Цитохромы P450: история успеха

Белки цитохрома P450, названные по полосе поглощения при 450 нм, характерной для их формы, связанной с монооксидом углерода, образуют одно из крупнейших суперсемейств ферментов. Гены P450 (также называемые генами CYP) обнаруживаются в геномах практически всех организмов, однако у растений их число резко увеличилось. Их аминокислотные последовательности чрезвычайно разнообразны: в некоторых случаях уровень идентичности составляет всего 16%; тем не менее структурная укладка этих белков оставалась неизменной на протяжении эволюции. P450 являются гем-тиолатными белками; наиболее консервативные особенности их структуры связаны со связыванием гема и общими каталитическими свойствами. Главной из них является полностью консервативный остаток цистеина, служащий пятым, аксиальным, лигандом железа гема. Канонические P450 используют электроны NAD(P)H для катализа активации молекулярного кислорода, что приводит к региоспецифической и стереоспецифической окислительной атаке широкого спектра субстратов. Хотя реакции, катализируемые P450, часто представляют собой гидроксилирование, они могут быть чрезвычайно разнообразными и порой неожиданными. Эти ферменты участвуют в жизненно важных процессах, таких как ассимиляция источников углерода, биосинтез гормонов и структурных компонентов живых организмов, а также канцерогенез и деградация ксенобиотиков. У растений химическая защита, по-видимому, является одной из основных причин диверсификации P450. У прокариот P450 представляют собой растворимые белки. У эукариот они обычно связаны с эндоплазматическим ретикулумом или внутренними мембранами митохондрий. Белки-переносчики электронов, обеспечивающие передачу восстановительных эквивалентов от NAD(P)H, различаются в зависимости от субклеточной локализации. Ферменты P450 катализируют множество реакций, имеющих важное значение для метаболизма лекарственных средств или практическое применение в промышленности; поэтому их экономическое значение весьма велико.