School of Biomolecular, Biomedical and Chemical Sciences, M310, The University of Western Australia, Crawley, WA 6009, Australia.
Drug Metab Dispos. 2011 Sep;39(9):1577-88. doi: 10.1124/dmd.111.040071. Epub 2011 Jun 15.
Cytochrome P450scc (CYP11A1) can hydroxylate vitamin D(3), producing 20S-hydroxyvitamin D(3) [20(OH)D(3)] and 20S,23-dihydroxyvitamin D(3) [20,23(OH)(2)D(3)] as the major metabolites. These are biologically active, acting as partial vitamin D receptor (VDR) agonists. Minor products include 17-hydroxyvitamin D(3), 17,20-dihydroxyvitamin D(3), and 17,20,23-trihydroxyvitamin D(3). In the current study, we have further analyzed the reaction products from cytochrome P450scc (P450scc) action on vitamin D(3) and have identified two 22-hydroxy derivatives as products, 22-hydroxyvitamin D(3) [22(OH)D(3)] and 20S,22-dihydroxyvitamin D(3) [20,22(OH)(2)D(3)]. The structures of both of these derivatives were determined by NMR. P450scc could convert purified 22(OH)D(3) to 20,22(OH)(2)D(3). The 20,22(OH)(2)D(3) could also be produced from 20(OH)D(3) and was metabolized to a trihydroxyvitamin D(3) product. We compared the biological activities of these new derivatives with those of 20(OH)D(3), 20,23(OH)(2)D(3), and 1α,25-dihydroxyvitamin D(3) [1,25(OH)(2)D(3)]. 1,25(OH)(2)D(3), 20(OH)D(3), 22(OH)D(3), 20,23(OH)(2)D(3), and 20,22(OH)(2)D(3) significantly inhibited keratinocyte proliferation in a dose-dependent manner. The strongest inducers of involucrin expression (a marker of keratinocyte differentiation) were 20,23(OH)(2)D(3), 20,22(OH)(2)D(3), 20(OH)D(3), and 1,25(OH)(2)D(3), with 22(OH)D(3) having a heterogeneous effect. Little or no stimulation of CYP24 mRNA expression was observed for all the analogs tested except for 1,25(OH)(2)D(3). All the compounds stimulated VDR translocation from the cytoplasm to the nucleus with 22(OH)D(3) and 20,22(OH)(2)D(3) having less effect than 1,25(OH)(2)D(3) and 20(OH)D(3). Thus, we have identified 22(OH)D(3) and 20,22(OH)(2)D(3) as products of CYP11A1 action on vitamin D(3) and shown that, like 20(OH)D(3) and 20,23(OH)(2)D(3), they are active on keratinocytes via the VDR, however, showing a degree of phenotypic heterogeneity in comparison with other P450scc-derived hydroxy metabolites of vitamin D(3).
细胞色素 P450scc（CYP11A1）可以羟化维生素 D（3），生成 20S-羟基维生素 D（3）[20（OH）D（3）]和 20S、23-二羟基维生素 D（3）[20、23（OH）（2）D（3）]作为主要代谢物。这些是生物活性的，作为部分维生素 D 受体（VDR）激动剂。次要产物包括 17-羟基维生素 D（3）、17、20-二羟基维生素 D（3）和 17、20、23-三羟基维生素 D（3）。在目前的研究中，我们进一步分析了细胞色素 P450scc（P450scc）对维生素 D（3）作用的反应产物，并确定了两种 22-羟基衍生物作为产物，22-羟基维生素 D（3）[22（OH）D（3）]和 20S、22-二羟基维生素 D（3）[20、22（OH）（2）D（3）]。这两种衍生物的结构均通过 NMR 确定。P450scc 可以将纯化的 22（OH）D（3）转化为 20、22（OH）（2）D（3）。20、22（OH）（2）D（3）也可以由 20（OH）D（3）产生，并代谢为三羟基维生素 D（3）产物。我们比较了这些新衍生物与 20（OH）D（3）、20、23（OH）（2）D（3）和 1α、25-二羟基维生素 D（3）[1、25（OH）（2）D（3）]的生物学活性。1、25（OH）（2）D（3）、20（OH）D（3）、22（OH）D（3）、20、23（OH）（2）D（3）和 20、22（OH）（2）D（3）均以剂量依赖性方式显著抑制角质形成细胞增殖。诱导角蛋白细胞分化标志物 Involucrin 表达最强的是 20、23（OH）（2）D（3）、20、22（OH）（2）D（3）、20（OH）D（3）和 1、25（OH）（2）D（3），而 22（OH）D（3）具有异质作用。除了 1、25（OH）（2）D（3）之外，所有测试的类似物对 CYP24 mRNA 表达几乎没有或没有刺激作用。所有化合物均刺激 VDR 从细胞质向细胞核易位，22（OH）D（3）和 20、22（OH）（2）D（3）的作用比 1、25（OH）（2）D（3）和 20（OH）D（3）的作用小。因此，我们确定 22（OH）D（3）和 20、22（OH）（2）D（3）是 CYP11A1 对维生素 D（3）作用的产物，并表明它们与 20（OH）D（3）和 20、23（OH）（2）D（3）一样，通过 VDR 在角质形成细胞中具有活性，然而，与其他 CYP11A1 衍生的维生素 D（3）羟基代谢物相比，它们表现出一定程度的表型异质性。
