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[[Datei:1egy.jpg|mini|Molekülstruktur von Cytochrom P450eryF (PDB:1EGY)]]

Die '''Cytochrome P450 (CYP)''' sind [[Cytochrome|Hämproteine]] mit [[enzym]]atischer Aktivität ([[Oxidoreduktasen]]), die praktisch in allen Formen des Lebens vorkommen. In Tieren wurden sie in allen Organen, insbesondere in der Leber, nachgewiesen. Beim Menschen wurden 57 verschiedene CYPs gefunden.
CYPs reagieren fast ausschließlich als [[Monooxygenasen]] (Ein-Sauerstoffatom-Überträger). Der wichtigste Reaktionstyp ist die Hydroxylierung nicht aktivierter C-H-Bindungen:

<math>\mathrm{R{-}H + 2e^- + 2H^+ + O_2 \longrightarrow R{-}OH + H_2O}</math>

Als [[Reduktionsmittel]] dienen [[Nicotinamidadenindinukleotid|NADH]]/[[Nicotinamidadenindinukleotidphosphat|NADPH]] (16 Fälle), [[Flavine]] oder [[Flavoproteine]] (26 Fälle) oder Eisen-Schwefel-Proteine wie [[Ferredoxin]] (5 Fälle).<ref>{{Toter Link |url=https://www.uniprot.org/uniprotkb/?query=family%3a%22cytochrome+p450+family%22+AND+taxonomy%3a9606+AND+reviewed%3ayes&by=ec#1.14.-.-,1.14.13.-,1.14.14.-,1.14.15.- |text=Suchergebnis CYP450 (Mensch) nach EC-Nummer}} UniProt.</ref>

CYPs leisten einen wichtigen Beitrag bei der Verstoffwechselung [[Hydrophobie|wasserunlöslicher]] Stoffe durch [[Oxidation]]. Diese werden dadurch besser wasserlöslich und können schneller aus dem Körper ausgeschieden werden ([[Biotransformation]]). Als Substrate fungieren sowohl körpereigene als auch körperfremde Stoffe (z. B. Arzneimittel). Daneben sind CYPs an wichtigen Schritten der Synthese von [[Steroidhormon]]en, [[Prostaglandine]]n, [[Retinoide]]n und von [[Cholecalciferol|Vitamin D<sub>3</sub>]] (z. B. durch das [[CYP27B1]]) beteiligt.

== Geschichte ==
Die [[Cytochrome#Beispiele|Cytochrome]] P450 (P = Pigment) wurden in Ermangelung jeglichen Wissens über ihre Funktion nach der ungewöhnlichen Lage der [[Soret-Bande]] des Komplexes mit [[Kohlenmonoxid]] bei 450 nm benannt, die erstmals von [[Martin Klingenberg (Biochemiker)|Martin Klingenberg]] 1958 bei der Arbeit mit „Cytochrom b5“ beobachtet wurde. Eine erste Funktion im Steroidmetabolismus konnte 1963 von Estabrook, Cooper und Rosenthal gesichert werden.<ref>{{cite journal |author=RW Estabrook |year=2003 |month=December |title=A passion for P450s (remembrances of the early history of research on cytochrome P450) |journal=Drug Metab. Dispos. |volume=31 |issue=12 |pages=1461–1473 |doi=10.1124/dmd.31.12.1461 |pmid=14625342 |url=http://dmd.aspetjournals.org/content/31/12/1461.full |language=en}}</ref>

== Struktur ==
Cytochrom-P450-Enzyme sind Proteine, die üblicherweise aus ca. 500 [[Aminosäuren]] bestehen. Das aktive Zentrum des Enzyms, an dem die [[Katalyse]] stattfindet, ist ein [[Eisen]](III)-Ion, dessen äquatoriale Koordinationsstellen durch die vier Stickstoffatome eines [[Protoporphyrin IX]] besetzt werden. Dieses [[Häme (Stoffgruppe)|Häm ''b'']] ist durch die Koordination eines [[Cystein]]atorestes in einer der beiden [[Axial (Chemie)|axialen]] Positionen des Eisenzentrums mit dem Proteinrückgrat verknüpft. Die zweite axiale Position wird im Ruhezustand des Enzyms durch einen schwach gebundenen Wasserliganden besetzt.

