$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
N-nitrozoaminy to duża klasa substancji rakotwórczych występujących w diecie, wyrobach tytoniowych i ogólnym środowisku; mogą one również powstawać endogennie w ludzkim ciele1. Przetestowano ponad 300 związków N-nitrozowych i >90% oceniono jako rakotwórcze w modelach zwierzęcych2,3. Aby wykazać swoją rakotwórczości, związki te muszą najpierw zostać aktywowane przez cytochrom P450s1,2,3. Badania pokazują, że cytochrom P450 łatwo utlenia nitrozoaminy do α-hydroksynitrozoamin (Rysunek 1), które są wysoce reaktywnymi związkami o okresie półtrwania ~ 5 s przed spontanicznym rozkładem do alkilodiazowodorotlenków. Ten ostatni może alkilować DNA po utracieH2OiN2. Powstałe w ten sposób addukty DNA, jeśli nie zostaną naprawione, mogą powodować mutacje, które, jeśli dotyczą krytycznych genów onko- lub supresorowych nowotworów, prowadzą do rozwoju raka1. Z tego powodu włożono wiele wysiłku w uzyskanie pełnego zrozumienia szlaków metabolicznych, adduktów DNA i dalszych metabolitów utleniania cytochromu P450 rakotwórczych nitrozoamin. Wiedza ta ma potencjalne zastosowanie w indywidualnej ocenie ryzyka zachorowania na raka4.

Rycina 1: Ogólny i proponowany metabolizm nitrozoamin.
Nitrozoaminy (1) są utleniane przez P450 do α-hydroksynitrozoamin (2), które spontanicznie rozkładają się do alkilodiazowodorotlenków (3). Związki te mogą wiązać się z DNA, tworząc addukty DNA. Przypuszcza się, że 2 są dalej utleniane przez P450 do nitrozamidów 4. Mogą one bezpośrednio wiązać się z DNA, tworząc nowe addukty DNA lub być hydrolizowane do 3, tworząc znane addukty DNA. R1 i R2 reprezentują dowolną grupę alkilową. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Chociaż hipoteza α-hydroksynitrozoaminy jest solidnie poparta obszernymi danymi, istnieje kilka niespójności; główną z nich jest krótki okres półtrwania α-hydroksynitrozoaminy5,6. Wiadomo, że związki te są wytwarzane na błonie retikulum endoplazmatycznego, a później alkilatowane DNA jądrowe. Biorąc pod uwagę ich czas życia wynoszący kilka sekund, zastanawiające jest, w jaki sposób te półprodukty są w stanie przetrwać wymaganą podróż przez cytozol. Jedna z hipotez głosi, że część α-hydroksynitrozoamin jest procesowo utleniana do nitrozamidów7,8, które są dość stabilne w porównaniu9. Prawdopodobnie nastąpiłoby to poprzez zatrzymanie α-hydroksynitrozoamin w miejscu aktywnym cytochromu P450. Precedens dla tego typu utleniania został zaobserwowany w przypadku nikotyny10, alcohols11 i prostych alkilonitrozoaminy12,13. Ponadto nitrozamidy są substancjami rakotwórczymi o bezpośrednim działaniu2,3. Na podstawie ich reaktywności9, uważa się, że związki te wytwarzają addukty DNA identyczne z tymi, które powstają z α-hydroksynitrozoamin wraz z nowymi, niezbadanymi adduktami DNA (Rysunek 1). Tak więc hipoteza ta nie tylko wyjaśnia transport przez cytozol, ale także powstawanie produktów uszkodzenia DNA.
W tym artykule opisany jest ogólny protokół oceny przemiany nitrozoamin do nitrozamidów za pośrednictwem cytochromu P450 in vitro. Wcześniej opisana konwersja N′-nitrosonornikotyny (NNN) do N′-nitrozonorkotyniny (NNC) przez cytochrom P450 2A6 jest przedstawiona jako przykład14. Zastosowanie tego protokołu do szerokiej gamy układów substratowo-enzymatycznych pomoże określić znaczenie nitrozamidów w ogólnym metabolizmie nitrozoamin.