Тиопурин S-метилтрансфераза
Тиопурин S-метилтрансфераза (TPMT) е ензим, който катализира реакцията на S-метилиране на тиопуринови производни - основният път за метаболизма на цитостатични вещества от групата на пуриновите антагонисти: 6-меркаптопурин, 6-тиогуанин, азатиоприн. 6-меркаптопурин се използва като част от комбинирана химиотерапия за миелоидна и лимфобластна левкемия, хронична миелоидна левкемия, лимфосаркома и саркома на меките тъкани. При остра левкемия обикновено се използва 6-тиогуанин. Понастоящем е известна аминокиселинната последователност и броят на аминокиселинните остатъци, които изграждат TPMT - 245. Молекулното тегло на TPMT е 28 kDa. Генът TPMT, разположен на хромозома 6 (локус 6q22.3), също беше идентифициран. TPMT се намира в цитоплазмата на хематопоетичните клетки.
През 1980 г. Weinshiboum изследва активността на TPMT при 298 здрави доброволци и открива значителни разлики в активността на TPMT при хора: 88,6% от изследваните имат висока активност на TPMT, 11,1% междинна. Ниска активност на ТПМТ (или пълна липса на ензимна активност) е регистрирана при 0,3% от изследваните доброволци. Така за първи път е описан генетичният полиморфизъм на TPMT. Както показват по-късни проучвания, хората с ниска активност на TPMT се характеризират с повишена чувствителност към 6-меркаптопурин, 6-тиогуанин и азатиоприн; в същото време се развиват животозастрашаващи хематотоксични (левкопения, тромбоцитопения, анемия) и хепатотоксични усложнения. В условия на ниска активност на ТПМТ, метаболизмът на 6-меркаптопурин следва алтернативен път - до силно токсичното съединение 6-тиогуанин нуклеотид. Lennard et al. (1990) изследват плазмената концентрация на 6-тиогуанин нуклеотид и активността на ТРМТ в еритроцитите на 95 деца, лекувани с 6-меркаптопурин за остра лимфобластна левкемия.Авторите установяват, че колкото по-ниска е активността на TPMT, толкова по-висока е концентрацията на 6-TGN в кръвната плазма и толкова по-изразени са страничните ефекти на 6-mercaptopurine.
Сулфотрансферази
Сулфатирането е реакцията на добавяне (конюгация) към субстрата на остатъка от сярна киселина с образуването на естери на сярна киселина или сулфомати. Екзогенни съединения (главно феноли) и ендогенни съединения (тироидни хормони, катехоламини, някои стероидни хормони) претърпяват сулфатиране в човешкото тяло. 3'-фосфоаденил сулфатът действа като коензим за реакцията на сулфатиране. След това 3'-фосфоаденил сулфатът се превръща в аденозин 3',5'-бисфосфонат. Реакцията на сулфатиране се катализира от свръх-
семейство ензими, наречени "сулфотрансферази" (SULT). Сулфотрансферазите се намират в цитозола. В човешкото тяло са открити три семейства. Понастоящем са идентифицирани около 40 сулфотрансферазни изоензими.
Епоксидна хидролаза
Водното конюгиране играе важна роля в детоксикацията и биологичното активиране на голям брой ксенобиотици, като арени, алифатни епоксиди, PAHs, афлотоксин В1. Реакциите на конюгиране на вода се катализират от специален ензим - епоксидна хидролаза
(ERNH). Най-голямо количество от този ензим се намира в черния дроб. Учените са изолирали две изоформи на епоксидна хидролаза: EPHX1 и EPHX2. EPNH2 се състои от 534 аминокиселинни остатъка, има молекулно тегло 62 kDa; генът EPNH2 се намира на хромозома 8 (локус 8p21-p12). EPNH2 е локализиран в цитоплазмата и пероксизомите; тази изоформа на епоксидна хидролаза играе второстепенна роля в метаболизма на ксенобиотиците. Повечето от реакциите на конюгиране на вода се катализират от EPPH1. EPNH1 се състои от 455 аминокиселинни остатъка и има молекулно тегло 52 kDa. генEPRNX1 се намира на хромозома 1 (локус 1q42.1). Значението на EPNH1 във водната конюгация на токсични метаболити на лекарствени вещества е голямо. Антиконвулсантът фенитоин се окислява от цитохром Р-450 до два метаболита: парахидроксилиран и дихидродиол. Тези метаболити са активни електрофилни съединения, способни да се свързват ковалентно с клетъчните макромолекули; това води до клетъчна смърт, образуване на мутации, злокачествено заболяване и митотични дефекти. В допълнение, парахидроксилираният и дихидродиолът, действащи като хаптени, също могат да причинят имунологични реакции. Хиперплазия на венците, както и тератогенни ефекти - токсични реакции на фенитоин са докладвани при животни. Доказано е, че тези ефекти се дължат на действието на метаболитите на фенитоин: парахидроксилиран и дихидродиол. Както е показано от Buecher et al. (1990), ниската активност на EPNH1 (по-малко от 30% от нормата) в амниоцитите е сериозен рисков фактор за развитието на вродени фетални аномалии при жени, приемащи фенитоин по време на бременност.
