ (i.e. 5,6-epoxy-8Z,11Z,14Z,17Z-eicosatetraenoic acid),
- 8,9-EEQ (i.e. 8,9-epoxy-5Z,11Z,14Z,17Z-eicosatetraenoic acid),
- 11,12-EEQ (i.e. 11,12-epoxy-5Z,8Z,14Z,17Z-eicosatetraenoic acid),
- 14,15-EEQ (i.e. 14,15-epoxy-5Z,8Z,11Z,17Z-eicosatetraenoic acid
- 17,18-EEQ (i.e. 17,18-epoxy-5Z,8Z,11Z,14Z-eicosatetraenoic acid.
- The epoxydases typically make both R/S enantiomers of each epoxide. For example, they metabolize EPA at its 17,18 double bond to a mixture of 17R,18S-EEQ and 17S,18R-EEQ.[3][4] The EEQ products therefore consist of as many as 10 isomers.
DHA rasvahapon epoksidit
DHA- rasvahaposta, dokosahexaeenihaposta, tulee kuusi epoxidia. Ja niissäkin kaksoissidosten määrä (hexa, 6 kpl) on vähentynyt viiteen (penta), joten epoxidit ovat nyt epoxidokosapentaeenihappoja (EDP). Docosa- tarkoittaa 22 kpl ja viittaa hiiliketjun pituuteen.DHA epoksidit ovat:4,5-EDP7,8-EDP10,11-EDP13,14-EDP16,17-EDP19,20-EDP.-
The EPA-derived epoxides account for five
epoxyeicosatetraenoic acids (5,6-, 8,9-, 11,12-, 14,15-, and
17,18-EETeTr), whereas the DHA-derived epoxides account for six
epoxydocosapentaenoic acids (4,5-, 7,8-, 10,11-, 13,14-, 16,17-,
and 19,20-EDP).
Jos syntetisoidaan kemiallisesti arakidonihapon (AA) ja EPA:n epoxideja, niissä on havaittu ilmenevän suurta paikka- ja asentoselektiivisyyttä. Esimerkiksi koe-eläintutkimuksissa on havaittu, että rotalla munuaisvaltimot laajenivat 11R,12(S)-EET vaikutuksesta johtuen mutta ei sen enantiomeerin eli peilikuvaisomeerin vaikutuksesta (11(S),12(R)-EET- eikä 14,15-EET- enantiomeerien vaikutuksesta. Samoin oli ero 18,17-enantiomeerien kesken testattaessa isoloidun aivovaltimon kalsiumilla aktivoituvaa kaliumkanavaa ( koe-eläimenä rotta). Possulta testattuna koronaarisista mikrosuonista havaittiin kaikkien EETeTr-paikkaisomeerien omaavan samaa suonia laajentavaa vaikutusta. Täten CYP- johdannaisten, metaboliittien paikka -ja peilikuvaisomeriset kemialliet piirteet vaikuttavat ratkaisevasti niiden biologisen aktiivisuuteen ja /tai vahvuuteen ja toiminnalliseen merkitsevyyteen.
DHA-epoxidien paikkaisomeerien ja peilikuvaisomeerien biologien aktiivisuus on vielä suuremmalti tuntematonta, kuten myöskin EPA- ja DHA aineenvaihduntoihin osallistuvien yksittäisten CYP-isoformienkin identiteetti ja reaktiospesifisyys.
-
A high regio- and stereoselectivity has been observed when testing the effects of chemically synthesized epoxides from AA and EPA. For example, in the rat, renal arteries were dilated by 11(R),12(S)-EET but not by 11(S),12(R)-EET or 14,15-EET enantiomers (15). Also in rats, among all EETeTr enantiomers, only the 17(R),18(S)-enantiomer, not 17(S),18(R), was effective on calcium-activated potassium (BK) channels in isolated cerebral arteries (11). However, in porcine coronary microvessels, all regioisomeric EETeTrs had similar vasodilatory potencies (16). Thus, the regio- and stereochemical features of the CYP-derived metabolites govern their biological activity and/or potency and functional significance. The biological activity of DHA epoxides regioisomers and enantiomers is still largely unknown as are the identity and reaction specificity of the individual CYP isoforms involved in EPA and DHA metabolisms (17).
- Sanastoa: Enantiomeeri, peilikuvaisomeeri.
