植物细胞色素P450酶系的研究进展及其与外来物质的关系
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 developmentABSTRACT: 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 onCYP450- 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、黄素蛋白及磷脂三部分组成，相对分子质量在40 000—60 000之间，因其具有血色素类似的结构，且其还原态与一氧化碳作用后，在450nm处有一个吸收高峰，因此而被命名为细胞色素氧化酶P450[1]。
P450酶的研究进展
西延铁路无线弱场解决方案的设计原则是：在 铁路沿线既有干线光缆接头附近，约每 3 公里的间 隔，设置光直放远端站和天馈系统，先解决周边无 线弱场的覆盖，再根据无线列调信号覆盖情况和无 线场强指标，在适当的地点设置无线直放站和天馈 系统，以解决剩余地点的无线列调弱场覆盖问题。 光纤直放近端站至远端站连接光纤均利用既有干 线光缆中的 2 芯空余光纤，采用总线方式连接。光 纤直放近端站采用通信机械室-48V 直流电源供 电；区间直放站设备供电采用车站通信机械室高压 400V 直流电源集中远供，远供电源至区间直放站 设备供电电缆利用既有干线电缆中的低频线对，采 用总线方式连接。方案示意图如下：
1 CYP450 的命名 迄今为止，已测序和命名的 CYP450 基因已超 过 3000 个。当各种 CYP450 刚刚被分离时，人们根 据其对某种特定底物的催化活性来命名，以至于同 一种酶往往有几种不同的名称，从而引起了混乱。 1993 年 Nelson 等提出了以氨基酸序列来命名 CYP450 同工酶的方法，经修正后被广泛采用。根 据 这 种 命 名 方 法 ， 凡 CYP450 基 因 表 达 的 CYP450 酶系的氨基酸同源性大于 40%的视为同 一家族(family)，以 CYP 后标一阿拉伯数字表示，如 CYP3，氨基酸同源性大于 55%为同一亚族(subfam－ ily)，在家族的表达后面加一大写字母，如 CYP3A， 每一亚族中的单个 P450 酶(in-dividual)则是在表 达式后再加上一阿拉伯数字，如 CYP3A4。人类已 确定拥有 357 个 CYP450 基因和 33 个假基因，分 属 18 个家族，42 个亚家族，各基因尚存在着大量 等位基因，大量等位基因的存在是引起 CYP450 药 物氧化代谢个体差异和种族差异的生化基础。 2 CYP450S 及与药物代谢相关的 CYP450 酶 目前已知 CYP450S 的主要成分包括两种细胞 色素（细胞色素 P450 和细胞色素 b5）、两种黄素蛋 白（NADP-细胞色素 P450 还原酶和 NADP-细胞色 素 b5 还原酶）以及磷脂等，其中以细胞色素 P450 和 NADP - 细 胞 色 素 P450 还 原 酶 最 为 重 要 。 CYP450S 参与大部分药物和外源物的生物氧化 （烷基的羟基化、烷基的环氧化、羟基的氧化、氨部 位上的羟基化和氧化等）；它使进入机体的外源物 经代谢后向两个方向发展：代谢解毒和代谢活化，
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 BiophysRes Commun,266(3):690~698.[2]Nelson D R,Kaymans L,Kamataki T,et al.P450superfamily:updateon new sequence,gene mapping,accession numbers andnomenclature[J].Pharmacogenetics,1996,6:1-42.[3]Ortiz de Montellano PR.Cytochrome P450:structure,mechanism,and biochemistry[M],3rd ed.Kluwer Academic/Plenum Press,New York,2005,183-245.[4]Frear DS,Swanson HR,Tanaka FS.N-Demethylation of substituted3-(phenyl)-1-methylureas:isolation and characterization of a microsomal mixed function oxidase from cotton.Phytochemistry, 1969,8(11):2157–2169.