e24-1细胞色素P450单加氧酶解毒系统

e24-1细胞色素P450单加氧酶解毒系统
e24-1细胞色素P450单加氧酶解毒系统

e24-1 细胞色素P450单加氧酶解毒系统

细胞色素P450单加氧酶属于加氧酶中的一种。加氧酶所催化的反应是将O 2直接转移或参入到一个特定的底物分子之中,参与体内多种代谢物的降解或合成。整个反应分为二步:

(1)O 2与酶的活性中心结合;(2)已结合的O 2被还原或转移到底物分子之中。

根据被转移到底物上的氧原子数目,加氧酶可分为双加氧酶(dioxygenase )和单加氧酶(monooxygenase )。

由双加氧酶催化的反应式为:22AO ???→?+双加氧酶

A O ,其中O 2中的2个氧原子被转移到同一个底物分子上。

单加氧酶又称为混合功能氧化酶(mixed-function oxidase )或羟化酶(hydroxylase ),由

其催化的反应式为:Z O H OH -A 222++???→?-++单加氧酶

H A O ZH ,氧气中只有1个氧原子被转移到一个底物分子上形成羟基,而另外一个氧原子被还原成水,其中ZH 2作为第二个电子供体(通常为NADH 或NADPH )。

图e24-1 内质网膜上由P450和细胞色素b 5参与的单加氧酶系统

多种药物和毒物在体内的代谢和解毒、以及多种物质(如固醇类激素)的羟基化反应需要单加氧酶。其中,有一类单加氧酶与内质网膜上的细胞色素P450和细胞色素b 5一起构成单加氧酶系统(图e 24-1),该系统需要NADPH 。

细胞色素P450的特性

细胞色素P450的特性及其研究进展 摘要:细胞色素P450是内质网膜上混合功能氧化酶系统的末端氧化酶,在生物体内分布广泛,主要催化机体内源和外源性物质在体内的氧化反应。在临床药物的生物学转化中,它参与大部分药物的生物氧化,因此具有重要的生物学意义。 关键词:细胞色素P450 特性机理功能 Characteristics of cytochrome P450 and its research development ABSTRACT: Being the terminal oxidase component of mixed function oxidase system in the membrane of endoplasmic reticulum, cytochrome P450 (CYP450) has been found in all living organisms and can catalyze the oxidation of a variety of endogenous and xenobiotic compounds. This article reviewed the mechanistic explorations on CYP450- catalyzed reactions , especially the recent investigations on the mechanism of ethanol oxidation catalyzed by CYP450, as well as those in CYP450 drug metabolism. Keywords cytochrome P450;structure; catalytic mechanism; function 前言 细胞色素P450是一组结构和功能相关的超家族基因编码的含铁血红素同工酶,主要存在于肝细胞平滑肌内质网内,由血红素蛋白、

细胞色素P450

细胞色素P450 [摘要]:简要介绍了生物细胞色素P450分布的多样性、P450的功能、P450在不同领域的研究现状与进展。鉴于P450的研究无论在理论上探索生物的生理代谢、选择进化和生物与环境的关系方面,或在环境保护、农业生态、生物防治、作物基因工程和医药卫生等应用方面,都有广泛的实践意义,因此,应该受到更大的关注和重视。 [关键词]:细胞色素P450;生物;生理代谢;环境保护 通过体内的解毒酶来催化完成的代谢解毒作用是生物主要而常见的一种适应机制。解毒酶的种类很多,其中单加氧酶的作用最为重要。1954年发现兔肝微粒体对苯异丙胺有脱氨作用。随后人们注意到肝微粒体是多种外源化合物(如药物、毒物及类固醇)的氧化代谢发生部位。并且这些氧化代谢中普遍需要分子氧和NADPH,其共同特点是在作用物分子中加入一个氧原子,因此这些酶可称为单加氧酶或羟化酶和多功能氧化酶。 单加氧酶是一种多酶复合体。一般认为它由细胞色素P450、细胞色素b5、黄素蛋白—NADPH—P450还原酶、黄素蛋白—NADH—细胞色素b5还原酶和磷酯组成,它们共同组成电子传递体系。P450为整个酶系中的末端氧化酶,它不仅负责活化氧分子,同时负责与底物结合,并决定酶系底物的专一性,在整个酶系功能中起着关键的作用。 P450是1958年被发现的,它是一类以还原态与CO结合后在波长450nm处有吸收峰的含血红素的单链蛋白质。近年来,每年发表的有关P450的文章已超过2000篇。研究证实,动物、植物、微生物体内均存在P450,它们以氧活化成分参与各种各样的代谢反应,能代谢包括脂肪酸、甾类化合物、脂肪烃、芳香烃、杀虫剂和除草剂、药物、致癌物等多种化合物,由于该方面的研究涉及到生物化学、临床药物学、环境科学、健康科学、分子生物学等多个领域,因此成为生物技术领域中研究热点。 1 P450分布的多样性 1.1动物体内P450的分布 P450首先在哺乳动物的肝脏微粒体中发现。在同一动物的许多不同组织中都存在P450。哺乳动物的肝脏是P450含量最丰富的器官,它还主要分布在肺、皮肤、消化道、肾、肾上腺皮质和髓质、睾丸、卵巢、主动脉和血小板等部分。P450虽然在许多组织或器官中存在,但其分布具有一定的选择性。耿益民等人对大鼠的心肌组织与肝脏组织的P450含量进行测定,结果证明肝脏组织中的P450明显高于心肌组织[1]。 昆虫中存在P450的报道见于20世纪60年代。1967年,Ray首先在家蝇中确定P450的存在。相继在烟草天蛾中也发现了P450。目前证明,P450在蝗虫、按蚊、蜚蠊、北美黑尾风蝶等几十种昆虫中都有分布。昆虫的许多器官和组织,如中肠、脂肪体、马氏管甚至头壳中都有P450。家蝇的腹部微粒体中P450的含量最高。吴益东等人研究表明,棉铃虫六龄幼虫的不同组织中P450分布有明显差异,在中肠中含量最高,脂肪体中次之,体壁中最低[2]。 在其它动物中,研究较多的是淡水鱼类、海洋鱼类和贝壳类。Cristine Nasci等研究了P450在海洋鱼类中的分布。Briubo证明,鱼类的P450主要分布于肺、肾和鳃。而赤鲷鱼心肌中的P450含量明显低于肝脏。

