1.2.4. Сульфотрансферазы

Многие ксенобиотики, подвергающиеся О-глюкуронидации, подвергаются и сульфатной

конъюгации. Сульфатные конъюгаты представляют собой хорошо водорастворимые эфиры серной

кислоты. Реакция катализируется сульфотрансферазами, группой ферментов обнаруженных в

печени, почках, кишечнике, легких, мозге. Кофактором реакции служит 3’-фосфоаденозин-5’-

фосфосульфат (PAPS), который в организме синтезируется из АТФ и неорганического

сульфата.

Сульфатная конъюгация алифатических спиртов и фенолов протекает по следующей схеме:

R-OH + фосфоаденозин-ОРО2 SO4 --> ROSO3- + фосфоаденозин-О-РО32- + Н+

Сульфатная конъюгация включает перенос SO3- от PAPS к ксенобиотикам. Субстраты для

реакции не ограничиваются спиртами и фенолами, которые часто являются продуктами

реакции 1-й фазы. К ксенобиотикам, не требующим предварительной активации ферментами 1-

й фазы относятся первичные и вторичные спирты, желчные кислоты, катехолы, определенные

ароматические амины, например, анилин и 2-аминонафтален, конъюгирующие с PAPS с

образованием соответствующих сульфаматов. N-гидроксиариламины также являются

субстратами для сульфотрансфераз. Во всех случаях реакция включает нуклеофильную атаку

атомов кислорода или азота на атом серы в PAPS с расщеплением фосфосульфатной связи.

Сульфатные конъюгаты ксенобиотиков экскретируются в основном с мочой. Метаболиты,

экскретируемые с желчью могут быть гидролизованы арилсульфатазами, присутствующими в

микрофлоре кишечника, что способствует энтеропеченочной циркуляции ксенобиотика.

Сульфатазы присутствуют и в эндоплазматическом ретикулуме и в лизосомах, где

преимущественно гидролизуют сульфаты эндогенных соединений. Некоторые сульфатные

конъюгаты подвергаются дальнейшей биотрансформации. Например, андростен 3,17-диол-3,17-

-гидроксилируется с участием цитохрома Р450 2С12, специфичного длядисульфат далее 15

самок крыс фермента. Сульфатирование благоприятствует дейодированию тироксина и

трийодтирозина и может определять скорость элиминирования тиреоидных гормонов.

Относительно низкая концентрация PAPS в клетке (около 75мкМ, для сравнения –

концентрация УДФ-глюкуроновой кислоты составляет около 350мкМ) ограничивает возможности

сульфатирования ксенобиотиков. В целом этот путь биотрансформации представляется

высокоспецифичным, но низкоемким. Ряд соединений одновременно являются субстратами и

для сульфотрансфераз и для УДФ-глюкуронозилтрансфераз, при этом выбор пути метаболизма

может зависеть от концентрации субстрата, доступности кофакторов и т.д. Например,

относительное содержание продуктов метаболизма ацетаминофена зависит от дозы препарата:

при низких дозах преобладают сульфатные конъюгаты, а с увеличением дозы происходит

насыщение метаболического пути и, возможно, за счет ингибирования активности

сульфотрансфераз, снижение относительного количества сульфатных конъюгатов по сравнению

с глюкуроновыми.

Обнаружены множественные формы сульфотрансфераз, которые являются членами

одного суперсемейства. Суперсемейство подразделяется на ряд подсемейств: 1А, 1В, 1С,

1Е, 2А, 2В и 3А исходя из гомологии аминокислотной последовательности. Номенклатура

индивидуальных форм ферментов не разработана окончательно, поэтому иногда

сульфотрансферазы подразделяют на 5 классов исходя из субстратной специфичности:

арилсульфотрансферазы - сульфатируют большое количество фенольных ксенобиотиков;

алкогольсульфотрансферазы - метаболизируют первичные и вторичные спирты, включая

неароматические гидроксистероиды; эстрогенсульфотрансфераза – ароматические

гидрооксистероиды; тирозинсульфотрансфераза – тирозин метиловые эфиры, желчные кислоты.

У человека в цитозоле печени обнаружено 3 вида сульфотрансфераз: два изофермента

фенольной сульфотрансферазы и одна стероид/желчная сульфотрансфераза, называемая также

дегидроэпиандростерон-сульфотрансфераза (DHEA-ST). Фенольные сульфотрансферазы

отличаются по термостабильности – одна из форм является термостабильной, а вторая –

термолабильной. Исследование роли сульфотранфераз в биоактивации 4-аминобифенила

показало, что N-OH-аминобифенилсульфотрансферазная активность в печени и кишечнике

коррелировала с активностью термостабильной ST, но не с активностями термолабильной ST

или DHEA-ST.

Используя арилсульфотрансферазную пробу мРНК (HAST1), была продемонстрирована

заметная сульфотрансферазная экспрессия в толстом и тонком кишечнике, легком, желудке и

печени человека.

В целом, сульфатирование эффективно снижает фармакологическую и оксикологическую

активность ксенобиотиков. Однако в некоторых случаях сульфатирование увеличивает

токсичность чужеродных соединений, поскольку отдельные сульфатные конъюгаты химически

нестабильны и деградируют, формируя сильные электрофильные соединения. Сульфоконъюгация

является необходимым этапом активации многих проканцерогенов, таких как

ацетиламинофлуорен, ариламины, эстрадиол и др. Многие N-гидроксиариламины и

гидроксамовые кислоты обладали мутагенным эффектом в присутствии сульфотрансферазной

активности. Для детектирования мутагенного эффекта важно, что сульфатирование имеет

место внутри клеток-мишеней, поскольку сульфатные конъюгаты из-за своего заряда не

могут проникнуть сквозь клеточные мембраны.