[5]Paquette SM,Bak S,Feyereisen R.Intron-exon organization andphylogeny in a large superfamily,the paralogous cytochrome P450 genes of Arabidopsis thaliana.DNA Cell Biol,2000,19(5): 307–317.[6]Murphy PJ,West CA.The role of mixed function oxidases in kaurenemetabolism in Echinocystis macrocarpa Greene endosperm.Arch Biochem Biophys,1969,133(2):395–407.[7]Li LY,Cheng H,Gai JY,Yu DY.Genome-wide identifycation andcharacterization of putative cytochrome P450genes in the model legume Medicago truncatula.Planta,2007,226(1):109–123. [8]Lew FL,West CA.(-)-kaur-16-en-7β-ol-19-oic acid,an intermediatein gibberellin biosynthesis.Phytochemistry,1971,10(9): 2065–2076.1.1.2细胞色素P450结构特征在细胞色素P450超基因家族中，不同成员之间在氨基酸序列上具有高度的变异性，但其空间结构上却保持较高的相似性，P450蛋白三级结构主要由C端的α-螺旋结构和N端的β-折叠结构组成[1,2]。
细胞色素P450酶的研究及其生物学意义
细胞色素P450酶的研究及其生物学意义细胞色素P450酶（CYP450）是一类广泛存在于生物体内的多功能氧化酶，能够代谢许多外源化合物和内源性代谢产物。
它们也参与了许多重要的生理生化反应，如药物代谢、胆汁酸合成和甾体激素生物合成等。
CYP450家族在人类中共有57个基因，分成不同亚家族和亚型，每个亚型有着不同的底物特异性和生理功能。
其中，CYP1家族主要参与了环境化学品的代谢；CYP2家族则是主导药物代谢的重要成员；CYP3家族在肝脏中占据主导地位，参与了多种代谢反应；CYP4家族主要参与了脂肪酸代谢等生理过程；CYP19家族则是影响女性健康的荷尔蒙合成关键酶。
在药物代谢中，CYP450酶是主导转化和清除药物的一大类酶，对药物的有效性、安全性有着重要影响。
例如，CYP2D6酶代谢药物奥美拉唑和曲唑，且对安非他明敏感，故CYP2D6的遗传多态性可导致药物适应症、剂量和药物不良反应的变异；CYP3A4酶是肝脏中最主要的药物代谢酶，代谢近60%的现代药物，其活性受多种因素影响，例如饮食、使用其他药物等，导致CYP3A的活性集体存在遗传、环境和药物相互作用等多种因素而呈现出人际间的巨大差异。
CYP450酶的研究为新药开发提供了理论依据，并为个体化药物治疗（PMT）提供了生物学基础。
PMT通过根据患者的个体遗传差异，在药物治疗的方案定制上进行个体化改良，以实现药物治疗的精准化。
例如，比较著名的药物铁剑客、王者荣耀等药物的使用需要特别注意CYP450酶，例如在CYP2C19活性缺陷的患者中，苯妥英、氯硝西泮等药物的代谢减缓，会导致药代动力学学变化，使药物的有效浓度增加，从而增加不良反应的风险。
此外，CYP450酶还涉及到人体生理过程中的多个领域。
例如，CYP21A2酶是胆固醇代谢和激素合成的关键酶，其遗传缺陷会导致21-羟化酶缺陷症，从而影响糖皮质激素和矿物质贝激素的生物合成；CYP17A1酶是合成男性激素雄激素和雌激素的关键酶，此酶遗传缺陷由于妊娠和生殖异常等原因引起，因此对CYP17A1的调节亦对妇女健康有着重要影响。
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。
药用植物中细胞色素P450基因的研究进展
