Citocromo P450Elcitocromo P450(abreviadoCYPen ingls, oCIPen espaol, o simplementeP450) es una enorme y diversa superfamilia dehemoprotenasencontradas enbacterias,archaeayeucariotas.1Lasprotenasdel citocromo P450 usan un amplio rango de compuestosexgenosyendgenoscomosustratosde sus reacciones enzimticas. Por lo general forman parte de cadenas de transferencia de electrones con multicomponentes, denominadas sistemas contenedoras de P450. La reaccin ms comn catalizada por el citocromo P450 es unareaccin monooxigenasa, es decir, la insercin de untomodeoxgenoproveniente deoxgeno molecular(O2) en un sustrato orgnico (RH) a la vez que el otro tomo de oxgeno es reducido aagua:RH + O2+ 2H++ 2e ROH + H2OHistoria[editar]Se identific en1958como un pigmento celular reducido y unido a membrana con un pico de absorcin inusual a los 450 nm.23Posteriormente, en1964, se sugiere el nombre de Citocromo P450 por Omura y Sato, nombre por el que se conoce actualmente.45Distribucin[editar]LasenzimasCIP han sido identificadas en todas los linajes de vida orgnica, incluyendo losmamferos,aves,peces,insectos,gusanos,plantas,hongos, etc. Se conocen ms de 7.700 secuencias de CYP (paraseptiembrede2007).Etimologa[editar]El nombrecitocromo P450proviene del hecho que stas son protenas celulares (cito) coloreadas (cromo), con unpigmentoque absorbe luz a unalongitud de ondade 450nanmetros, justo donde elhierrodel grupohemoes reducido y forma complejos con elmonxido de carbono.Nomenclatura[editar]Losgenesque codifican a las enzimas CIP, y las enzimas mismas, se designan con la abreviacinCYPoCIP, seguida de un numeral que indica la familia del gen, luego una letra mayscula que indica la subfamilia y otro nmero para el gen individual. Por convencin se escribe el nombre en cursiva cuando la abreviacin se refiere al gen. Por ejemplo, elCYP2E1es el gen que codifica a la enzimaCYP2E1una de las enzimas asociadas con elmetabolismodelparacetamol(acetaminofn). A pesar de que sta es la nomenclatura preferida en la literatura, existen ciertas variaciones para algunos genes o enzimas que hace hincapi en la actividad cataltica y el nombre del compuesto que usa como sustrato. Algunos ejemplos incluyen al CYP5,tromboxanoA2sintasa, abreviado TXAS (TromboXanoA2Sintasa), y CYP51, lanosterol 14--demetilasa, abreviada LDM por razn de su sustrato (Lanosterol) y su actividad (DeMetilacin).6Las normativas de la nomenclatura actual sugiere que los miembros de las nuevas familias de CYP comparten ms del 40% de su identidad enaminocidos, mientras que los miembros de las subfamilias comparten ms del 55% de identidad en aminocidos. Un comit de nomenclatura es el organismo encargado de hacer seguimiento y asignar nuevos nombres.CYP en el hombre[editar]Los CYP en el hombre son protenas asociadas a lasmembranas citoplasmtica,mitocondrialy delretculo endoplsmico, donde actan metabolizando cientos de sustanciasendgenasyexgenas.

Mitocondrias de mamfero al microscopio electrnico.La mayora de los CYP actan sobre variossustratos, pudiendo algunas de ellas catalizar varios tipos de reacciones. In vivo, estos sustratos incluyen a los xenobiticos o a componentes txicos derivados de metabolismo, como es el caso de labilirrubina. Las enzimas del citocromo p450 estn presentes en la mayora de los tejidos del organismo, jugando un papel fundamental en lasntesisdehormonas(incluyendoestrgenosytestosterona),colesterolovitamina D3, an cuando son las CYP del hgado las ms estudiadas.

