Citocromo P450

La famiglia del citocromo P450 (abbreviata come CYP, P450 e, molto frequentemente, CYP450) è una superfamiglia enzimatica di emoproteine presente in tutti i domini dei viventi, appartenente alla sottoclasse enzimatica delle ossidasi a funzione mista (o monoossigenasi).^[1] Al 2018 erano note più di 300'000 distinte proteine di tipo CYP.^[2]^[3]

I citocromi P450 sono i maggiori attori coinvolti nella detossificazione dell'organismo, essendo in grado di agire su un gran numero di differenti substrati, sia esogeni (farmaci e tossine di origine esterna) sia endogeni (prodotti di scarto dell'organismo). Spesso prendono parte a complessi con funzione di catena di trasporto di elettroni, noti come sistemi contenenti P450.

Le reazioni catalizzate dalle isoforme del citocromo P450 sono svariate. La più comune è una classica reazione da monossigenasi: il trasferimento di un atomo di ossigeno dall'ossigeno molecolare a un substrato organico, con riduzione del secondo atomo di ossigeno ad acqua:

RH + O₂ + 2H⁺ + 2e^– → ROH + H₂O

Esempi di reazioni catalizzate dal citocromo P450 sono l'ossidrilazione di composti alifatici o aromatici, la formazione di epossidi e l'ossidazione di alcoli. Gli elettroni necessari alla reazione possono essere forniti dal NADP(H) o dal NADH attraverso altri attori proteici come la ferredossina, il citocromo b5 o la NADPH-emoproteina reduttasi, contenente FAD e FMN come gruppi prostetici. Oltre alle reazioni di eliminazione di composti esogeni, il citocromo P450 è coinvolto nella biosintesi del colesterolo e nella steroidrogenesi degli ormoni steroidei.

Il citocromo P450 deriva il suo nome dal caratteristico picco di Soret di assorbimento massimo a una lunghezza d'onda di 450 nm, quando il ferro del gruppo eme si trova nello stato ridotto Fe²⁺ e legato al monossido di carbonio^[4].

A livello cellulare, negli eucarioti gli enzimi della famiglia si ritrovano principalmente legati alle membrane del reticolo endoplasmatico liscio e alla membrana mitocondriale interna tramite la regione N-terminale idrofobica, in particolare nella frazione microsomiale delle cellule epatiche.

^ Danielson P, The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans, in Curr Drug Metab, vol. 3, n. 6, 2002, pp. 561-97, DOI:10.2174/1389200023337054, PMID 12369887.
^ Nelson DR, Cytochrome P450 diversity in the tree of life, in Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics, vol. 1866, n. 1, gennaio 2018, pp. 141–154, DOI:10.1016/j.bbapap.2017.05.003, PMC 5681887, PMID 28502748.
^ Nelson DR, The cytochrome p450 homepage, in Human Genomics, vol. 4, n. 1, University of Tennessee, ottobre 2009, pp. 59–65, DOI:10.1186/1479-7364-4-1-59, PMC 3500189, PMID 19951895.
^ Garfinkel D, Studies on pig liver microsomes. Enzymic and pigment composition of different microsomal fraction, in Arch Biochem Biophys, vol. 77, 1958, pp. 493-509, PMID.

[1] Danielson P, The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans, in Curr Drug Metab, vol. 3, n. 6, 2002, pp. 561-97, DOI:10.2174/1389200023337054, PMID 12369887.

[2] Nelson DR, Cytochrome P450 diversity in the tree of life, in Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics, vol. 1866, n. 1, gennaio 2018, pp. 141–154, DOI:10.1016/j.bbapap.2017.05.003, PMC 5681887, PMID 28502748.

[urlCytochrome_P450_Homepage-3] Nelson DR, The cytochrome p450 homepage, in Human Genomics, vol. 4, n. 1, University of Tennessee, ottobre 2009, pp. 59–65, DOI:10.1186/1479-7364-4-1-59, PMC 3500189, PMID 19951895.

[4] Garfinkel D, Studies on pig liver microsomes. Enzymic and pigment composition of different microsomal fraction, in Arch Biochem Biophys, vol. 77, 1958, pp. 493-509, PMID.

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