2019年山东省潍坊市高考生物二模试卷(解析版)

2019年山东省潍坊市高考生物二模试卷 一、单选题(本大题共6小题,共36.0分) 1.下列关于细胞结构及功能的叙述,正确的是() A. 原核细胞的核仁可参与核糖体的形成 B. 纤维素组成的细胞骨架可维持细胞形态 C. 线粒体与细胞能量代谢密切相关,可完成有氧呼吸全过程 D. 细胞膜与高尔基体产生的囊泡融合进行成分的更新 2.对哺乳动物性腺某一细胞的一对同源染色体上未经复制的DNA进行放射性同位素标记,然后在普通培 养基上经分裂后产生4个子细胞。下列叙述正确的是() A. 若4个子细胞带有放射性,则一定进行减数分裂 B. 若1个子细胞不带有放射性,则一定进行有丝分裂 C. 若进行有丝分裂,则中期带有放射性的同源染色体分别排列在赤道板两侧 D. 若进行减数分裂,则第一次分裂后期移向细胞一极的一个染色体组中有两条染色体带有放射性 3.细胞中的酶与代谢密切相关。某同学进行了如下操作:在一只U型管底部中央放置了不允许二糖通过 的半透膜(对单糖的通透性未知);将U形管左侧和右侧分别倒入等量的质量分数相等的蔗糖溶液和麦芽糖溶液;在U形管的两侧同时滴入等量的麦芽糖酶溶液;观察右侧液面的变化情况。下列叙述错误的是() A. 液面的变化情况取决于半透膜的通透性 B. 液面可能会一直升高至一定高度后停止 C. 液面可能先下降后再上升至一定高度停止 D. 该实验可用来验证酶的专一性 4.下列关于植物激素调节的叙述,错误的是() A. 生长素均通过极性运输作用于靶细胞、靶器官 B. 光照、温度等环境因子可引起植物激素的合成,进而调节基因组的表达 C. 植物的生长发育过程依赖多种激素相互作用共同调节 D. 植物激素不直接参与细胞内的代谢活动 5.基因转录出的初始RNA,要经过加工才能与核糖体结合发挥作用:初始RNA经不同方式的剪切可被 加工成翻译不同蛋白质的mRNA;某些初始RNA的剪切过程需要非蛋白质类的酶参与。而且大多数真核细胞mRNA只在个体发育的某一阶段合成,发挥完作用后以不同的速度被降解。下列相关叙述错误的是() A. 一个基因可参与生物体多个性状的控制 B. 催化某些初始RNA剪切过程的酶是通过转录过程合成的 C. 初始RNA的剪切、加工在是核糖体内完成的 D. mRNA的合成与降解是细胞分化的基础,可促进个体发育 6.下列有关生物变异和进化的叙述,错误的是() A. 基因型为Aa的个体自交后代出现性状分离与基因重组无关 B. 原核生物的可遗传变异只能来源于基因突变 C. 自然选择使种群的基因频率发生定向改变 D. 三倍体无子西瓜的培育过程说明,二倍体西瓜和四倍体西瓜存在生殖隔离 二、探究题(本大题共6小题,共59.0分) 7.某科技小组的同学,欲测算农田中某种农作物在晴朗的白天6~9时有机物的制造量,进行了如下操作: 在农田中随机选取多个样方;用透明玻璃罩罩住样方内所有植株形成密闭气室,并与二氧化碳传感器相连;在该时间段内连续采集数据;然后将各样方的玻璃罩用黑布罩住,继续采集数据三小时。请回答下列问题: (1)6?9时,影响光合作用强度的环境因素主要是______,此时间段内测得罩内CO2浓度先升高后下降,CO2浓度升高的原因是______。 (2)6?9时,罩内CO2浓度最高时,叶肉细胞内光合作用强度______ (填“大于”或“小于”或“等于”)呼吸作用强度,原因是______。 (3)若该小组测得6?9时各罩内CO2平均减少量为a,黑暗处理3小时各罩内CO2平均增加量为b,则______表示6?9时样方内该农作物固定CO2的总量,进而可推算有机物的制造量。有同学分析后认为该结果与实际会有较大误差。请你从影响植物生理作用的主要非生物因素角度分析,造成误差的原因主要是______。 8.人体体温的相对恒定对于维持机体正常的生命活动至关重要。临床常见的发烧也称发热,原因是致热 原直接作用于体温调节中枢造成机体功能紊乱,或各种原因引起的产热过多、散热减少,导致体温升高超过正常范围的情形。请根据所学知识回答问题: (1)极地工作人员与高温车间工作人员相比,体温仍能维持稳定,主要是在体温调节中枢的协调下,______细胞氧化放能、产热增多的结果,同时体内______ (填激素名称)的含量会明显升高。 (2)发热的原因有多种,如感染性细菌侵入人体后直接被吞噬细胞吞噬灭活的______免疫过程;结核杆菌、麻风杆菌等胞内寄生菌和病毒侵入细胞后的______免疫过程等均能引发人体不同程度的病理性发热。 (3)若人体患系统性红斑狼疮、类风湿关节炎等______病,及HIV病毒攻击T细胞均能引起发热现象。对后者的治疗往往需要临床注射从小牛胸腺中提取的胸腺素,请分析胸腺素的作用是______。 (4)正常人一定程度的病理性发热对机体是______ (填“有利”或“不利”)的。发热严重者会出现四肢酸痛、头晕、抽搐等症状,这是由于体温过高影响了______使机体代谢活动发生紊乱所致。 9.在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡,能见到一种基于“桑基鱼塘”的生态农业模式,如下图所 示。请回答相关问题: (1)该生态农业模式通过把多个生产系统优化组合,有机整合成为一个新的高效生态系统,这与单个生态系统(如鱼塘生态系统)相比,优点是______。据图分析,该生态系统中可做为第二营养级的生物有______。 (2)输入鱼塘生态系统的能量来自______;图中塘泥可以为桑树和甘蔗生长提供营养物质的原因是______。 (3)该生态系统受到少量未经处理的生活、农业和工业生产废水(含有化肥、农药、普通洗衣粉、石油、高含硫煤碳)污染时,能通过______等方式消除污染,污染严重时可使该鱼塘发生“水华”现象,上述废水中能促使“水华”现象发生的物质是______。 10.某小组利用某种雌雄异株(XY型性别决定)的高等植物进行杂交实验,杂交涉及的性状分别是:花色 (红、粉红、白)、叶型(宽叶、窄叶)、籽粒颜色(有色、无色)、籽粒发育(饱满、不饱满)。 实验结果如下表:

mGWAS细胞色素P450氧化还原酶参与了细胞铁死亡时磷脂的过氧化反应

研究背景: 细胞铁死亡是一种非细胞凋亡形式的受调节细胞死亡,其广泛涉及肾脏、肝脏和大脑等多种组织的退行性疾病,是多种原发性和难治性癌症的易感因素。磷脂氢过氧化物在细胞膜中的积累是细胞铁死亡的标志和限速步骤。利用全基因组的crispr-cas9介导的抑制因子筛选,和系统脂质组学分析,揭示细胞色素P450氧化还原酶(POR)参与细胞铁死亡的机制。 研究思路: 研究结果: 1.CRISPR筛选鉴定POR为铁死亡作用基因 利用全基因组CRISPR/Cas9的无偏筛选方式来寻找铁死亡过程中的正向促进蛋白。设计了两组互补的全基因组的CRISPR-Cas9筛选:透明细胞肾癌细胞、UACC-257黑色素瘤细胞,在所有的筛选中,POR都是处于前列的靶标。POR

在铁死亡中的必要作用也被mRNA干扰技术在大量的癌细胞体系中验证:结果都表明POR缺失的细胞发生铁死亡的概率大大减弱(图1)。 2.POR在多种癌症谱系中介导铁死亡 为了验证POR的前铁作用,我们使用了三个序列独立的sgRNAs来耗尽cas9表达的UACC-257细胞中的POR蛋白。POR耗竭以剂量依赖的方式抑制花生四烯酸对ML210/RSL3的敏感性(图2) 3.POR通过促进脂质过氧化来介导铁死亡作用 学者推测POR有两种参与铁死亡的方式,一是调节胞内NADPH的活性而间接影响不饱和脂肪酸的丰度,二是通过还原细胞色素P450中的铁离子来保持胞膜上的亚铁离子浓度,从而直接的参与磷脂过氧化反应。脂质组分析指向第二种可能性:POR缺失的细胞虽然拥有正常的脂质组成分,却不能够响应GPX4的活性缺失而积累过氧化磷脂,从而将POR的作用锁定在过氧化反应这一关键

细胞色素P450研究进展.

1.1细胞色素P450研究进展 1.1.1细胞色素P450 细胞色素P450(cytochrome P450或CYP,简称P450)是一个古老的以血红素为辅基的B族细胞色素蛋白酶基因超家族,广泛存在于细菌、真菌、植物以及动物等各种生物体内[1],通常与质体、线粒体、内质网、高尔基体等细胞器膜结合。还原态P450与CO结合后在450nm处能检测到最大吸收峰,故命名为P450。因其能使疏水性分子插入一个氧原子而变得更具有亲水性或者活性,因此又称之为单加氧酶(mixed-function oxidase,简称MFO)[2]。P450酶系作为自然界中生物催化剂,它所催化的反应类型多样,最典型的反应是把分子氧还原为水的同时,将其中一个氧原子转移至底物形成产物,催化反应为[3]: RH+O2+NADPH+H+ROH+H2O+NADP+ 1958年,在大鼠肝微粒体中第一次发现P450。D.S Frear于1969年首次在棉花(Gossypium hirsutum L.)中发现了它的存在[4]。此后,大量的研究表明在拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)[5]、小麦(Triticum aestivum L.)[6]、苜蓿(Medicago sativa L.)[7]、蓖麻(Ricinus communis L.)[8]等许多植物中也均有P450存在。P450酶系在植物中参与多种代谢反应,发挥重要的催化作用。 [1]Omura T(1999).Forty years of cytochrome P450.Biochem Biophys Res Commun,266(3):690~698. [2]Nelson D R,Kaymans L,Kamataki T,et al.P450superfamily:update