Versin simplificada de la sntesis deesteroidesPor otra parte, el CYP constituye el mayor complejo enzimtico involucrado en el metabolismo de los frmacos en nuestro organismo, al jugar un papel fundamental en lafase oxidativadelmetabolismo(conocida como fase I). Algunos de estos frmacos tienen la capacidad de aumentar o disminuir la actividad de las enzimas (fenmenos conocidos comoinduccin enzimticaeinhibicin enzimtica, respectivamente). Esto tiene una trascendencia fundamental en la valoracin de las interacciones de frmacos entre s. Si, por ejemplo, un frmaco inhibe la enzima que degrada a un segundo frmaco, en presencia de ambos el segundo frmaco aumentar sus niveles en sangre y, subsiguientemente, las posibilidades de dar patologa porsobredosis. De forma inversa, si lo que hace es inducir el metabolismo, las concentraciones del segundo frmaco disminuirn, estando por debajo de los niveles teraputicos, factor de vital importancia por ejemplo en losantibiticos. Esto nos lleva a que sea necesario un completo conocimiento de las enzimas implicadas en el metabolismo de los frmacos utilizados en el hombre para evitar errores deventana teraputicao deefectos secundarios. Especialmente los laboratorios farmacuticos estn muy interesados en estos estudios por las posibilidades que presentan.No slo los frmacos son objeto de estudio en relacin con las interacciones. As mismo, se estn investigando efectos similares con sustancias naturales. Por ejemplo, se ha descubierto que los zumos de algunos frutos, como elzumo de pomelo, tienen capacidad de inhibir la actividad de laCYP3A4, enzima implicada en el metabolismo de algunos frmacos, actividad que realizan a travs de sustancias como labergamotina, ladihidroxi-bergamotinao laparadisina A. Otras interacciones de inters pueden ser las de algunas plantas (Hypericum perforatum), inductora de CYP3A4 o el humo del tabaco, inductor de CYP1A2.Para hacernos una idea ms cercana de la trascendencia del tema referido, podemos ver a continuacin una relacin de los frmacos ms importantes que pueden ver alterada su eficacia si se toma de forma concomitante zumo de pomelo: Benzodiazepinascomo eltriazolamoalprazolam. Ritonavir. Estatinascomo laatorvastatina,lovastatinaysimvastatina. Dihidropiridinas incluyendo elfelodipino,nicardipino,difedipino,nisoldipinoo elnitrendipino. Losartn. Repaglinida. Verapamil. Antiarrtmicosincluyendoamiodarona,quinidina,disopiramina,propafenonaycarvedilol. Frmacos para la impotencia como elsildenafil,tadalafilyvardenafil. Los antimigraosos como laergotaminaynimodipino. Fluvoxamina. CodenayTramadol. Ciclosporina.Familias del CYP humano.[editar]El ser humano tiene 57genesy ms de 59pseudogenesagrupados en 18 familias y 43 subfamilias.7La siguiente tabla muestra un resumen de los genes y de las protenas que codifican. Para informacin ms detallada, acceder a la pgina del Comit de Nomenclatura del Citocromo P450.8FamiliaFuncinMiembrosNombres.

CYP1Metabolismo de drogas yesteroides(especialmenteestrgenos)3 subfamilias, 3 genes, 1pseudogenCYP1A1,CYP1A2,CYP1B1

CYP2Metabolismo de drogas y esteroides13 subfamilias, 16 genes, 16 pseudogenesCYP2A6,CYP2A7,CYP2A13,CYP2B6,CYP2C8,CYP2C9,CYP2C18,CYP2C19,CYP2D6,CYP2E1,CYP2F1,CYP2J2,CYP2R1,CYP2S1,CYP2U1,CYP2W1

CYP3Metabolismo de drogas y esteroides (incluyendotestosterona)1 subfamilia, 4 genes, 2 pseudogenesCYP3A4,CYP3A5,CYP3A7,CYP3A43

CYP4Metabolismo delcido araquidnico6 subfamilias, 11 genes, 10 pseudogenesCYP4A11,CYP4A22,CYP4B1,CYP4F2,CYP4F3,CYP4F8,CYP4F11,CYP4F12,CYP4F22,CYP4V2,CYP4X1,CYP4Z1

CYP5Tromboxano A2sintetasa1 subfamilia, 1 genCYP5A1

CYP7Biosntesis de las sales biliares (7-alpha hidroxilasa del ncleo esteroideo)2 subfamilias, 2 genesCYP7A1,CYP7B1

CYP8Variada2 subfamilias, 2 genesCYP8A1(prostaciclinsintetasa),CYP8B1(biosntesis de sales biliares)