Enantiomeeri voidaan nimetä sen mukaan mihin suuntaan se kääntää tasopolaroitua valoa. Jos se kiertää valoa myötäpäivään, enantiomeeriä merkitään (+):lla. Sen pielikuvaa merkitään (−):lla. (+)- ja (−)-isomeerejä merkitään toisinaan pienillä d ja l -kirjaimilla [ (+), d = dextrorotatory " myötäpäivään"; (-), l = levorotatory " vastapäivään"]. Tämä merkintä usein sekoitetaan D- and L-merkinnän kanssa, jolla tarkoitetaan Fischerin projektioita.Enantiomeerin absoluuttinen konfiguraatio voidaan ilmaista R,S-nimeämissysteemin avulla, jolla ei ole mitään yksiselitteistä yhteyttä (+)/(-)-kiertosuuntien välillä.Aiempien tutkimusten mukaan CYP-isoformeilla on erilaista paikkaselektiivisyyttä PUFA- rasvahappojen hydroksylaatiossa ja epoxidaatiossa. Esimerkisi CYP1A1 on arakidonihappoa hydroksyloiva, kun taas EPA-happoa se ensisijaisesti epoxygenoi.CYP102A1 (Bacterium Megaterium BM-3), bakteerin CYP, joka muistuttaa eukaryoottista mikrosomaalista P450-järjestelmää, on arakidonihapon suhteen lähinnä omega-hydroxylaasi ja EPA-hapolle se taas on hyvin spesifinen epoxygenaasi. Jos siinä sijoitetaan F87-fenylalaniinin kohdalle valiini (V), silloin CYP102A1-entsyymi muuttuu hyvin spesifiseksi arakidonihappoepoxygenaasiksi.-
According to previous studies, CYP isoforms display different regioselectivities for PUFA hydroxylation and epoxidation. For example, CYP1A1 is mainly an hydroxylase toward AA, whereas it acts primarily as an epoxygenase toward EPA as substrate (18). CYP102A1 (Bacillus Megaterium BM-3), a bacterial CYP that closely resembles eukaryotic microsomal P450s (19), is mainly an ω-hydroxylase for AA and a highly specific epoxygenase for EPA. Replacement of phenylalanine 87 (F87) with valine (V) converts CYP102A1 into a highly specific AA epoxygenase (20).
Ihmisellä CYP1A1, -2C19, -2D6, -2E1 ja -3A4 ovat hydroxylaaseja AA-, EPA- ja DHA-hapoille. CYP2C8, -2C9, -2J2 ja -1A2 ovat epoxygenaaseja pääasiassa. Epoxygenaasien paikkaselektiivisyys riippuu tyydyttämättömän rasvahapon ominaisuuksista, koska vain neljä, viisi tai kuusi kaksoissidosta voidaan epoksidoida. Epoxygenaatiotuotteiden määrä lisääntyy kaksoissidosten määrän noustessa. Kaksoissidoksista viimeisin oksidoituu ensimmäiseksi esim. omega6 arakidonihapossa ja omega3 EPA ja DHA-hapoissa.
Stereoselektiivisyyttä on selvitelty arakidonihapon ja eikosapentaeenihapon kohdalta eniten, (mutta dokosahexaeenihappoon ei näissä tutkimuksissa kohdistuttu ja vain muutamia CYP-entsyymeitä on selvitelty tässä suhteessa. Sen takia tässä artikkelin tutkimuksessa on tutkittu systemaattisesti epoxidaatioreaktion stereokemiaa AA, EPA ja DHA-happojen viimeisen kaksoissidoksen kohdalta ja tässä käytettiin yhdeksää CYP-rekombinanttia ja erityisenä tutkimuskohteena oli DHA-epoxidienantiomeerit. CYP102A1 F87V-mutaatiota käytettiin tässä mallina, koska sen peilikuvapintainen (ri,si) selektiivisyys oli suuri: sen on havaittu voivan epoxygenoida AA- tai EPA-hapon viimeisen alkeenin ( olefiini) si ja re- puolilta. Vertailemalla saatiin identifioitua ihmisen CYP-rekombinanttien kehkeyttämiä PUFA-epoxidienantiomeerejä.-
Through use of human recombinant CYPs, we recently evidenced that CYP1A1, -2C19, -2D6, -2E1, and -3A4 are mainly hydroxylases of AA, EPA, and DHA, whereas CYP2C8, -2C9, -2J2, and -1A2 are mainly epoxygenases (21). Epoxygenase regioselectivity depends on the nature of the unsaturated fatty acid of concern, because four, five, or six double bonds can be epoxidized. The number of epoxygenase products increases with the number of unsaturations, and the last double bond is preferentially oxidized, i.e., ω6 in AA or ω3 in EPA and DHA, respectively. However, to our knowledge, the studies about the stereoselectivity of this epoxidation have only dealt with AA or EPA and a few CYPs (18, 20, 22–29); none of them has been focused on DHA. Therefore, we have systematically investigated the stereochemistry of the epoxidation reaction of the last double bond of AA, EPA, and DHA by nine recombinant CYPs, with special emphasis on DHA epoxide enantiomers. The CYP102A1 F87V mutant was thus used as a model because of its high enantiofacial selectivity; indeed, it is known to epoxidize the si,re face of the last olefin of AA or EPA. This allowed us to identify, by comparison, the PUFA epoxide enantiomers generated by the human recombinant CYPs.
-
-
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar