Sitosolik glutatyon S-transferaz enzimleri (GSTs, EC 2.5.1.18) kemoterapötik ajanlar gibi çeşitli elektrofilik bileşikler içine glutatyon (GSH) konjugasyon katalize, detoks ve vücuttan kolayca ortadan kaldırmakiçin 1. Sitosolik GST'nin yedi isoformu alfa, mu, pi, sigma, omega, teta ve zeta olarak tanımlanmıştır. GST'ler esas olarak karaciğer, testisler, akciğerler ve gastrointestinal sistemde ifade edilir2. GST alfa 1 (GSTA1) isoform yüksek hepatositler ifade edilir. Vücut heterojen diğer alt tipleri ifade eder, GST pi dahil 1 (GSTP1) ağırlıklı olarak beyin, kalp, ve akciğerler, ve GST mu 1 (GSTM1) karaciğer vetestisler 3. GST isoforms arasında yüksek sekans homoloji olmasına rağmen, her sergiler substrat özgüllük ve farklı şekillerde ilaç metabolizması ve kanser karıştığı, diferansiyel ifadeye göre4,5.
Elektrofilik bileşikler ya vücuda dışa dönük olarak girer ya da endojen olarak üretilir. Pestisitler, prostaglandinler, kanserojenler ve kemoterapötik ilaçlar glutatyon konjugasyon reaksiyonları için potansiyel substratlar bazılarıdır6. Örneğin, bir hücre içinde oluşan herhangi bir elektron eksikliği reaktif bileşik elektrofilik substrat olma olasılığı yüksektir. Klorambucil veya melfalan gibi alkilleyici ajanlar GST'ler tarafından katalize GSH konjugatları olarak ortadan kaldırılır ve bu enzimlerin artan düzeyleri bu bileşiklere direnç ile korelasyon olmuştur6,7.
Sitosolik GST'lerin bir diğer önemli rolü de MAPK8 (c-Jun N-terminal kinaz veya JNK1 olarak da bilinir) ve MAP3K5 (apoptoz sinyal düzenleyici kinaz 1 veya ASK1olarakda bilinir) 8 gibi mitojen aktive protein kinazlarının (MAPK) aktivitesini düzenlemektir. Monomerik konformasyonlarındaki bazı izoformlar bu proteinlere bağlanır ve böylece fosforiyasyon basamaklarını bloke ederler. Normal şartlar altında, GSTP1 izoform MAPK8 (c-Jun proteinaktivatörü) tecrit edecek. C-Fos proteini ile c-Jun birleştirerek aktivatör protein 1 oluşturur (AP-1) transkripsiyon faktörü, pro-apoptotik genlerin transkripsiyonu sorumludur. Stresli hücrelerde, GSTP1 ve MAPK8 dissociates tarafından oluşturulan kompleks, c-Jun aktive edilir, ve apoptosis giden genler ifade etmeye başlar9. Bu GST isoform daha fazla ifade bu nedenle yolu bloke edebilir, artan hücre canlılığı yol, daha fazla hücresel prolifelife, ve kemoterapi için daha düşük hücresel duyarlılık. Benzer senaryolar GSTP1 paralogları ile oluşabilir, örneğin, GSTM1, MAP3K510ile etkileşim .
İlaç metabolizmasında ve MAPKs'nin sekestrasyonunda GST'lerin oynadığıroller,GST'lerin daha büyük bir ekspresyonunun kemoterapötik tedaviye karşı tümöral direnç mekanizmasının bir işareti olabileceği hipotezine yol açtı6,11. Örneğin, GSTP1 çok sayıda kanserde aşırı ifade edilir ve varlığı kötü bir prognoz ve nüks artan insidansı ile ilişkili olmuştur8. Bu genlerdeki polimorfizm, çeşitli hastalıklar sunan hastalarda diferansiyel ilaç maruziyeti ve sağkalım oranları göstererek, bu enzimlerin ilaç direnci mekanizmaları için çok önemli olduğu fikrini güçlendirmiştir. Örneğin, GSTM1 null genotip olan bireyler daha düşük ilaç temizleme ve daha iyi sağkalım ile ilişkilidir12,13. GSH analoglarının kullanımı, GST'lerle çekim le aktive edilen proilaçlar veya doğrudan GST inhibitörleri14,15gibi bu aşırı ifadeye karşı koymanın çeşitli potansiyel araçları vardır.