细胞色素P450分子生物学研究

细胞色素P450分子生物学研究进展 饶勇曾振灵 (广东省兽药研制与安全性评价重点实验室,华南农业大学兽医药理研究室,广州,510640) 细胞色素P450 (cytochrome P450, CYP)是人、哺乳动物及一些昆虫体内参与各类药物、毒物及其它外来化合物代谢含血色素的酶系,具单加氧氧化特性,是微粒体混合功能氧化酶系的末端氧化酶,起着与底物结合以及从NADPH传递电子到NADPH- cytochrome P450还原酶的重要作用[1, 2]。随着分子生物学技术的发展,80年代以来,CYP新基因不断被克隆,其结构与表达调控,转基因细胞系以及单克隆抗体等研究进展迅速。 1 CYP基因的分离与鉴定 细胞色素P450是一个由结构和功能相关的基因超家族(superfamily)编码的同工酶所组成的超家族酶系,由多个基因家族(family)组成,每个基因家族又包含若干个基因亚族(subfamily)。根据Nebert的分类命名系统,CYP基因全序列同源部分<36%为家族标准,40%-65%为亚族界限,>97%则可以认为是等位变异基因[3,4]。现在已经发现,人类P450有16个基因家族31个亚家族[5],哺乳动物有12个家族22个亚家族[6],昆虫也已发现8个家族20个亚家族[7]。已在原核生物、植物及动物体内至少发现300余种P450同工酶[8]。 1985年Jaiswal等[9]第一次获得CYP1A1的cDNA克隆,经二恶英诱导,测定了人的CYP1A1完全的DNA和氨基酸顺序。Feyereisen等[10]获得第一个昆虫P450基因,被命名为CYP6A1。CYP6A1具有1629个核苷酸,其开放阅读框架为1530 bp,编码509个氨基酸的P450蛋白(Mr=56 738)。其氨基酸序列与哺乳动物CYP3家族只有27%的同源部分,表明昆虫存在一个独立的P450基因家族。Yamano等[11]利用大鼠2B1cDNA为探针从人肝脏的λgt11文库中克隆出了h2B1 cDNA。H2B1蛋白质含491个氨基酸残基,分子量56286,与鼠2B1蛋白有76%氨基酸序列相同,具有7-乙氧香豆素脱乙基活性。同时还克隆了h2B2cDNA 和h2B3cDNA。h2B2cDNA与h2B1cDNA 相比,在5'-端外显子4有一个明显的改变:缺失了29 bp而同时插入了44 bp的非同源DNA,此改变常发生在外显子3和4的结合处。h2B3cDNA和h2B1cDNA相比,其核苷酸和氨基酸的同源性分别为95%和93%。用体细胞杂交迹印方法确定人的CYP2B基因位于19号染色体上。1990年Yamano等[12]还克隆了CYP2A3,CYP2A3v,CYP2A4的cDNA,测序结果为在CYP2A3和CYP2A3v 间只有1个氨基酸不同,Leu160→His,是由于T488→A而引起的,另外两处核苷酸的变化是G60→A,G1645→C,属于无意义突变,说明CYP2A3v为CYP2A3的等位基因变化型。CYP2A4与CYP2A3和CYP2SA3v相比,氨基酸序列有94%相同。1990年Matsunaga等[13]测定了CYP2A1和CYP2A2,CYP2A1基因全长12835 bp,CYP2A2较CYP2A1长10 kbp,除位于第2号位长1.5 kbp和位于第5号位长12 kbp的内含子未测序外,CYP2A2 基因的序列都被测出。CYP2A1和CYP2A2都含有9个外显子,有93%的核苷酸序列相同。转录起点为CYP2A1上游的4544 bp及CYP2A2上游的5 529 bp处,两者都含典型的TATA箱但没有CCAAT箱。 在国内,董海涛等[14]采用RT-PCR技术特异性地扩增CYP1A1cDNA,为1.5 kbp大小,将此片段克隆至质粒pGEM-3Z并进行部分序列分析。结果显示克隆片段包含CYP1A1 DNA 5’端和3’端部分编码区及完整的编码区。吴健敏等[15]测得CYP2B6的3’端190 bp序列,与Yamano等[11]报道的序列相同。1995年Wang等[16]根据已知昆虫P450和哺乳动物CYP3在血红素结合位点附近的一段保守氨基酸序列设计探针,筛选棉铃虫(Heliothis zea)cDNA文库,获得了CYP6B2 cDNA。其编码504个氨基酸残基的P450

医院实时无标记细胞多功能分析仪等购置招投标书范本

采购需求 一、采购标的需实现的功能或者目标,以及为落实政府采购政策需满足的要求: (一)采购标的需实现的功能或者目标 本次招标采购是为首都医科大学附属北京世纪坛医院配置基本设备,投标人应根据招标文件所提出的设备技术规格和服务要求,综合考虑设备的适用性,选择需要最佳性能价格比的设备前来投标。投标人应以技术先进的设备、优良的服务和优惠的价格,充分显示自己的竞争实力。 (二)为落实政府采购政策需满足的要求 1.促进中小企业发展政策:根据《政府采购促进中小企业发展暂行办法》规定,本项目投 标人为小型或微型企业且所投产品为小型或微型企业生产的,投标人和产品制造商应出具招标文件要求的《中小企业声明函》给予证明,否则评标时不予认可。投标人和产品制造商应对提交的中小企业声明函的真实性负责,提交的中小企业声明函不真实的,应承担相应的法律责任。 2.监狱企业扶持政策:投标人如为监狱企业将视同为小型或微型企业,且所投产品为小型 或微型企业生产的,应提供由省级以上监狱管理局、戒毒管理局(含新疆生产建设兵团)出具的属于监狱企业的证明文件。投标人应对提交的属于监狱企业的证明文件的真实性负责,提交的监狱企业的证明文件不真实的,应承担相应的法律责任。 3.促进残疾人就业政府采购政策:根据《三部门联合发布关于促进残疾人就业政府采购政 策的通知》(财库〔〕号)规定,符合条件的残疾人福利性单位在参加本项目政府采购活动时,投标人应出具招标文件要求的《残疾人福利性单位声明函》,并对声明的真实性承担法律责任。中标、成交供应商为残疾人福利性单位的,采购代理机构将随中标结果同时公告其《残疾人福利性单位声明函》,接受社会监督。残疾人福利性单位视同小型、微型企业。不重复享受政策。 4.鼓励节能政策:投标人所投产品如属于财政部、国家发展改革委发布的最新一期的《节 能产品政府采购清单》中的产品,投标人需提供证明材料。《节能产品政府采购清单》可以在中国政府采购网(http://https://www.360docs.net/doc/6f14177659.html,/)上查阅下载。