Cytochrom-P450-Enzyme sind meist Teil eines zwei- oder dreiteiligen Proteinsystems; die Redoxpartner sind für die Übertragung der Elektronen vom [[Cofaktor (Biochemie)|Cofaktor]] NAD(P)H auf P450 zuständig. In [[Eukaryoten]] herrschen Zweikomponentsysteme vor, mit einer [[NADPH-Cytochrom-P450-Oxidoreduktase]] (CPR) als Partner. Bei den Dreikomponentsystemen in [[Prokaryoten]] und [[Mitochondrien]] kommt neben einem Flavoprotein meist noch ein [[Eisen-Schwefel-Protein]] (Ferredoxin) hinzu.<ref name="ipr">[http://www.ebi.ac.uk/interpro/entry/IPR001128 ''IPR001128:Cytochrome P450''.] ebi.ac.uk, Interpro.</ref>

== Typen ==
Eine eigene Nomenklatur stellt eine Ordnung über die zahlreichen Untertypen von Cytochrom P450 her. Die Vertreter im menschlichen Organismus sind: [[CYP1A1]], [[CYP1A2]], [[CYP1B1]], [[CYP2A6]], [[CYP2A7]], [[CYP2A13]], [[CYP2B6]], [[CYP2C8]], [[CYP2C9]], [[CYP2C18]], [[CYP2C19]], [[CYP2D6]], [[CYP2E1]], [[CYP2F1]], [[CYP2J2]], [[Cytochrom P450 2R1|CYP2R1]], [[CYP2S1]], [[CYP2U1]], [[CYP2W1]], [[CYP3A4]], [[CYP3A5]], [[CYP3A7]], [[CYP3A43]], [[CYP4A11]], [[CYP4A22]], [[CYP4B1]], [[CYP4F2]], [[CYP4F3]], [[CYP4F8]], [[CYP4F11]], [[CYP4F12]], [[CYP4F22]], [[CYP4V2]], [[CYP4X1]], [[CYP4Z2]], [[CYP5A1]], [[CYP7A1]], [[CYP7B1]], [[CYP8A1]], [[CYP8B1]], [[CYP11A1]], [[CYP11B1]], [[CYP11B2]], [[Cytochrom P450 17A1|CYP17A1]], [[Cytochrom P450 19A1|CYP19A1]], [[CYP20A1]], [[CYP21A1]], [[CYP21A2]], [[Cytochrom P450 24A1|CYP24A1]], [[CYP26A1]], [[CYP26B1]], [[CYP26C1]], [[CYP27A1]], [[Cytochrom P450 27B1|CYP27B1]], [[CYP27C1]], [[CYP39A1]], [[CYP46A1]], [[CYP51A1]].

== Wirkungsmechanismus in Grundzügen ==
[[Datei:P450cycle.svg|300px|mini|Der am weitesten verbreitete Vorschlag für den Reaktionszyklus des Cytochroms P450 nach Groves. Die Existenz der Eisenoxidospezies ist umstritten.]]
Der Katalysezyklus beginnt mit der Bindung eines Substratmoleküls in der Nähe des aktiven Zentrums. Dadurch wird der labile Wasserligand verdrängt. Nun wird das aktive Zentrum einmal reduziert und anschließend molekularer [[Sauerstoff]] an das Eisenzentrum angelagert. Nach Aufnahme eines weiteren Elektrons und zweier Protonen wird die Bindung des Disauerstoffs gespalten. Eines der Sauerstoffatome wird dabei als Wassermolekül abgegeben, das andere auf das Substrat übertragen. Abschließend wird das oxidierte Substrat durch eintretendes Wasser verdrängt und der Ruhezustand wiederhergestellt. Die Reduktionsäquivalente werden hierbei von NADPH und einem Flavoprotein (z. B. NADPH-Cytochrom-P450-Reduktase) bereitgestellt. In Dreikomponentensystemen nimmt meist noch ein Eisen-Schwefel-Protein an der Elektronenübertragung teil.<ref name="ipr" />
Anstelle des nativen Systems O<sub>2</sub>/NADPH kann auch [[Wasserstoffperoxid]] zur Erzeugung der aktiven Spezies verwendet werden (siehe '''S''' in Abb.). Nachteilig ist dabei, dass das Enzym schnell Schaden nimmt und somit seine Aktivität verliert.

