CYP1A1 Genetik Varyasyonu
İnsanların terapötik ilaçlara verdikleri yanıtlar birbirinden farklıdır. Bu farklılık çeşitli ırklar arasında da görülmektedir. Bu duruma temel neden olarak ilgili genlerde oluşan çeşitli mutasyonlar gösterilmektedir. Bir genin kodlama bölgesinde meydana gelen bir mutasyon o genin ekspresyon seviyesini değiştirebilmektedir. Bunun sonucu olarak, oluşan enzimin aktivitesi azalabilmekte, artabilmekte veya etki gösterememektedir. Böylece insanların ilaç ve diğer ksenobiyotiklere verdikleri yanıtlarda farklılıklar oluşmaktadır. Bir genin DNA dizisinde meydana gelen mutasyon, o genin alel sayısını arttırmaktadır. Bir genin, bir populasyonda iki veya daha fazla sayıda alele sahip olması ve populasyondaki bu aletlerin sıklığının %1'den az olmaması "polimorfızm" şeklinde tanımlanır. Bu dizi farklılıklan populasyonda nesilden nesile aktanlmaktadır. Bir populasyonda polimorfızm görülen bir lokusta en yüksek sıklıkta görülen alel yaban tip, daha nadir olarak gözlenen alel ise varyant tip olarak isimlendirilir. Bireylerin ilaç metabolizmasındaki farklılığın nedeni olarak bireylerdeki sitokrom P450 genleri polimorfik formlan gösterilmektedir.
CYPlAl geni, 15q22-24 bölgesinde lokalizedir (Harth ve ark., 2001). CYPlAl proteini toplam 512 amino asitten oluşmaktadır. Farklı sitokrom P450 enzimlerinin ekspresyonunu sağlayan lOOO'in üzerinde gen olduğu belirtilmektedir (Hasler ve ark., 1999).
CYPlAl geninin beş farklı polimorfik varyantı bulunmaktadır. Bu varyant tipleri CYPlAl*!, CYP1A1*2A, CYP1A1*2B, CYP1A1*3, CYP1A1M olarak isimlendirilmektedir (Cascorbi ve ark., 1996; Aynacioğlu ve ark., 1998;Ingelman-Sundbergveark.,2001).
CYPlAl * 1 aleli, yabanıl tip aleldir.
CYPlAl*2A aleli(ml), CYPlAl geninin 3' bölgesinde, 6235. pozisyonda Timin (T) bazı yerine Sitozin (C) gelmesiyle oluşmaktadır.
CYPlAl*2B aleli (m2), CYPlAl genin 7.eksonunda, 4889 pozisyonundaki Adenin (A) bazının yerine, Guanin (G) bazının gelmesiyle (A4889G) oluşmaktadır. Bu değişimle CYPlAl proteinin 462. poziyonunda isolösin yerine valin aminoasiti gelmektedir.
CYPlAl*3 aleli (m3), CYPlAl geninin 5639.pozisyonunda Timin (T) bazı yerine, Sitozin (C) bazının gelmesiyle oluşmaktadır.
CYPIA1*4 aleli (m4), CYPlAl geninin 4887. pozisyonunda Sitozin (C) bazı yerine Adenin (A) bazının gelmesiyle oluşmaktadır. Bu değişimle CYPlAl proteinin 461. pozisyonunda treonin amino asiti yerine asparajin amino asiti gelmektedir.
CYPlAl geninin varyant tiplerine bağlı indüklenme potansiyeli çalışmaları yanında, bir çok ırkta ve farklı hastalık tiplerinde CYPlAl geninin polimorfik varyantlannın araştırıldığı polimorfizm çalışmaları bulunmaktadır. Bu çalışmalar sonucunda m1, m2 ve m4 varyantlannm artan kanser riskiyle ilişkili olduğu ve bu varyantlarda CYPlAl geninin daha fazla indüklendiği belirtilmektedir (Arvanitis ve ark., 2003; Balta ve ark., 2003; Canelle ve ark., 2004; Crofts ve ark., 1993; D'alo ve ark., 2004; Galleos ve ark., 2004; Krajinovic ve ark., 1999; Mathonnet ve ark., 2003).
CYPlAl enzimini kodlayan gen polimorfizmi ile ilgili solid tümörler (akciğer, servikal, baş-boyun ve prostat kanserleri) ve hematolojik neoplazilerde yapılan çeşitli çalışmalar bulunmaktadır (Aktaş ve ark., 2004; Aktaş ve ark., 2002; Chang ve ark.,2003; Goodman ve ark., 2001; Hefler ve ark., 2004; Olshan ve ark., 2000; Song ve ark., 2001, Suzuki ve ark., 2003).
Suzuki ve ark. (2003) tarafından, Japon populasyonunda prostat kanserli bireyler değerlendirilerek yaptıkları çalışma sonucunda; CYPlAl geni mi ve m2 genotiplerinin artmış prostat kanseri riskiyle orantılı olduğu gösterilmektedir.
Nagai ve arkadaştan tarafından (2002), lenfoid ve myeloid seride CYPlAl geninin ekspresyon seviyesinin artışının kan hücrelerinin karsinogenezi ile birliktelik gösterebileceği bildirilmiştir.
Song ve ark.'nın (2001), akciğer kanseri hastalarını değerlendirerek yaptıkları mi ve m2 varyantlan polimorfızm çalışması sonucunda; mı ve m2 varyantlannm akciğer kanser riskiyle ilişkili olduğu belirtilmektedir. Çin'de 217 akciğer kanseri hasta bireyde araştınlan mi ve m2 varyant alelleri sonuçları, bireylerin bu varyant alellerden en azından birine sahip olmalarının, artan akciğer kanser riskiyle ilişkili olduğunu göstermektedir.
CYPlAl geni mi ve m2 alelleri uzak doğu ülkelerindeki bireylerde yüksek oranda saptanırken, beyaz ırkta bu alellerin oldukça düşük oranda görüldüğü bildirilmektedir (Cascorbi ve ark., 1996)
Ahr Gen ve Arnt'nin Genetik Varyasyonu
AhR, sitokrom P450 geni indüklenme mekanizmasının en önemli proteinlerinden biridir. Bu proteinin fonksiyonel eksikliği sitokrom P450 geninin ekspresyonunu doğrudan etkilemektedir.
AhR proteini, organizmada, gelişimin her basamağında sentezlenmekte ve insanda bir çok dokuda bulunmaktadır. İnsanlar arasında, AhR proteinin ekspresyon seviyesi arasında farklılıklar bulunmaktadır. Bu farklılığı, AhR geni polimorfık varyantları oluşturmaktadır. AhR polimorfık varyantlarında, AhR'nin ekspresyon seviyesi değişmektedir. AhR'n ekspresyon seviyesindeki değişiklik, sitokrom P450 geninin indüklenme potansiyelini etkilemektedir (Monk ve ark., 2003; Ma ve Lu, 2003).
Aynca herhangi bir ligandın, AhR'ye bağlanma afinitesi, yine aynı mekanizma yoluyla sitokrom P450 enziminin indüklenmesini etkilemektedir.
CYP1A1 indüklenme mekanizmasında rol alan diğer bir önemli protein Arnt'dir. Arnt proteininde meydana gelen yapısal değişiklikler, CYPlAl'in indüklenme mekanizmasını değiştirmektedir. Mutant Arnt proteini Ahr ile kompleks oluşturabilmekte ancak kompleksin DNA'ya bağlanma afmitesini azaltmaktadır. Böylece CYPlAl'in induklenmesi azalmaktadır.
