Cytochrome P450

Définition

Un cytochrome P450 (CYP en anglais) appartient à une super-famille immense et diversifiée d'hémoprotéines trouvées dans les eucaryotes, les bactéries et les archées. Les protéines du cytochrome P450 utilisent une large gamme de composés exogènes et endogènes comme substrats de leurs réactions enzymatiques. Ils font généralement partie de chaînes de transfert d'électrons à plusieurs composants, appelées systèmes de conteneur P450.

Le mécanisme d'hydroxylation par le cytochrome P450 :

Dans sa configuration de repos (R), le cytochrome P450 présente son fer au centre actif sous une forme ferrique (Fe_III). Lorsqu'une molécule de substrat (S-H) se lie, celle-ci est accompagnée par l'oxygène moléculaire, qui est ensuite réduit pour former un hydroperoxyde coordonné. Un proton, qui est transféré par un résidu d'acide glutamique à travers une chaîne de molécules d'eau, favorise la rupture de la liaison O-O du peroxyde. La liaison avec le soufre provenant de la cystéine joue un rôle clé en fournissant des électrons, un processus connu pour son effet "push", ce qui contribue à l'affaiblissement de cette liaison. La dissociation de la liaison O-O du peroxyde engendre une molécule d'eau stable ainsi qu'un intermédiaire hautement réactif et à fort pouvoir oxydant.

Explications

Les P450 utilisent une variété de petites et de grandes molécules comme substrats dans les réactions enzymatiques. Ce sont en général des enzymes oxydases terminales dans des chaînes de transfert d'électrons, généralement classées comme des systèmes contenant du P450. Le terme P450 est dérivé du pic spectrophotométrique à la longueur d'onde du maximum d'absorption de l'enzyme (450 nm) lorsqu'il est à l'état réduit et présente un complexe avec le monoxyde de carbone.

⭐ La réaction la plus courante catalysée par le cytochrome P450 est une réaction monooxygénase, c'est-à-dire l'insertion d'un atome d'oxygène dans l'oxygène moléculaire (O₂) dans un substrat organique (RH), tandis que l'autre atome d'oxygène est réduit.

Les enzymes du cytochrome P450 ont été identifiées dans tous les domaines de la vie : animaux, plantes, champignons, protistes, bactéries, archées et même virus. Cependant, ils ne sont pas omniprésents; par exemple, ils n'ont pas été trouvés dans Escherichia coli. Plus de 200 000 protéines CIP différentes sont connues. La plupart des P450 nécessitent qu'un partenaire protéique libère un ou plusieurs électrons afin de réduire le fer (et éventuellement l'oxygène moléculaire), basé sur la nature des protéines de transfert d'électrons.

✅ CYP est l'abréviation officielle standard pour la superfamille de gènes et de protéines comme le Cytochrome P450 1A2 (humain). P450 (ou P-450) est une appellation tirée du pic d'absorption caractéristique du pigment en présence de monoxyde de carbone, situé à 450 nm. Les membres isoformes ou enzymatiques sont également connus sous des appellations spécifiques fondées sur leurs substrats, telles que la lanostérol-14α-déméthylase (CYP51A1), la cholestérol-7α-hydroxylase (CYP7A1) ou l'enzyme de clivage de la chaîne latérale du cholestérol (CYP11A1).

Histoire

Le cytochrome P450 a été identifié en 1958 comme étant un pigment réduit lié à la membrane cellulaire avec un pic d'absorption inhabituel à 450 nm. Plus tard, en 1964, le nom Cytochrome P450 a été suggéré par Omura et Sato, nom sous lequel il est actuellement connu.

Les enzymes P450 ont été identifiées dans toutes les lignées de la vie organique, y compris les mammifères, les oiseaux, les poissons, les insectes, les vers, les plantes, les champignons, etc. Plus de 7 700 séquences P450 sont connues.

Le nom cytochrome P450 vient du fait qu'il s'agit de protéines cellulaires (cyto) colorées (chrome), avec un pigment qui absorbe la lumière à une longueur d'onde de 450 nanomètres, là où le fer du groupe hémique est réduit et forme des complexes avec le monoxyde carbone.

En rapport avec "cytochrome P450"

• cytochrome

  

  Un cytochrome est un transporteur dans la chaîne de transport des électrons avec un rôle au cours de la respiration cellulaire et de la photosynthèse.

• cytochrome c

  

  Le cytochrome c est une petite hémoprotéine hydrosoluble présente dans les mitochondries des cellules eucaryotes qui intervient dans la respiration cellulaire...

• cytochrome c oxydase

  

  L'enzyme cytochrome c oxydase est une molécule transporteur d'électrons du complexe IV de la chaîne respiratoire.

• cytochrome c réductase

  

  La cytochrome c réductase est une molécule transporteur d'électrons de la chaîne respiratoire.

Résumé simple

Le cytochrome P450 désigne une vaste famille d'enzymes du métabolisme qui sont principalement présentes dans le foie et interviennent dans l'oxydation de composés organiques. À ce titre, elles sont essentielles à la détoxification des xénobiotiques, notamment les médicaments et les toxines environnementales. Outre le métabolisme de substances exogènes, les enzymes du cytochrome P450 interviennent également dans la synthèse du cholestérol, des stéroïdes et d'autres lipides.