ヒトシトクロムP450 3A4および3A5によるステロイドホルモンヒドロキシル化の比較とヒトシトクロムP450 3A4および3A5とのドッキング

目的：ヒトシトクロムP450（P450またはCYP）3A4およびCYP3A5およびその分子ドッキングエネルギー値によるステロイドホルモン（テストステロン、プロゲステロン、およびコルチゾール）の6β位置でのヒドロキシル化活性とその分子ドッキングエネルギー値は、ヒトCYP3Aの主要な形式の触媒特性を理解するために比較しました。 方法：組換えCYP3A4およびCYP3A5のテストステロン、プロゲステロン、およびコルチゾール6β-ヒドロキシル化活性は、液体クロマトグラフィーによって決定されました。これらの基質のドッキングシミュレーションCYP3A4（タンパク質データバンクコードITQN）およびCYP3A5（6mJM）の結晶構造のヘム部分へのドッキングシミュレーションを実施しました。 結果：CYP3A5を介したテストステロンとプロゲステロンの6β-ヒドロキシル化のミカエリス定数（km）は、CYP3A4の約2倍でしたが、CYP3A5によって媒介されるコルチゾール6β-ヒドロキシル化の値は、CYP3A4による値と類似していました。CYP3A5によって触媒された3つのステロイドホルモン6β-ヒドロキシル化の最大速度（VMAX）は、CYP3A4による30％-63％でした。したがって、CYP3A5のこれらのホルモンのVMAX/ km値は、CYP3A4のこれらのVMAX値の22％から31％をもたらしました。ステロイドホルモンのCYP3A4とCYP3A5の間のドッキングエネルギーの違いは、KM値（基質親和性）のCYP3A5/CYP3A4比の対数とわずかに相関していました。 結論：CYP3A5を介した3つのステロイドホルモンの6β-ヒドロキシル化のVMAXは、km値ではなく、CYP3A4のVmaxでした。分子ドッキングシミュレーションは、ヒトCYP3A分子のヘム部分への基質のアクセシビリティの違いを部分的に説明し、CYP3A4とCYP3A5の酵素的親和性をもたらします。

PURPOSE: Hydroxylation activity at the 6β-position of steroid hormones (testosterone, progesterone, and cortisol) by human cytochromes P450 (P450 or CYP) 3A4 and CYP3A5 and their molecular docking energy values were compared to understand the catalytic properties of the major forms of human CYP3A, namely, CYP3A4 and CYP3A5. METHODS: Testosterone, progesterone, and cortisol 6β-hydroxylation activities of recombinant CYP3A4 and CYP3A5 were determined by liquid chromatography. Docking simulations of these substrates to the heme moiety of reported crystal structures of CYP3A4 (Protein Data Bank code ITQN) and CYP3A5 (6MJM) were conducted. RESULTS: Michaelis constants (Km) for CYP3A5- mediated 6β-hydroxylation of testosterone and progesterone were approximately twice those for CYP3A4, whereas the value for cortisol 6β-hydroxylation mediated by CYP3A5 was similar to the value for that by CYP3A4. Maximal velocities (Vmax) of the three steroid hormones 6β-hydroxylation catalyzed by CYP3A5 were 30%-63% of those by CYP3A4. Thus, Vmax/ Km values of these hormones for CYP3A5 resulted in 22%- 31% of those for CYP3A4. The differences in the docking energies between CYP3A4 and CYP3A5 for steroid hormones were slightly correlated to the logarithm of CYP3A5/CYP3A4 ratios for Km values (substrate affinity). CONCLUSIONS: The Vmax, rather than Km values, for CYP3A5-mediated 6β-hydroxylation of three steroid hormones were different from those for CYP3A4. Molecular docking simulations could partially explain the differences in the accessibility of substrates to the heme moiety of human CYP3A molecules, resulting in the enzymatic affinity of CYP3A4 and CYP3A5.