药用植物中细胞色素P450基因的研究进展董栩;许燕;李月亭;赵爽【摘要】细胞色素P450(cytochrome P450)广泛存在于动物、植物、细菌、真菌等细胞内.是一类与内质网、线粒体、质体高尔基体等细胞器结合的以血红素为辅基的B族细胞色素超基因家族蛋白酶,该酶在植物体内担当着相当重要的功能,在植物体中催化着多种初级代谢反应和次级代谢反应,对黄酮类、香豆素、异黄酮类氰苷、生物碱、萜类等的合成以及降解外源化学药物毒性等方面有重要作用.本文通过介绍该基因在药用植物刺五加、北柴胡、蓖麻、茶树、黄花蒿等植物的克隆和表达以及表达量的测定实验技术,为从其他植物中克隆P450基因提供方法和依据,并对后续研究提供参考.【期刊名称】《云南中医中药杂志》【年(卷),期】2016(037)003【总页数】4页(P75-78)【关键词】药用植物;P450基因;克隆;表达;实时荧光定量【作者】董栩;许燕;李月亭;赵爽【作者单位】云南中医学院药学院,云南昆明650500;云南中医学院药学院,云南昆明650500;云南中医学院药学院,云南昆明650500;云南中医学院药学院,云南昆明650500【正文语种】中文【中图分类】R284.1细胞色素P450(cytochrome P450)广泛存在于动物、植物、细菌、真菌等细胞内[1]。
是一类与内质网、线粒体、质体高尔基体等细胞器结合的以血红素为辅基的B族细胞色素超基因家族蛋白酶，由于还原态P450与一氧化碳结合后在450nm处有一吸收峰而得名。
细胞色素P450基因家族在植物体内担当着相当重要的功能，在植物体中催化着多种初级代谢反应和次级代谢反应，主要表现在催化次生代谢产物的合成和降解外源化学药物毒性的功能。
迄今为止，利用缺失功能突变体法、差异筛选法、抗体或探选cDNA 文库、同源序列法等方法已成功地分离了多个P450基因，部分P450基因功能已经被鉴定[2]。
植物细胞色素P450能在温和的条件下将底物中反应惰性的碳氢键氧化的单加氧酶。
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. BiochemBiophys Res Commun, 266 (3): 690~698.[2] Nelson D R, Kaymans L, Kamataki T, et al. P450superfamily:update on new sequence, gene mapping, accession numbers andnomenclature [J]. Pharmacogenetics, 1996, 6:1-42.[3] Ortiz de Montellano PR. Cytochrome P450: structure,mechanism, and biochemistry [M], 3rd ed. Kluwer Academic/Plenum Press, New York, 2005, 183-245.[4]Frear DS, Swanson HR, Tanaka FS. N-Demethylation ofsubstituted 3-(phenyl)-1-methylureas: isolation and characterization of a microsomal mixed function oxidase from cotton. Phytochemistry, 1969, 8(11): 2157–2169. [5] Paquette SM, Bak S, Feyereisen R. Intron-exon organizationand phylogeny in a large superfamily, the paralogous cytochrome P450 genes of Arabidopsis thaliana. DNA Cell Biol, 2000, 19(5): 307–317.[6] Murphy PJ, West CA. The role of mixed function oxidases inkaurene metabolism in Echinocystis macrocarpa Greene endosperm. Arch Biochem Biophys, 1969, 133(2): 395–407.[7] Li LY, Cheng H, Gai JY, Yu DY. Genome-wide identifycationand characterization of putative cytochrome P450 genes in the model legume Medicago truncatula. Planta, 2007, 226(1): 109–123.[8] Lew FL, West CA. (-)-kaur-16-en-7β-ol-19-oic acid, anintermediate in gibberellin biosynthesis. Phytochemistry, 1971, 10(9): 2065–2076.1.1.2细胞色素P450结构特征在细胞色素P450超基因家族中，不同成员之间在氨基酸序列上具有高度的变异性，但其空间结构上却保持较高的相似性，P450蛋白三级结构主要由C端的α-螺旋结构和N端的β-折叠结构组成[1,2]。