细胞色素P450与药物代谢的关系

细胞色素P450与药物代谢的关系 众所周知,药物的主要代谢场所是在肝脏内,药物在肝内所进行的生物转化过程,可分为两个阶段:1.氧化、还原和水解反应;2.结合作用。这两个阶段就是药物代谢通常所说的Ⅰ和Ⅱ相反应。 一、药物在肝脏内的代谢反应 Ⅰ相反应――药物通过氧化、还原和水解反应使多数药物灭活的过程,称为Ⅰ相反应。多数药物的Ⅰ相反应在肝细胞的微粒体中进行。是由一组药酶(又称混合功能氧化酶系)所催化的各种类型的氧化作用,使非极性脂溶性化合物(烃基及芳香基羟)产生带氧的极性基因(如羟基),从而增加其水溶性。 Ⅱ相反应――药物经过Ⅰ相反应后,往往要通过结合反应,分别与极性配体如葡萄糖醛酸、硫酸、甲基、乙酰基、巯基、谷胱甘肽、甘氨酸、谷酰胺等基因结合。这一过程成为Ⅱ相反应。通过结合作用,不仅遮盖了药物分子上某些功能基因,而且还可改变其理化性质,增加其水溶性,通过胆汁或尿液排出体外。 二、药酶 药物在肝脏内主要通过氧化、还原、水解和结合等反应进行代谢。在肝细胞微粒体内有1个氧化还原的酶系统,是由多种水解酶和结合酶组成。这个酶系统在生理情况下,可以促进生理活性物质的灭活和排泄,另一方面也可以促进药物代谢,所以又叫药酶。 三、细胞色素P450 细胞色素P450是药酶中的一种多功能氧化还原酶,它可以使药物的烃基及芳香基羟化,使硝基及偶氮化合物还原成氨基,因它的一氧化碳结合物的最大吸收峰在450nm处,故叫P450。药物代谢的Ⅰ相反应,主要在肝细胞的微粒体中进行,此过程系由一组混合功能氧化酶系所催化促进,其中最重要的是P450和有关的辅酶类。细胞色素P450是一种铁卟啉(红细胞血红素)蛋白,能进行氧化和还原。当外源性化学物质(药物)进入肝细胞后,在微粒体中与氧化型P450结合,形成一种复合物,经一系列反应,药物被氧化成为氧化产物。 1.细胞色素P450酶系的分类 细胞色素P450酶系也称CYP酶系实际上为同一家族的多种异构型。迄今为止,人类P450的基因已发现有27种,编码多种的P450。 1.1按基因族分类P450基本上分成至少4个基因族,又可进一步区分为不同亚族。其分类为CYP1,CYP2,CYP3和CYP4,按英语A、B、C……和阿拉伯数字1,2,3,……进一步分类。 1.2按功能分类人类的P450可分成二类。CYP1,2,3,主要代谢外源性化合物,如药物、毒物等,有交叉的底物特异性,常可被外源性物质诱导和抑制,在药物代谢过程中,其特异性差。CYP4则主要代谢内源性物质,有高度特异性,通常不能被外源性物质影响,此类P450在类固醇、脂肪酸和前列腺素代谢中起作用。 2. 人肝微粒体细胞色素P450酶的情况 参与人体药物代谢的P450酶主要有:CYP1A、CYP2C、CYP2D、CYP2E和CYP3A五大类。人肝微粒体内参与药物代谢的主要P450酶的含量,CYP3A4占52%,CYP2D6占30%。CYP3A 占成人肝中总CYP450酶的25%,临床中使用的60%药物经CYP3A代谢,CYP3A活性的高低,影响许多药物对患者的使用效果和毒性反应。 3. 细胞色素P450酶系对药物代谢的影响 由细胞色素P450酶系催化的Ⅰ相反应是药物体内代谢转化的关键性步骤,其可以影响药物的半衰期、清除率和生物利用度等许多重要的药物动力学特性。P450酶系具有的可诱导和可抑制的特性,许多化学物对P450酶可产生诱导或抑制作用,进而使某些P450酶的量和活性增加或活性明显降低,因此,一些外源性物质可影响P450酶对其底物的代谢活性,从而

细胞色素P450与药物代谢的关系

细胞色素 P450 与药物代谢的关系众所周知,药物的主要代谢场所是在肝脏内,药物在肝内所进行的生物转化过程,可分为两个阶段:1. 氧化、还原和水解反应;2. 结合作用。这两个阶段就是药物代谢通常所说的I和H相反应。 一、药物在肝脏内的代谢反应 I相反应一一药物通过氧化、还原和水解反应使多数药物灭活的过程,称为I相反应。多数药物的I相反应在肝细胞的微粒体中进行。是由一组药酶(又称混合功能氧化酶系)所催化的各种类型的氧化作用,使非极性脂溶性化合物(烃基及芳香基羟)产生带氧的极性基因(如羟基),从而增加其水溶性。 H相反应——药物经过I相反应后,往往要通过结合反应,分别与极性配体如葡萄糖醛酸、硫酸、甲基、乙酰基、巯基、谷胱甘肽、甘氨酸、谷酰胺等基因结合。这一过程成为H相反应。通过结合作用,不仅遮盖了药物分子上某些功能基因,而且还可改变其理化性质,增加其水溶性,通过胆汁或尿液排出体外。二、药酶药物在肝脏内主要通过氧化、还原、水解和结合等反应进行代谢。在肝细胞微粒体内有1个氧化还原的酶系统,是由多种水解酶和结合酶组成。这个酶系统在生理情况下,可以促进生理活性物质的灭活和排泄,另一方面也可以促进药物代谢,所以又叫药酶。 三、细胞色素P450 细胞色素P450是药酶中的一种多功能氧化还原酶,它可以使药物的 烃基及芳香基羟化,使硝基及偶氮化合物还原成氨基,因它的一氧化碳结合物的最大吸收峰在450nm处,故叫P45O药物代谢的I相反应,主要在肝细胞的微粒体中进行,此过程系由一组混合功能氧化酶系所催化促进,其中最重要的是