Tüm bu yöntemler şu anda araştırılmaktadır ve birkaç bileşikler hastalar arasında potansiyel kullanım ları için klinik çalışmalara başlamıştır. Ancak, bilgimizin en iyi, klinik ortamlarda GST inhibitörleri olarak kullanılan hiçbir bileşikler vardır15. Gerçekten de, bazı izoformlar veya normal hücrelerde GSH tükenmesi için özgüllük eksikliği, hangi organ sistemlerinde reaktif oksijen türlerinin birikimine neden toksisite yol açabilir (ROS), gst inhibitörleri potansiyelini azaltmak dezavantajları sadece bazılarıdır14,15. Bu bileşiklerin vücut üzerinde diğer farmakodinamik etkileri uygulamak olabilir riski de onların kullanımını sınırlandırıyor. Etakinik asit, örneğin, laboratuvar ortamlarında en çok çalışılan GST inhibitörü, ancak öncelikle güçlü bir idrar söktürücü olarak kullanıldığından, bu özellik klinik ortamlarda diğer ilaçlarile birlikte kullanımını sınırlar. Curcumin başarıyla bir GST inhibitörü olarak taranır başka bir doğal bileşiktir. Bu molekül zerdeçal Curcuma longa türlerinden elde edilen bir polifenol eterdir. Bu tümör hücre hatları çeşitli tür apoptosis indükleyerek kansere karşı olası bir tedavi seçeneği olarak umut verici sonuçlar göstermiştir16,17. Bileşik tirozin kinaz18 veya GST yolu gibi çeşitli hücresel yolları düzenleyebilir. Saf proteinler ile yapılan çalışmalar GSTA1, GSTM1 ve GSTP119,,20üzerindeki inhibisyon gücünü göstermiştir. Ancak, çelişkili sonuçlar kanser hücrelerinde gözlendi, hücreler curcumin ile tedavi edildiğinde daha fazla hücre içi GST aktivitesi ölçüldü21. Bu nedenle, daha fazla hücresel deney planlamadan önce, herhangi bir putatif GST inhibitörü nün yarı maksimal inhibitör konsantrasyonu (IC50) ve inhibisyon sabitini (Ki)araştırmak önemlidir.
Tarama ve potansiyel yeni GST inhibitörleri test bu nedenle önemli klinik ilgi, ve bulunan herhangi bir yeni bileşik elektrofilik ilaçlar ile birlikte kullanım için güvenli ve verimli olmalıdır. İzoforma özgü inhibitörler üzerinde durulan araştırmalar, spesifik GST ekspresyonu örüntülerini sergileyen tümör dokularında GST inhibisyonunu sağlayarak etkili bir kombinasyon tedavisinin geliştirilmesine olanak sağlayabilir. Diferansiyel inhibisyon modları ile inhibitörleri bulma da ilgi olabilir. Örneğin, bir substrat olarak GSH kullanan rekabetçi bir inhibitör onun tükenmesine neden olabilir. Hücrelerde GSH konsantrasyonunun bu azalma nöronlarda oksidatif stres indüklemek için gösterilmiştir, apoptosis yol. Başka bir yaygın inhibisyon modu-rekabet dışı inhibisyon-substrat yüksek konsantrasyonlarda mevcut olsa bile geri alınamaz.