CYP11Biosntesis de esteroides2 subfamilias, 3 genesCYP11A1,CYP11B1,CYP11B2

CYP17Biosntesis de esteroides 17-alfa hidroxilasa1 subfamilia, 1 genCYP17A1

CYP19Biosntesis de esteroides1 subfamilia, 1 genCYP19A1

CYP20Desconocida1 subfamilia, 1 genCYP20A1

CYP21Biosntesis de esteroides2 subfamilias, 2 genes, 1 pseudogenCYP21A2

CYP24Degradacin de lavitamina D1 subfamilia, 1 genCYP24A1

CYP26Hidroxilasa delcido retinico3 subfamilias, 3 genesCYP26A1,CYP26B1,CYP26C1

CYP27Variada3 subfamilias, 3 genesCYP27A1(biosntesis de sales biliares),CYP27B1(vitamina D3 1-alfa hydroxylase),CYP27C1(funcin desconocida)

CYP397-alfa hidroxilacin del 24-hidroxicolesterol1 subfamilia, 1 genCYP39A1

CYP46Colesterol24-hidroxilasa1 subfamilia, 1 genCYP46A1

CYP51Biosntesis del colesterol1 subfamilia, 1 gen, 3 pseudogenesCYP51A1(lanosterol14-alfa demetilasa)

Bioqumica[editar]El sitio activo del citocromo P450 contiene un centro hierro asociado al grupohemo. Elhierroest enlazado a la protena P450 por medio de un ligando de tiolato que proviene de un residuo decistena. Esa cistena y otros residuos circunvecinos (RXCXG) son altamente conservados entre los CYP conocidos,7queriendo decir que existe poca variedad entre un CYP y otro en su sitio de unin con el hierro. Debido a la gran variedad de reacciones catalizadas por los CYP, sus actividades y propiedades varan entre un miembro y el otro en muchos aspectos. Las principales propiedades de una enzima P450 incluyen:1. El estado en reposo de la protena contiene un grupo Fe3+(oxidado).2. La unin de un sustrato inicia el transporte de electrones y los enlaces al oxgeno.3. Los electrones son donados al CYP por otra protena, bien sea uncitocromo P450 reductasa,ferredoxinaocitocromo b5, con el fin de reducir el hierro del hemo.4. El oxgeno molecular se une con y es reducido por el hierro del hemo.5. Un oxidante unido al hierro, oxida el sustrato bien sea a unalcoholo a unepxido, regenerando es estado de reposo del CYP.

Caractersticas generales del citocromo P450El sistema de monooxigenasas es un complejo multienzimtico cuya oxidasa final es una hemoprotena denominada citocromo P450 (CYP). Este sistema se encuentra presente en diferentes tejidos como el rin, pulmn, piel, intestino, corteza adrenal, testculos, placenta y otros, pero es particularmente activo en el hgado2. Adems de participar en el metabolismo de sustratos de naturaleza exgena como drogas, pesticidas, procarcingenos, anestsicos, solventes orgnicos, entre muchos otros3, el CYP participa en el metabolismo de sustratos endgenos de importancia biolgica como colesterol, cidos biliares, hormonas esteroidales y cidos grasos4. En los mamferos, el CYP se encuentra presente en la mitocondria y en diversos tipos de membranas celulares, siendo particularmente abundante en el retculo endoplsmico liso (microsomas)3. La denominacin citocromo P450 proviene de la caracterstica de que esta hemoprotena en su forma reducida y unida a monxido de carbono, presenta un mximo de absorbancia a los 450 nm6.Las diversas especies de enzimas CYP se caracterizan por ser fcilmente inducibles inclusive por las mismas drogas a ser biotransformadas, lo que tiene consecuencias clnicas puesto que aproximadamente 50% de los frmacos que consume el hombre son metabolizados por estas enzimas. Adems, su expresin y actividad son influenciadas por diversos factores como la edad, sexo, dieta, especie, tejido y estado hormonal y, a diferencia de las enzimas clsicas, presentan especificidad superpuesta para algunos sustratos7.La mayora de los CYP estn formados por 400-500 aminocidos de los cuales cerca de 55% son de naturaleza apolar; la mitad heme es protoporfirina IX y el ligando axial para el hierro es un residuo cistena ubicado cerca del extremo carboxi-terminal de la protena. Numerosos agentes que reaccionan con los grupos sulfidrilos o que rompen interacciones hidrofbicas, convierten al CYP a una forma inactiva llamada P4207.Actividad cataltica. El CYP cataliza la biotransformacin de un sinnmero de xenobiticos, proceso que se realiza principalmente en el hgado, pero en ste y otros rganos participa adems en el metabolismo de una serie de compuestos de naturaleza endgena. La gran gama de reacciones qumicas catalizada y la amplia especificidad de sustrato caracterstico de estas enzimas, hacen del CYP uno de los catalizadores ms verstiles conocidos8.Como se observa en laFigura 1, aunque la principal funcin del CYP es participar en reacciones de detoxificacin transformando un compuesto farmacolgicamente activo en inactivo excretado por la orina, tambin participa en procesos de activacin metablica, de manera que compuestos inertes y poco reactivos son convertidos en otros de gran reactividad qumica que son txicos para el organismo. Por ejemplo, el acetominofn es metabolizado por el CYP2E1 a N-acetil-p-benzoquinoneimina (NAPQI), un compuesto muy hepatotxico1.