P450和有关的辅酶类。细胞色素P450 是一种铁卟啉(红细胞血红素)蛋白,能进行氧化和还原。当外源性化学物质(药物)进入肝细胞后,在微粒体中与氧化型P450结合, 形成一种复合物,经一系列反应,药物被氧化成为氧化产物。 1.细胞色素P450酶系的分类 细胞色素P450酶系也称CYP酶系实际上为同一家族的多种异构型。迄今为止,人类P450的基因已发现有27种,编码多种的P450b 1.1按基因族分类P450 基本上分成至少4个基因族,又可进一步区分为不同亚族。其分类为CYP1 CYP2 CYP3和CYP4按英语A B、C??…和阿拉伯数字1, 2, 3,……进一步分类。 1.2按功能分类人类的P450可分成二类。CYP1 2, 3,主要代谢外源性化合物,如药物、毒物等,有交叉的底物特异性,常可被外源性物质诱导和抑制,在药物代谢过程中,其特异性差。CYP4则主要 代谢内源性物质,有高度特异性,通常不能被外源性物质影响,此类P450在类固醇、脂肪酸和前列腺素代谢中起作用。 2.人肝微粒体细胞色素P450酶的情况 参与人体药物代谢的P450酶主要有:CYP1A CYP2C CYP2D CYP2E 和CYP3A 五大类。人肝微粒体内参与药物代谢的主要P450酶的含量,CYP3A4占52%, CYP2D占30%。CYP3A占成人肝中总CYP450酶的 25%,临床中使用的60%药物经CYP3A弋谢,CYP3A舌性的高低,影响许多药物对患者的使用效果和毒性反应。 3.细胞色素P450酶系对药物代谢的影响

植物细胞色素P450酶系的研究进展及其与外来物质的关系

植物细胞色素P450酶系的研究进展 及其与外来物质的关系 Ξ 刘 宛 李培军 周启星 许华夏 孙铁珩 张春桂 (中国科学院沈阳应用生态研究所痕量物质生态过程开放实验室,沈阳110015) 摘 要 植物细胞色素P450是分子量为40—60K D 、结构类似的一类血红素2硫铁蛋白。它以可溶 性和膜结合两种形态存在于植物细胞内,可催化多种化学反应,在防御植物免受有害物质侵害方面具有重要作用。目前已克隆90多个植物细胞色素P450基因。本文概述了植物P450基因表达调控与环境、发育、组织特异性关系的研究进展。认为植物P450同工酶在环境毒物生物修复和在抗外源毒素的转基因植物方面具有很高的应用前景。 关键词 植物 细胞色素P450 基因克隆 外来物质 The research progress of plant cytochrome P450 enzymes and their relationship with xenobiotics Liu wan Li Peijun Zhou Qixing Xu Huaxia Sun Tieheng Zhang Chungui (Laboratory of Ecological Process of Trace Substances in Terrestrial Ecosystems , Institute of Applied Ecology ,Chinese Academy of Sciences ,Shenyang 110016) Abstract Plant cytochromes P450enzymes are a diverse array of heme 2thiolate proteins with similar structure in the range of molecular weight 40to 60KD.They are found in vari 2ous subcellular locations in soluble and membrane 2bound forms and play an important role in preventing the plants from injury of harmful substances by catalyzing many kinds of reaction.At present ,more than 90genes for cytochromes P450in plants are cloned.The research progress of expression of plant P450gene family is discussed in relation to regulation in re 2sponse to environmental and developmental cues and tissue location.It is thought that the application prospectives for the bioremediation of environmental toxicants by plant P450isozymes and for expressing these P450s in transgenic plants with anti 2exotoxicants are high. K ey w ords plant ;cytochrome P450;gene clone ;xenobiotics 随着科学技术的进步和工业的发展,有机化学品的生产量不断增加。这些与环境相关的外来化学制剂,统称为异生物质或外来物质(xenobiotics ),常可分为以下几类:多 环芳烃、多氯联苯、有机氯、杂环化合物等[1]。我国该类化合物污染日益严重,在沈阳等大城市及其周围地区的土壤、地面水及地下水中均有较高浓度,这一问题应受到重视[2]。当前,国内从植物细胞色素(cy 2tochrome )P (pigment )450(简称P450,CYP )酶系角度系统研究上述外来物质生物 修复的文献很少[3]。P450是一类以还原态与CO 结合后在波长450nm 处有吸收峰的含血红素的单链 Ξ中国科学院知识创新工程项目(KZCX22401);国家自然科学基金(29877028)资助项目 第2卷第5期环境污染治理技术与设备 Vol .2,No .52001年10月Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control Oct .,2001