植物细胞色素P450的研究进展
细胞色素P450(cytochrome P450,简称P450)是一类以血红素为辅基的B 族细胞色素超家族蛋白酶,是血红素蛋白大家族中极其重要的一员,通常与内质网、线粒体、质体、高尔基体等细胞器膜结合,分布在生命进化过程中的所有分支。
之所以命名为P450是因为还原态P450与一氧化碳结合后在450nm 处有一吸收峰。
因其能插入一个氧原子到疏水性分子而使它们变得更具有活性或者亲水性,所以又被称为单加氧酶(mixed-function oxidase ,简称MFO)[1]。
最早于1958年在大鼠肝微粒体中被发现。
1969年,D.S Frear 首次在植物(棉花)中发现了它的存在。
至此之后,大量的研究报道表明在包括小麦[2]、蓖麻[3]等许多植物中也均有P450的出现。
细胞色素P450作为植物中最大的家族蛋白在植物体内起着重要作用。
随着细胞色素P450的蛋白组成及结构等生化特性日趋明朗,研究学者们逐步将研究方向转移到它所参与的生物体内相关代谢途径和催化反应等方面。
那么,利用现代生物技术手段,越来越多的CYP450被成功的克隆分离及外源表达,这大大加快了阐明植物次生代谢途径机制及关键酶基因功能的研究进展。
本文就目前CYP450研究的现状,着重对近年来CYP450的分离及其在所参与的生物合成代谢途径中的功能和表达的研究进展进行了综述。
1植物细胞色素P450的分类P450基因是一个古老的超基因家族,通常根据基因编码氨基酸序列的相似性及系统进化关系对P450进行分类和命名。
在试图确定新发现的P450基因与已知P450基因是否为同一家族时,主要看二者氨基酸序列比对时一致性的比例,若大于40%则它们属于同一个家族,否则属于一个新的家族;若大于40%但小于55%,则它们属于同一家族的两个不同的亚家族;若大于55%,则它们属于同一亚家族。
其等位基因氨基酸序列的同源性不小于97%[4]。
植物的第一个P450cDNA 是CYP71A1,这是1990年由Bozak,K.R.,Yu.H.[5]等在鳄梨中分离的和成熟相关的基因。
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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 P450enzymes and their relationship with xenobioticsLiu 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 ControlOct .,2001蛋白质[4]。
因为P450酶系在生物体中具有重要的功能———对许多内源性和外源性的化学物质尤其是对环境有害化学物质存在氧化代谢作用,而受到广泛的重视[4]。
近年来,每年发表的有关P450的研究论文已超过2000篇,也是近年来国际学术界的研究焦点之一[5—7]。
本文就植物P450的研究现状及其与外来物质的关系作简要的综述。
1 植物P 450的发现及组分P450酶系的研究已有40多年的历史。
自1958年首次报道大鼠肝微粒体上存在P450之后,1969年Frear D.S.等人[8]首次报道了植物(棉花)中也存在P450。
大量关于植物P450的研究报道相继出现,在小麦[9]、蓖麻[10]等许多植物中均发现P450。
高等植物由于细胞壁不易破碎,酚类物质、色素物质(叶绿素、类胡萝卜素)等干扰物质含量高,蛋白水解酶、脂肪酶、过氧化物酶等水解酶活性高,以及P450含量低和不稳定等特点,再加上缺乏医学研究的刺激作用,致使植物P450研究进展极为缓慢,远远落后于动物及微生物[11]。
近年来,随着分子生物学方法和技术的日臻改进,以及科学家的不断努力,以小麦、大豆和薯类为模式植物的研究已向纵深发展,研究内容已深入到基因表达、调控水平[12]。
P450单加氧酶是一个多酶复合体,由原卟啉Ⅸ(protoporphyrin )和底物特异的脱辅基蛋白(apoprotein )组成,血红素的结合是通过碳(C )末端的半胱氨酸来完成的。
具体地说,它是由P450、还原性辅酶Ⅱ(NADPH )2P450还原酶、细胞色素b 5、还原性辅酶Ⅰ(NADH )2细胞色素b 5还原酶和磷脂成分组成[3,4,11]。