Yukarıda belirtildiği gibi CYP1A1 geninin indüklenme mekanizmasında bir çok protein AhR ile etkileşime girmektedir. Etkileşime giren bu proteinlerden hsp90, AIP, p23 ve bazı hücre iskeleti poteinleri, sitoplazmik AhR proteininin düzenlenmesinde; AhRR, nükleer Ahr'nin baskılanmasında; ADPF(AhR degradasyon promoting faktör), ubiqutin-26S proteosom kompleksi üzerinden AhR'nin degradasyonunun tetiklenmesinde ve Mybbpla(Myb binding protein la) ile CBP(CREB-Binding protein)/p300 proteinleri de Ahr/Arnt kompleksinin koaktivatörleri olarak görev yapmaktadır. Aynca AhR, HIFla, NF-kB ve tümör baskılayıcı pRB proteinlerinin sinyal yollanyla etkileşime girmektedir (Ma ve Lu, 2003).
AhR Endojen Ligandlan
AhR reseptörünün bilinen bir çok eksojen ligandlan bulunmaktadır. Yapılan çalışmalarla, bu eksojen ligandlann olmadığı durumlarda dahi CYPlAl geninin AhR reseptörü aracılığıyla indüklendendiği gösterilmiştir. Bu nedenle hücre içerisinde AhR reseptörüne ait bir takım endojen ligand veya ligandlann var olabileceği bildirilmektedir.
Endojen AhR ligandlarının hücre içi konsantrasyonları kişiler arasında farklılıklar göstermektedir. Bu farklılığın, bireyler arasında görülen, AhR aracılı CYPlAl geni indüklenme farklılığım oluşturabileceği belirtilmektedir.
Ayrıca, hücre içerisinde AhR'nin fonksiyonunu etkileyen bir takım endojen agonist ve antogonistlerin bulunduğu belirtilmektedir. Bu endojen agonist ve antogonistler, TCDD gibi ksenobiyotiklerin AhR reseptörüne bağlanacağı bölgeye bağlanmaktadır. Böylece, ksenobiyotiklerin neden olacağı hücresel toksisite engellenmiş olmaktadır.
Sonuç olarak; AhR ile etkileşime giren çeşitli endojen agonist ve antogonist bileşikler, AhR aracılı CYPlAl geninin indüklenmesini etkilemektedir (Ma ve Lu, 2003).
CYP1A1 Enzimi Nedir
CYPlAl enzimi, Faz I ilaç metabolize eden enzim olarak bilinmektedir. CYPlAl enziminin hücre içerisindeki temel fonksiyonu detoksifıkasyondur. Ancak CYPlAl enziminin indüklenmesi hücre için toksik etki oluşturabilmektedir. CYPlAl enzimi özellikle PAH, dioksin TCDD gibi ksenobiyotiklerin metabolizmasından sorumludur. PAH ve dioksin TCDD gibi ksenobiyotikler, CYPlAl geninin ekspresyonunu indüklemektedir. CYPlAl geninin indüklenmesiyle, hücre içi konsantrasyonu artan CYPlAl enziminin ksenobiyotik metabolizması sonucu bir takım reaktif ara metabolitler oluşmaktadır. Bu reaktif ara metabolitler kuvvetli karsinojenik maddelerdir. Bu nedenle ksenobiyotikler tarafından bir hücrenin karsinogenez sürecinin başlatılmasında, CYPlAl geninin ekspresyonun indüklenmesi önemli mekanizmalardan birini oluşturmaktadır.
CYPlAl enziminin indüklenmesiyle hücrenin kanser formasyonu arasındaki ilişki iki şekilde açıklanmaktadır. Birincisi; besin ve diğer yollarla organizmaya alınan ksenobiyotiklerin, hücrede CYPlAl geninin ekspresyonunu indüklediği ve enzimin hücre içi konsantrasyonunu yükselttiği belirtilmektedir. Böylece CYPlAl enzimi tarafından katalizlenen reaksiyonlar artacak ve oluşan zararlı ara metabolitler, Glutatyon S-Transferaz (GST) ve NAD(P)H: quionine oxidoreductase (NQO-l) gibi Faz II enzimlerince yeterli biçimde polar ve zararsız metabolitlere dönüştürülemeyecektir. Hücre içerisinde biriken bu zararlı reaktif ara metabolitler Deoksiribonükleik Asit (DNA), Ribonükleik Asit (RNA) ve proteinlerin yapısını değiştirebilmektedir. Hücre organik moleküllerinin yapısında meydana gelen değişiklikler, hücrenin karsinojenik forma dönüşümünü başlatmaktadır (Huxley ve ark., 1999; Ma ve Lu, 2003).