Eine Störung kann zum [[Cytochrom-POR-Mangel]] führen.

== Siehe auch ==
* [[Arzneimittelwechselwirkung]]

== Literatur ==
* {{cite journal |author=JA Hasler |year=1999 |title=Human Cytochromes P450 |journal=Mol. Aspects Med. |volume=20 |pages=1–137 |doi=10.1016/S0098-2997(99)00005-9 |language=en}}
* {{cite journal |author=M. Sono, MP. Roach, ED. Coulter, JH. Dawson |year=1996 |month=November |title=Heme-Containing Oxygenases |journal=Chem. Rev. |volume=96 |issue=7 |pages=2841–2888 |pmid=11848843 |language=en}}
* {{cite journal |author=EI. Solomon, TC. Brunold, MI. Davis et al. |year=2000 |month=January |title=Geometric and electronic structure/function correlations in non-heme iron enzymes |journal=Chem. Rev. |volume=100 |issue=1 |pages=235–350 |pmid=11749238 |language=en}}
* {{cite journal |author=FP Guengerich |year=1991 |month=June |title=Reactions and significance of cytochrome P-450 enzymes |journal=[[J. Biol. Chem.]] |volume=266 |issue=16 |pages=10019–22 |pmid=2037557 |url=http://www.jbc.org/content/266/16/10019.full.pdf |language=en}}
* K. J. McLean, M. Sabri u. a.: ''Biodiversity of cytochrome P450 redox systems.'' In: ''[[Biochem. Soc. Trans.]]'', August 2005, Band 33, Pt 4, S. 796–801; [[doi:10.1042/BST0330796]]. PMID 16042601. (Review).
* I. G. Denisov, A. Y. Shih, S. G. Sligar: ''Structural differences between soluble and membrane bound cytochrome P450s.'' In: ''[[Journal of Inorganic Biochemistry]]'', März 2012, Band 108, S. 150–158; [[doi:10.1016/j.jinorgbio.2011.11.026]]. PMID 22244217.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Cytochrome P450}}
* [http://www.genome.jp/dbget-bin/get_htext?ko00199.keg+-p+/kegg/brite/ko+-f+F+C Die Cytochrom-P450-Superfamilie auf KEGG.] genome.jp
* [http://ca.expasy.org/prosite/PDOC00081 PROSITE-Eintrag.] ca.expasy.org
* [http://bioinformatics.charite.de/supercyp/ Cytochrome P450 Datenbank für Drug-Cytochrom-Interaktionen.] bioinformatics.charite.de (englisch).
* [http://medicine.iupui.edu/flockhart/table.htm Liste mit verstoffwechselten Arzneimitteln, Enzyminduktoren und Enzymhemmern für die einzelnen Isoenzyme.] medicine.iupui.edu
* Jennifer McDowall: [http://www.ebi.ac.uk/interpro/potm/2006_10/Page1.htm Protein Of The Month: ''Cytochrome P450.''] ebi.ac.uk, Interpro (englisch).
* [http://www.beilstein.tv/tvpost/expanding-the-toolbox-of-cytochrome-p450s-through-enzyme-engineering/ ''Expanding the toolbox of cytochrome P450s through enzyme engineering''.] beilstein.tv, Video der Gruppe von Nicholas Turner, University of Manchester (englisch).

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Gesundheitshinweis}}

[[Kategorie:Cytochrom P450| ]]
[[Kategorie:Porphyrinkomplex| Cytochrom P450]]
[[Kategorie:Pharmakologie]]

Cytochrom P450 - Versionsgeschichte

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