后者提供了疏水环境和热稳定结构。
植物P450均含有上述组分,但其细胞色素b 5含量远远高于P450,而且前者是一个b 型细胞色素复合体[11]。
植物P450是分子量约为55KD (40—60KD )、结构类似的一族血红素2硫铁蛋白(heme 2thiolate protein ),其活性需要分子态氧、NADPH 和NADPH 2P450还原酶[11,13]。
催化的总反应为:RH +NADPH +H ++O 2 ROH+NADP ++H 2O其中RH 是底物,ROH 是氧化产物。
在植物多功能氧化酶反应中,P450起末端氧化酶的作用,它不仅负责与氧分子结合,活化氧,而且有底物结合位点,故决定酶的专一性;还原型P450可与CO 竞争性结合而成为六配体,活性降低,其最大吸收由λ420nm 转入λ450nm ,而λ450nm 的光照可逆转CO 的抑制作用[3,13]。
当植物P450酶长期暴露于O 2或高温或(和)用去污剂(如胆酸钠、Triton 2X 2114)增溶而转化为无活性状态的P420时,微粒体氧化酶的活性大致成比例地减少。
所以,P420实际是一种失活的P450[11,13]。
研究表明,绿豆微粒体组分中,P420含量远远大于P450,两者之比高达6∶1。
活体测定结果与上述比例相似[14]。
P450具有底物诱导光谱和CO 结合光谱。
按照植物P450酶系的底物诱导光谱的特点将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种类型[15]。
Ⅰ型P450酶与底物结合在λ420nm 有最小吸收,在λ390nm 有最大吸收,底物的结合会导致蓝移;Ⅰ型结合光谱首先在以色列菊芋[15]和土豆[16]微粒体制备液中观察到,其光谱变化原因是由于底物结合于血红蛋白,从而导致其第6配基的消失,其结果是血红蛋白的自旋状态从低旋转化为高旋状态。
Ⅱ型P450酶与底物的结合在λ430nm 有最大吸收,在λ400nm 有最小吸收,底物的结2 环境污染治理技术与设备 2卷 合会导致红移;Ⅱ型结合光谱已在以色列菊芋[15]和花椰菜[17]微粒体中观察到,苯胺和各种咪唑类化合物均可结合于血红蛋白第6配基的相应位置,但仍保持其低旋状态的特性[11]。
Ⅲ型P450与底物结合的复合体在λ420nm有最大吸收,在λ390nm有最小吸收,即与Ⅰ型P450酶恰好相反。
Ⅲ型光谱变化的原因目前仍不十分清楚,可能是P450血红蛋白处于由高旋向低旋的过渡状态[15]。
NADPH2P450还原酶也是植物多功能氧化酶的一个重要组分,这已从以色列菊芋P450酶系的重组试验中得到直接证明[4,11]。
这是一个黄素蛋白,也位于滑面内质网膜上。
从免疫抗体的研究中也表明,来源于不同组织的NADPH2P450还原酶的抗体可完全抑制以色列菊芋微粒体肉桂酸羧化酶(C4H)活性及其他植物P450单加氧酶活性。
其分子量约为78—82KD,每一分子含有二分子的黄素腺嘌呤二核苷酸,低于此分子量范围的蛋白认为是被部分分解的产物[4,11]。
后者仍能够还原外源的细胞色素C,但不再具有还原P450的能力。
目前认为NADPH2P450还原酶在P450酶系中主要起电子传递体的作用,从NADPH将一个或二个电子传递给P450。
有试验表明,它也是电子从NADH流向P450传递链中的基本组分[4,11]。
NADPH2P450还原酶虽然在植物P450酶系中起重要作用,但尚未有它单独影响氧化代谢作用的报道。
2 植物P450的多样性2.1 植物P450底物的多样性P450酶系可能是自然界中最具催化作用的生物催化剂,其催化的底物范围很广,如多环芳烃(PAHs)、多氯联苯、有机氯等环境毒物、药物、有机染料、植物次生物质等。
这些物质的化学结构可以是极性的,也可能是非极性的[7]。
人类制造的20多万种环境化合物质可能都是P450的底物,其中许多可能是P450不同同工酶的诱导剂或抑制剂。
有些P450对底物有高度选择性,而其他P450具有重叠的底物专一性。
植物P450均具有上述特性,而且其催化的底物范围可能比动物宽得多[11,13]。
2.2 植物P450功能的多样性总体来讲,P450可以催化成千上万的反应,甚至对具有相似化学结构的底物也表现出多种反应类型。
P450在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,因此被称为单加氧酶系或羟化酶或复合功能氧化酶(mixed2function oxidase,简称MFO)[4]。