CYPlAl'in indüklenmesiyle, hücrede karsinogenez sürecinin başlaması arasındaki ilişkiyi açıklamaya yönelik ikinci yaklaşım ise; CYPlATin indüklenmesiyle başlayan katalitik reaksiyonlar sonunda oluşan reaktif oksijen türleriyle ilgilidir. CYP1 Al gibi monooksijenazlann katalitik aktiviteleri sırasında reaktif oksijen türleri oluşmaktadır. Reaktif oksijen türleri, DNA, RNA ve proteinlerin oksidasyonuna neden olmaktadır. Bu nedenle, indüklenen CYP1A1 enzimleri tarafından, bir takım ksenobiyotik metabolizması sonucu oluşan reaktif oksijen türlerinin hücrenin karsinojenik forma dönüşümünü tetikleyebileceği bildirilmektedir (Barouki ve Morel,2001).
CYP1A1 enzimlerinin indüklenme seviyeleri dokuya özgü farklılıklar göstermektedir. Ekstra hepatik dokularda CYP1A1 geninin ekspresyon seviyesi çok düşüktür. Ancak, bir takım kimyasallarla hepatik ve ekstra hepatik dokularda, genin ekspresyonu farklı seviyelerde indüklenmektedir.
Bu duruma açıklık kazandırmak için yapılmış çeşitli çalışmalar bulunmaktadır. Sigara içen ve içmeyen hamile bayanlardan doğum sonrasında alman plasenta örneklerinde AHH (Aromatik Hidrokarbon Hidroksilaz) enziminin aktivite seviyesine bakılarak bir seri çalışmalar yapıldığı bildirilmektedir. CYP1A1 enziminin ekstra hepatik dokularda, AHH enzim aktivitesinden sorumlu olduğu bilinmektedir. PAH'lar tarafından indüklendiği belirtilen AHH enzimi, B(a)P (Benzo[a]pyrene) ksenobiyotiğinin 3-hidroksilasyonun ölçüsüdür. Yapılan çalışmalarda; sigara içen bayanların plasenta örneğinde yüksek AHH aktivitesi saptanmıştır. Ancak sigara içmeyen bayanların örneğinde, AHH aktivitesi saptanmadığı bildirilmiştir. Ayrıca aynı miktarda sigara içen bayanların plasenta örneklerindeki AHH aktivitesinde de farklılıklar olduğu belirtilmektedir (Ma ve Lu, 2003).
Bir başka çalışmada, indüklenen deri kültür -hücreleri AHH aktivitesinin, indüklenmeyen kültür hücrelerinin AHH aktivitesinden daha yüksek olduğu gösterilmektedir (Ma ve Lu, 2003).
Sitokrom P4501A1 geninin aktivite tayininde kullanılan AHH enzim aktivitesinde görülen bu farklılıklar, bu enzimin aktivitesinden sorumlu sitokrom P4501A1 geninin indüklenme seviyesinin kişiler arasında farklı olduğunu yansıtmaktadır. Sitokrom P4501A1 geninin çeşitli toksik, karsinojenik ve terapötik ilaçlarla indüklenmesi; belirtilen bu farklılığın bireylerin kansere olan yatkmlıklarıyla pozitif ilişki içerisinde olabileceği görüşünü doğurmaktadır. Bu konuda yapılan bazı çalışmalarda, P4501A'nın indüklenmesinin artan akciğer kanseriyle ilişkili olduğu bildirilmektedir (Ma ve Lu., 2003).
CYP1A1 enziminin indüklenmesiyle bireylerin kansere olan yatkınlıkları arasındaki ilişkinin açıklanmasında, CYP1A1 geninin indüklenme mekanizması büyük önem taşımaktadır.