Глутатионтрансфераза
С глутатион се конюгират ксенобиотици с различна химична структура: епоксиди, аренови оксиди, хидроксиламини (някои от тях имат канцерогенен ефект). Сред лекарствените вещества, етакриновата киселина (урегит ♠) и хепатотоксичният метаболит на парацетамола (ацетаминофен ♠) - N-ацетилбензохинонимин, се конюгират с глутатион, превръщайки
което води до нетоксично съединение. В резултат на реакцията на конюгиране с глутатион се образуват цистеинови конюгати, наречени "тиоестери". Конюгацията на глутатион се катализира от ензими глутатион SH-S-трансфераза (GST). Тази група ензими е локализирана в цитозола, въпреки че е описан и микрозомален GST (но ролята му в метаболизма на ксенобиотиците е малко проучена). ДейностGST в човешките еритроцити при различните индивиди се различава 6 пъти, но няма зависимост на ензимната активност от пола). Проучванията обаче показват, че има ясна връзка между активността на GST при децата и техните родители. Според идентичността на аминокиселинния състав при бозайниците се разграничават 6 класа GST: α- (алфа-), μ- (mu-), κ- (капа-), θ- (тета-), π- (pi-) и σ- (сигма-) GST. GST от класовете μ (GSTM), θ (GSTT и π (GSTP) се експресират главно в човешкото тяло. Сред тях GST от клас μ, обозначен като GSTM, са от най-голямо значение в метаболизма на ксенобиотиците. В момента са изолирани 5 GSTM изоензима: GSTM1, GSTM2, GSTM3, GSTM4 и GSTM5. Генът GSTM е локализиран на хромозома 1 (локус 1p13.3) GSTM1 се експресира в черния дроб, бъбреците, надбъбречните жлези, стомаха, слаба експресия на този изоензим се открива в скелетните мускули, миокарда GSTM1 не се експресира в черния дроб на плода, фибробластите, еритроцитите, лимфоцитите и тромбоцитите GSTM2 („мускулен“ GSTM) се експресира във всички горепосочени тъкани s (особено в мускулите), с изключение на фибробласти, еритроцити, лимфоцити, тромбоцити и фетален черен дроб. Експресията GSTM3 ("мозъчен" GSTM) се извършва във всички тъкани на тялото, особено в централната нервна система. Важна роля в инактивирането на канцерогените принадлежи на GSTM1. Косвено потвърждение за това е значително увеличение на честотата на злокачествени заболявания сред носителите на нулеви алели на гена GSTM1, които нямат експресията на GSTM1. Харада и др. (1987), след като изследва чернодробни проби, взети от 168 трупа, установи, че нулевият алел на гена GSTM1 е значително по-често срещан при пациенти с хепатокарцином. Борд и др. (1987) за първи път излагат хипотеза: в тялото на носители на нулеви алели на GSTM1, инактивиране на някои електрофилниканцерогени. Според Board et al. (1990), разпространението на нулевия алел GSTM1 сред европейското население е 40-45%, докато сред представителите на негроидната раса е 60%. Има доказателства за по-висока честота на рак на белия дроб при носители на нулевия алел GSTM1. Както е показано от Zhong et al. (1993), 70% от пациентите с рак на дебелото черво са носители на нулевия алел GSTM1. Друг GST изоензим, принадлежащ към π клас, GSTP1 (разположен главно в черния дроб и структурите на кръвно-мозъчната бариера), участва в инактивирането на пестициди и хербициди, широко използвани в селското стопанство.