CYP1A1’in doğal polifenoller tarafından inhibisyonunun in vitro ve moleküler modelleme çalışmaları ile incelenmesi

Abstract

Polyphenols in fruits vegetables and plant based baverages are the well known chemicals that have positive effects on health and have cancer preventive properties. They show these effects by inhibiting the enzymes that are involved in carcinogen metabolism. Cytochrome P4501A1 (CYP1A1) is well known xenobiotic metabolizing enzyme and is responsible for metabolic activation of many procarcinogens. In this study, it is aimed to investigate the CYP1A1 inhibition and its mechanisms by polyphenols isolated in different medicinal plants. For this purpose, human CYP1A1 and NADPH cytochrome P450 reductase containing bistronic plasmid was expressed in bacteria and used as the enzyme source. All phenolic compounds used in the study have been shown to exhibit an inhibitory effect on CYP1A1 dependent EROD (7-ethoxyresorufin O-deethylase) activity. It was found that silychristin is the most potent inhibitor of CYP1A1. The potency of the phenolic compounds/flavonoids to inhibit EROD activity follow the sequence of silychristin > isoscutellarein > resveratrol >luteolin >oleuropein > eriocitrin > silimarin with IC50 values of 15.83µM, 20.99µM, 21.76µM, 99.05µM, 148.99µM, 257.99µM and 329.5µM respectively. Silychristin, luteolin and silimarin were found to inhibit EROD activity in a non-competitive manner. Resveratrol and oleuropein were found to inhibit EROD activity in a mixed type manner on the other hand, eriocitrin and isoscutellarein were found to inhibit EROD activity in a competitive and un-competitive manner respectively. Moreover, in-vitro tested chemicals were examined by molecular moddelling studies as mechanistically. In conclusion, this study indicated that flavonoids used in this work were the strong inhibitors of CYP1A1 associated EROD activity. The modulation of drug-metabolizing enzymes by polyphenols is important in terms of human health, since these enzymes can play role in metabolic activation or inactivation of carcinogens. Polyphenols used in this study may be involved in the prevention of malignant transformation, by reducing the formation of carcinogens through inhibition of CYP1A1 which is known to be involved in carcinogen activation.

Polifenoller, meyve, sebze ve bitkisel kökenli içeceklerde bulunan sağlık üzerinde olumlu etkileri ve kanser önleyici özellikleri bilinen maddelerdir. Sitokrom P450 1A1 (CYP1A1) ise bilinen bir ksenobiyotik metabolizması enzimidir ve prokarsinojenlerin metabolik aktivasyonundan sorumludur. Bu çalışmada, tıbbi bitkilerden izole edilen polifenollerin CYP1A1 inhibisyonu ve bu inhibisyonun mekanizmasının araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla, insan CYP1A1 ve NADPH sitokrom P450 redüktaz içeren bistronik plazmid bakterilerde eksprese edilmiş ve enzim kaynağı olarak kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan tüm fenolik bileşikler/flavonoidlerin CYP1A1 bağımlı EROD (7-etoksiresorufin O-deetilaz) aktivitesi üzerinde inhibe edici bir etki sergilediği gösterilmiştir. CYP1A1’in en kuvvetli inhibitörünün silikristin olduğu bulunmuştur. EROD aktivitesi ölçümlerine göre fenolik bileşik/flavonoidlerin inhibisyon etkileri sırasıyla silikristin > resveratrol isoscutellarein > > luteolin > oleuropein > eriositrin > silimarin şeklinde ve IC50 değerleri de aynı sırayla 15.83µM, 20.99µM, 21.76µM, 99.05µM, 148.99µM, 257.99µM ve 329.5µM olarak bulunmuştur. Silikristin, luteolin ve silimarinin EROD aktivitesini non-kompetatif şekilde resveratrol ve oleuropein’in ise karışık şekilde inhibe ettiği bulunmuştur. Öte yandan, eriositrin’in yarışmalı ve isoscutellarein’in EROD aktivitesini un-kompetatif biçimde inhibe ettiği bulunmuştur. Ayrıca moleküler modelleme çalışmaları ile in vitro test edilen yapıların etkileşimleri mekanistik olarak da incelenmiştir. Sonuç olarak bu çalışma, kullanılan polifenollerin CYP1A1 bağımlı EROD aktivitesinin etkin inhibitörleri olduğunu göstermektedir. İlaç metabolize eden enzimler kanserojenlerin metabolik aktivasyonu ya da inaktivasyonunda rol aldıklarından, bu enzimlerin polifenoller tarafından değiştirilmesi sağlık açısından önemlidir. Bu çalışma ile, kullanılan polifenollerin kanserojen aktivasyonunda rol aldığı bilinen CYP1A1 enzimini inhibe ederek kanserojen oluşumunu azaltıp malignant transformasyonu önleyebileceğini göstermektedir.