N-ацетилирование – основной путь биотрансформации для ароматических аминов или ксенобиотиков, в том числе и лекарств, содержащих гидразогруппу (R-NH-NH2), которые превращаются в ароматические амиды (R-NH-COCH3) или гидразиды (R-NH-NH-COCH3), соответственно. Первичные алифатические амины редко подвергаются N-ацетилированию за исключением цистеиновых конъюгатов, образующихся из глютатионовых, которые, в свою очередь, путем N-ацетилирования в почках превращаются в меркаптуровую кислоту. Многие N-ацетилированные метаболиты менее, чем исходные соединения, растворимы в воде. Однако в отдельных случаях, например, для изониазида, N-ацетилирование облегчает экскрецию метаболитов с мочой. Реакция N-ацетилирования катализируется ферментами, называемыми N-ацетилтрансферазы (NAT) и требует присутствия ацетил-кофермента А (Ац-КоА) в качестве кофактора. Реакция протекает в два последовательных шага. Первым этапом ацетильная группа Ац-КоА переносится к цистеиновому остатку внутри активного центра фермента с высвобождением кофермента А: E-SH + КoA-COCH3 →E-S-COCH3 + КoA-SH Вторым шагом ацетильная группа Ац-КоА переносится с ацетилированного фермента на аминогруппу субстрата. Для сильноосновных аминов скорость N-ацетилирования определяется первым шагом, тогда как для слабоосновных – вторым. В определенных случаях NAT могут катализировать реакцию О-ацетилирования. NAT – цитозольные ферменты, которые были найдены в печени и многих других тканях у большинства видов млекопитающих, за исключением лис и собак, неспособных к N-ацетилированию ксенобиотиков. У кроликов, мышей экспрессируется две формы NAT, обозначаемых NAT1 и NAT2. По последним данным у человека идентифицировано, кроме этих двух классов, еще 3 класса ферментов: арилалкин-N-ацетилтрансфераза (AANAT), L1-протеин-регулятор адгезии клеток (L1 CAM) и гомолог Saccharomyces cerevisiae N- ацетилтрансферазы у человека (ARD1). NAT1 и NAT2 являются близкими по первичной структуре (79-95% гомологии аминокислотной последовательности, в зависимости от вида). У всех белков в активном центре присутствует цистеин (Cys68). Оба белка кодируются генами, не содержащими интронов. Гены NAT хотя и расположены на одной хромосоме, но регулируются независимо друг от друга. NAT1 экспрессируется в большинстве тканей организма, тогда как NAT2, по-видимому, только в печени и кишечнике. Эти ферменты отличаются по субстратной специфичности, хотя и имеется перекрывание. Субстратами, предпочтительно N-ацетилируемыми человеческой NAT1, являются парааминосалициловая кислота, парааминобензойная кислота, сульфаметоксазол. Субстраты, преимущественно N-цетилируемые при участии NAT2, включают изониазид, гидралазин, сульфаметазин, дапсон. Некоторые ксенобиотики, например, 2-аминофлуорен одинаково хорошо метаболизируются обоими ферментами. Генетический полиморфизм N-ацетилирования показан у хомяков, мышей, кроликов. Вариации в NAT2-локусе отвечают за классический полиморфизм ацетилирования, подразделяющий индивидуумов на «быстрых», «средних» и «медленных» ацетиляторов. Определенные вариации NAT1-локуса приводят к усилению активностей N-, О- или N,О-ацетилирования по сравнению с диким типом. Серия клинических наблюдений, проведенных в 50-х годах, установила существование так называемых ««медленных»» ацетиляторов антитуберкулезного лекарства изониазида. Встречаемость этого фенотипа довольно высокая на Среднем Востоке (около 70% в Египте и Саудовской Аравии), средняя в Европе, на Кавказе, в Америке и Австралии (около 50%), низкая в азиатской популяции (менее 25% в Китае, Японии, Корее). В настоящее время варианты по статусу ацетилирования описаны и у человека и у животных. Фенотип медленного ацетилирования возникает в результате мутаций NAT2 гена, которые приводят либо к снижению активности фермента, либо к снижению его стабильности. Например, точковая мутация в 341 нуклеотиде приводит к аминокислотной замене Ile114 - Thr и снижает максимальную скорость N-ацетилирования (Vmax) без изменения Кm для связывания субстрата или стабильности фермента. Эта мутация часто встречается среди кавказской популяции, но редко среди азиатской. Внутри фенотипа медленного ацетилирования существуют значительные вариации в скорости ацетилирования ксенобиотиков, поскольку различные мутации оказывают различное действие на активность и/или стабильность NAT2. У «медленных» ацетиляторов значительным оказывается N-ацетилирование “NАT2-субстратов” при помощи NAT1. Генетический полиморфизм NAT2 оказывает токсикологическое и фармакологическое влияние на метаболизм лекарств, которые N-ацетилируются этим ферментом. Например, фармакологический эффект антигипотензивного лекарства гидралазина является более продолжительным у «медленных» ацетиляторов, тогда как медленные ацетиляторы предрасположены к различным лекарственным отравлениям. «Медленные» ацетиляторы, которые к тому же дефицитны по глюкозо-6-фосфатдегидрогеназе, особенно склонны к гемолизу под действием определенных сульфонамидов. «Быстрые» ацетиляторы предрасположены к миелотоксическим эффектам амонафидов, поскольку N-ацетилирование замедляет выведение этих антинеопластических лекарств.
