Zeitschrift für Arzneimittelstoffwechsel und Toxikologie
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Abstrakt

Analyse konservierter Sequenzmotive von Cytochrom P450 zwischen den Helices E und H: Vorhersage kritischer Motive und Reste in Enzymfunktionen

Numan Oezguen und Santosh Kumar

Zur Untersuchung der Rolle von Resten im aktiven Zentrum bei den Funktionen von Cytochrom P450 (CYP) wurden ausführlich rationale Ansätze verwendet. Neuere Studien unter Verwendung zufälliger Mutagenese weisen jedoch auf eine wichtige Rolle von Resten nicht aktiver Stellen bei den CYP-Funktionen hin. Eine Metaanalyse der zufälligen Mutanten ergab, dass 75 % der funktionell wichtigen Reste nicht aktiver Stellen in 20 % des gesamten Proteins zwischen den Helices E und H (EH) und dem konservierten Sequenzmotiv (CSM) zwischen 7 und 11 vorhanden sind. Der CSM-Ansatz wurde vor kurzem entwickelt, um die funktionelle Rolle von Resten nicht aktiver Stellen in CYP2B4 zu untersuchen. Außerdem haben wir das CSM in mehreren CYP-Familien und -Unterfamilien in der EH-Region identifiziert und analysiert. Die Ergebnisse der CSM-Analyse zeigten, dass CSM 7, 8, 10 und 11 in den Familien CYP1, CYP2 und CYP3 konserviert sind, während CSM 9 nur in der CYP2-Familie konserviert ist. Die Analyse verschiedener CYP2-Unterfamilien zeigte, dass CYP2B und CYP2C im CSM ähnliche Merkmale aufweisen, während die Merkmale der Unterfamilien CYP2A und CYP2D unterschiedlich sind. Abschließend analysierten wir CSM 7, 8, 10 und 11, die in allen analysierten CYP-Familien/-Unterfamilien gemeinsam sind, in fünfzehn wichtigen Arzneimittel-metabolisierenden CYPs. Die Ergebnisse zeigten, dass CSM 8 unter diesen CYPs zwar am stärksten konserviert ist, CSM 7, 9 und 10 jedoch erhebliche Unterschiede aufweisen. Wir vermuten, dass CSM8 in allen analysierten CYPs eine gemeinsame Rolle spielt, während CSM 7, 10 und 11 innerhalb der Unterfamilie eine relativ spezifische Rolle spielen könnten. Wir vermuten ferner, dass diese CSM eine wichtige Rolle beim Öffnen und Schließen des Substratzugangs-/-ausgangskanals spielen, indem sie die flexible/plastische Region des Proteins modulieren. Daher kann die zielgerichtete Mutagenese dieser CSM verwendet werden, um Struktur-Funktions- und Dynamik-/Plastizitäts-Funktions-Beziehungen zu untersuchen und CYP-Biokatalysatoren zu entwickeln.