细胞色素P450

细胞色素P450概述 摘要:细胞色素p450【1】是广泛存在于生物体内的一类含血红素和硫羟基的蛋白,相对分子质量50KD,在波长450nm处有最大吸收峰。实际上,P450是属于血红蛋白类酶也是一类氧化酶,在原核生物中,游离于胞质中,为一种可溶性蛋白;真核生物中,作为一种膜结合蛋白,主要分布在内质网和线粒体内膜上。其参与内源物质的代谢与外源物质的转化,细胞色素p450的末端氧化功能使其在碳同化、激素合成、外源物质降解、前致癌物的活化等方面起着重要作用,具有重要的研究价值和潜在的经济价值【2】。 关键词:细胞色素P450 结构与功能分子进化 1分子进化 分子进化包括自然界中自主发生的多种情况,如基因突变,基因倍增,基因转座与整合,外显子的重排,当病毒与细菌感染导致宿主的基因发生改变,一旦基因发生可遗传的变化,其编码的蛋白也将受到影响,在长期的自然进化中,适应性的蛋白最终得到保存,其中的核心部位具有进化保守性,如一些酶的催化活性基团以及关键的核心位点,除此之外,蛋白与蛋白之间相互作用,其中的反应交界面也是在长期的进化中产生相互的影响,其识别机制与反应特点都是在适应的过程中得到保存。在自然条件下以外,通过人工方法加速分子进化已经成为一种普遍应用的手段,例如点突变技术,易错PCR,交错延伸技术,DNA改组技术等都能快速的实现分子进化从而改变蛋白的特性来满足所需要的要求。 1 细胞色素p450的分布 细胞色素P45的分布【3】存在于不同的生物如细菌、真菌、植物、无脊椎动物、脊椎动物等(详细见表格1)和生物的不同组织中。真菌P450可归为4个集团,植物P450可以分为4个集团,其中脊椎动物肝脏中细胞色素 P450含量最丰富,细胞色素P450主要分布于外源物进入体内必经的组织器官,构成外源物进入体内的第一道防线,如在哺乳动物中,它主要分布于皮肤、大脑、肺、胃肠道、肝脏、肾脏、肾上腺、睾丸、胎盘、黄体、主动脉、血小板和巨噬细胞等,高等植物的细胞色素P450分布在质膜、微粒体和高尔基体等处。除此之外对细胞色素P450与其他物质形成融合蛋白的研究也有所进展,由此可以揭示细胞色素P450在进化方面表现【4】(详细情况见图2)。 2.1 细胞色素p450的结构与反应特点 细胞色素P450家族成员之间的一级结构差异较大,但空间结构却有着较大的相似性,含有由含铁血红素和半胱氨酸组成的活性中心。Dai R,pincus MR等人建立了鼠细胞色素P4502B1的分子模型。该模型建立在对P450II家族成员中P450-BM3的结构研究以及P450cam 和P450terp保守的核心序列的研究的基础上,综合了P450II家族五个成员的氨基酸序列并用二级结构预测的方法对其进行调整,最后采用分子动力学、热平衡及能量最小化等方法对模型进行了优化。该模型认为分子中的F-G LOOP结构不仅具有将分子锚定于膜上的功能,而且提供了疏水性底物进入P450活性位点的通道。疏水性的底物结合区使其易与疏水性的底物作用,而该部位酸性Glu-105 的存在可解释该分子易于与带正电荷的底物甲基苯异丙基苄胺反应因此,该模型成功地解释P450与膜连接机制及其底物特异性。 通常P450有4个β折叠,13个α - 螺旋,其中β5是可变的。核心区域较保守,由D、E、I、J、K和L 6个α螺旋组成。螺旋I包含高度保守的苏氨酸,N- 端有酸性氨基酸残基,位于活性中心吡咯环的上方。螺旋K含非常保守的E- X - X - R,可能起稳定核心结构的作用,位于血红素近侧。螺旋L构成血红素结合区的一个部分,有两套结构保守的β- 折叠, 一

细胞色素p450的研究进展

细胞色素p450 摘要:细胞色素P450酶是广泛存在于生物界的含亚铁血红素单加氧酶, 参与不同生物中多种重要的生化反应,如甾类激素的合成、脂溶性维生素代谢、药物代谢等. 文章结合近期p450研究综述了细胞色素P450生物分布、结构特点、功能、降解及其部分应用。 关键字:p450 发现分布代谢 细胞色素p450是生物界中广泛存在的一种含高铁血红素的蛋白,作为细胞色素p450酶系的末端氧化酶,具有关键作用。其以铁原卟啉为辅基,属于单链b族细胞色素蛋白。因其还原态与CO结合后,在450nm处具有高光吸收峰而得名。由于细胞色素P450 酶在生物体内广泛参与甾类激素的合成、脂溶性维生素代谢、多不饱和脂肪酸转换为生物活性分子, 以及致癌作用和药物代谢,细胞色素p450被各大实验室广泛研究。 1、P450的发现 细胞色素P450(CYPs)代表着一个很大的可自身氧化的亚铁血红素蛋白家族,属于单氧酶的一类,因其在450纳米有特异吸收峰而得名。1958年,这些细胞色素在肝脏细胞微粒体中被发现。这个细胞色素家族的成员在进化路途中(从细菌到人类)的所有生物体中都存在。在原核生物中,CYPs的功能具有可塑性,而真核生物中它们的功能是不同的,哺乳动物CYPs是膜的组分,参与生物合成和许多生理有效物质的代谢,除了在骨骼肌和成熟红血球之外所有的器官和组织中都有发现,而且,这些细胞色素是在催化生物转化的时候是唯一的,例如外源的代谢物质(药物,毒素,环境污染等等) 2、p450分布 2.1动物体内的分布 P450 酶由Klingberg 和Gorfinkle 在1958 年在哺乳动物体内主要存在于肝细胞微粒体中发现的,在同一动物和不同动物的许多不同组织中都存在P450,哺乳动物的肝脏是P450是含量最丰富的器官。昆虫中存在P450 的报道见于20世纪60年代。在其它动物中,研究较多的是淡水鱼类、海洋鱼类和贝壳类。Cristine Nesci 等研究了p450在海洋鱼类中的分布。Briubo证明,鱼类的P450主要分布于肺、肾和鳃。而赤鲷鱼心肌中的P450含量明显低于肝脏。 2.2植物体内的分布 1969年D.S.Frear等人首次报道了棉花中存在P450.研究证明,P450存在于高等植物的微粒体、质膜、高尔基体膜、液泡膜、叶绿体膜和线粒体膜等多处中,其中以微粒体含量最高。另外研究还表明P450含量由高至低的排序为叶、花、茎。 2.3微生物内的分布 1967年Appleby偶然地从根瘤菌假菌体中发现P450,首次证明存在于细菌。迄今为止,已陆续在十几个属地细菌中发现了P450。另外在放线菌和真菌种也同样发