El CYP cataliza una amplia variedad de reacciones, incluyendo epoxidaciones, N-deaquilaciones, O-deaquilaciones, S-oxidaciones e hidroxilaxiones de sustratos aromticos y alifticos y, dependiendo de la disponibilidad de oxgeno en el tejido, reacciones de reduccin9. La mayora de las reacciones catalizadas requieren de un paso inicial, que involucra la insercin de un grupo hidroxilo en el sustrato para formar un intermediario hidroxilado el cual puede, dependiendo de la naturaleza del sustrato y la estabilidad del intermediario, sufrir posteriores reacciones de dealquilacin, deaminacin, etc10.La reaccin general catalizada por el CYP es la siguiente:RH + NADPH + H++ O2ROH + NADP++ H2OEl CYP tiene requerimiento absoluto de NADPH y oxgeno molecular para la catlisis de la monooxigenacin. En laFigura 2, se muestra cmo los electrones necesarios para activar al oxgeno pasan del NADPH al CYP a travs de la accin de la enzima NADPH-citocromo P450 reductasa, la que junto con el CYP, estn insertas en la membrana11.Mecanismos de accin de las reacciones catalizadas por el CYP. En laFigura 3, se muestra una simplificacin del ciclo de xido-reduccin del CYP y su sustrato, propuesto por Coon7. El mecanismo de accin es complejo y an no est bien esclarecido debido a la baja vida media de sus intermediarios. Existen evidencias de que en el proceso se generaran especies reactivas de oxgeno como el anin superxido (O2-) y perxido de hidrgeno (H2O2), adems del radical libre sustrato (R) el que al unirse a un radical hidroxilo, generara finalmente el producto hidroxilado (ROH).La descomposicin del CYP oxigenado es descrita como una de las mayores fuentes de radicales superxido de los sistemas biolgicos y su produccin depende de la isoforma del CYP, la naturaleza del sustrato unido (si lo hay) y de la eficiencia en la entrada del segundo electrn (etapa 4)8.Nomenclatura. Algunas isoformas de CYP presentan una alta homologa en su secuencia de aminocidos, lo que se evidencia en estudios con anticuerpos como el Western-blot, donde generalmente se observa una reaccin cruzada entre las diversas enzimas.Ms de 160 formas han sido caracterizadas utilizando una nueva nomenclatura basada en su homologa estructural, deducida a partir de sus correspondientes cDNAs12. Aquellas protenas CYP de cualquier fuente que presentan 40% o ms de identidad en su secuencia, son incluidas en la misma familia, designada por un nmero arbico, el que va despus del trmino CYP (ej: CYP2A6 y CYP2B6 son enzimas que pertenecen a la familia 2); las isoformas con ms de 55% de identidad, son incluidas en la misma subfamilia, designada por una letra mayscula y a las enzimas individuales se les asigna un nmero arbitrario especfico12. Actualmente, se han descubierto ms de 160 genes de CYP diferentes en eucariontes y al menos 17 familias han sido descritas en mamferos.Figura 2. Traspaso de electrones desde el NADPH al citocromo P450, catalizado por la enzima de membrana NADPH citocromo P450 reductasa.

Figura 3. Mecanismo de accin del citocromo P450. Este esquema es una simplificacin del mecanismo de accin del citocromo P450 (CYP) propuesto por Coon7. En l, el Fe3+representa al hierro del grupo heme del CYP oxidado, RH y ROH a los sustratos y productos respectivamente. En este ciclo de xido-reduccin se liberan anin superxido (O2-) y perxido de hidrgeno (H2O2).