Enzimatik aktivite oranı Michaelis-Menten sabiti (Km)ve maksimum hız (Vmax)ile temsil edilir, bu da michaelis-Menten grafiği çizilerek belirlenebilir, reaksiyonun hızına karşı substrat konsantrasyonu23. Km, enzimatik aktif alanların yarısını işgal etmek için gereken substrat konsantrasyonudur, yani yüksek Bir Km daha az yakınlık temsil ederler. Vmax, tüm aktif alanlar substrat tarafından işgal edildiğinde ulaşılan reaksiyonun maksimum hızını temsil eder. Km yarım Vmaxeşittir. En yaygın üç engelleme modu vardır: rekabetçi, rekabetçi olmayan ve rekabet edemeyen. Rekabetçi inhibisyon durumunda, inhibitör enzimin aktif bölgesine bağlanır ve substrat ile rekabet eder. Bu nedenle, Vmax inhibitörü eklenmesinden sonra değişmez, ancak Km artar, daha fazla substrat inhibisyon karşı gerekli olduğu gibi. Rekabet ematür, ancak substrat enzimle kompleks oluşturduğunda ortaya çıkar. Bu durumda, inhibisyon düzeyi substrat ve enzim konsantrasyonuna bağlı olduğundan, inhibitör reaksiyona eklendiğinde Vmax ve Km azalır. İnhibisyonun son modu rekabetçi değildir ve diğer iki inhibisyon modelinin bir karışımıdır. Inhibitör enzimin substratBağlı olup olmadığını enzimin aktif bölgeye bağlanabilir. Burada Vmax inhibitörü ilavesi sonra azalır, ancak Km 24değişmez.
GST aktivitesini ölçen bir spektrofotometrik tspeca ilk olarak Habig ve ark. tarafından 1974 yılında 1-kloro-2,4-dinitrobenzen (CDNB) kullanılarak reaksiyon22'ninsubstratı olarak geliştirilmiştir. GSH ve CDNB arasındaki çekim, 340 nm dalga boyunda maksimum ışık emiciliği sergileyen GS-DNB formunu oluşturur ve spektrofotometre ile kaydedilebilir. Aşağıda açıklanan tekniğin çoğu Habig ve ark., en iyi ayarlar ve inhibitör bir tahkikat için önemli optimizasyon noktaları hakkında bilgi de dahil olmak üzere türetilmiştir. Bu teknik, ister hesaplamalı tahminler kullanılarak ister literatür taraması ile rasyonel ilaç seçimi tarafından seçilsin, potansiyel GST inhibitörlerinin taranmasıiçin uygulanabilir. Protokolün yeni sentezlenen GST proteinlerine veya spesifik isoformlara nasıl uyarlanış edilebilenler de tartışılmıştır. Örneğin, klinik olarak ilgili polimorfizm veya tek nükleotid polimorfizm (SNP) sergileyen GST izoformlarının inhibitör gücünü test etmek, hastaya özel GST'leri hedefleyen bu protokol için potansiyel kullanım alanları olabilir.
Bu protokol, diğer fonksiyonel çalışmalardan önce potansiyel GST inhibitörlerinin in vitro olarak taranması için hızlı, uygulanabilir ve etkili bir yöntem sağlar. Enzimatik inhibitörün en sık ölçülen özelliklerini değerlendirmek için gereken adımlar tanımlanmıştır: enzimatik aktiviteyi yarı yarıya azaltmak için gerekli inhibitör konsantrasyonu olan inhibitör konsantrasyonu 50 (IC50); ve inhibitör ve enzim arasındaki dissosiyatasyonun denge sabitini temsil eden inhibisyon sabiti (Ki)bu iki molekül arasındaki yakınlığın karakteristik özelliğidir. Bu iki değer doğrusal olmayan regresyon ile ölçülür ve her inhibisyon moduna özgü denklemler kullanılarak, sırasıyla. Ayrıca,inhibitör23,25,26eklenmesinden sonra Vmax ve Km değişimini belirlemek için Michaelis-Menten çizimleri kullanarak, inhibisyon bu modelin değerlendirilmesi göstermek.