子宫上皮肿瘤细胞能量代谢重编程及其临床意义

子宫上皮肿瘤细胞能量代谢重编程及其临床意义 温鑫 【摘要】在致癌因素的作用下,子宫上皮细胞稳态失调,出现能量代谢重编程。子宫上皮细胞代谢出现瓦博格氏效应,导致细胞内低氧和还原态微环境,激活氧感受器和缺氧信号传导通路,促使缺氧特异性转录因子-低氧诱导因子和第二信使-活性氧族活性增高,改变细胞色素等细胞蛋白的极性量值,使位居蛋白疏水核中的还原态铁原卟啉自由体(FH)析出。FH干扰细胞的微环境,催生多种自由基,引起细胞膜脂质、脂蛋白、细胞骨架、DNA等的氧化损伤,使子宫上皮细胞周期中的DNA损伤检查点失去阻滞作用,引起染色体端粒附近DNA序列丢失以及染色体的重排和基因扩增,细胞发生恶变。这种子宫上皮细胞能量代谢重编程,导致宫颈渗液中FH物质含量增加,FH析出量与子宫上皮细胞癌变程度呈正相关。测定宫颈渗液中FH物质含量,即可显示细胞是否稳定,是否存有细胞癌变及其程度。因此,FH 物质检测技术可以应用于子宫癌筛查和诊断领域。 【关键词】瓦博格氏效应;肿瘤细胞能量代谢;细胞周期;低氧诱导因子;活性氧族;p53基因;还原态铁原卟啉自由体; 充足的营养和能量供应是肿瘤细胞得以无限增殖、浸润和转

移的基础和前提。肿瘤细胞的葡萄糖、氨基酸和脂肪代谢都与正常细胞不同,存在着能量代谢重编程,ATP生成受阻。 细胞代谢依赖ATP提供能量。细胞产生ATP的方式主要有两种, 糖酵解(glycolysis)和氧化磷酸化(oxidative phosphorylation, OXPHOS)。糖酵解是指在细胞质中分解葡萄糖生成丙酮酸(pyruvate)的过程, 此过程仅产生2个ATP。正常细胞从糖酵解中获取大约20%~30%自身代谢所需的能量。在有氧条件下, 丙酮酸被转运至线粒体内进一步氧化分解生成乙酰CoA进入三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA cycle), 经氧化磷酸化完全分解成水和二氧化碳并产生ATP (此过程可产生36个ATP)和NADPH。这一过程提供了细胞代谢所需能量的70%。在有氧的情况下,有氧氧化过程对糖酵解产生抑制,称为Pasteur效应。诺贝尔奖获得者德国生物化学家奥托.海因里希.瓦博格(Otto Heinnich Warburg )发现肿瘤细胞主要通过有氧糖酵解、磷酸戊糖途径产能,使肿瘤细胞的耗糖速度是正常细胞的10倍,却仅产生1/10的能量。即便在有氧情况下有氧氧化过程也不能对糖酵解产生抑制,这称为瓦博格氏效应(Warburg effect)【1-2】。 磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)是指从6磷酸葡萄糖(G-6-P)脱氢反应开始,经一系列代谢反应生成磷酸戊糖等中间代谢物,然后再重新进入糖氧化分解代谢途径的一条旁路

细胞色素P450酶系总活性荧光定量检测试剂盒产品说明书(

细胞色素P450酶系总活性荧光定量检测试剂盒产品说明书(中文版) 主要用途 细胞色素P450酶系(CYP-ECOD)总活性荧光定量检测试剂是一种旨在通过乙氧基香豆素脱乙基酶反应系统中乙氧基香豆素转化为羟基香豆素后荧光峰值的变化,即采用荧光法来测定样品中酶系活性的权威而经典的技术方法。该技术经过精心研制、成功实验证明的。其适用于各种细胞或组织裂解萃取液样品(动物、人体)或纯化微粒体样品细胞色素P450酶系的总活性检测。产品严格无菌,即到即用,操作简捷,性能稳定。 技术背景 细胞色素P450酶是肝细胞微粒体复合功能单加氧化酶系统的总称。其分成五十多个亚酶:CYP1至CYP51。作用在于体内外源化合物(xenobiotics),包括药物、致癌剂、化学污染物的氧化代谢,即单加氧化作用(monooxygenation)和羟化作用(hydroxylation)。乙氧基香豆素脱乙基酶(7-ethoxycoumarin O-deethylase;ECOD)的活性是细胞色素P450酶系的诊断标记,其基于ECOD广泛性催化细胞色素P450亚酶的活性。乙氧基香豆素(7-ethoxycoumarin)在乙氧基香豆素脱乙基酶的催化下,转化为羟基香豆素(7-hydroxycoumarin)后荧光峰值的变化(激发波长368nm,散发波长456nm),来定量测定细胞色素P450酶系的活性。乙氧基香豆素脱乙基酶反应系统为: ECOD 7-ethoxycoumarin + NADPH→7-hydroxycoumarin+CH3CHO +NADP+ 产品内容 缓冲液(Reagent A)5毫升 反应液(Reagent B)500微升 底物液(Reagent C)125微升 终止液(Reagent D)2毫升 标准液(Reagent E)100微升 产品说明书1份 保存方式 保存在-20℃冰箱里,反应液(Reagent B)、底物液(Reagent C)和标准液(Reagent E)避免光照,终止液(Reagent D)具有腐蚀性,注意操作安全;有效保证6月 用户自备 1.5毫升离心管:用于标准样品配制和反应的容器 培养箱:用于孵育反应 200微升1厘米光径比色皿或黑色96孔板:用于荧光分析的容器 荧光分光光度仪过荧光酶标仪:用于荧光分析 实验步骤 实验开始前,将-20℃冰箱里的试剂置入冰槽里融化。然后进行下列操作。 一、测定准备 1.准备好待测样品(例如细胞裂解萃取液或微粒体样品等),置于冰槽里 2.设定好荧光分光光度仪(温度为37℃):激发波长370nm,散发波长450nm,并置零3.准备好5个1.5毫升离心管,标记为1至5号管 4.分别加入25微升缓冲液(Reagent A)到每个离心管 5.移取25微升标准液(Reagent E)到1号管,混匀 6.小心移取25微升1号管稀释的标准液(Reagent E)到2号管,混匀

相关文档
最新文档