P450 1A1蛋白生物信息学分析

2018年11
月
P4501A1蛋白生物信息学分析
易灵（成都市实验外国语学校，四川成都610000）
摘要：CYP1A1基因编码细胞色素P4501A1蛋白。

该蛋白是重要的活化多环芳烃类致癌物的主要酶类。

本文对P4501A1蛋白的基本特性进行了初步预测和分析。

通过分析其氨基酸的组成表明P4501A1蛋白组成比例最高的为亮氨酸，占比10.2%。

疏水性分析表明P4501A1蛋白整体呈现为亲水性。

利用PSORT 对其进行亚细胞定位表明P4501A1主要分布于细胞质中，这与大多数蛋白的分布一致。

其后采用同源建模方法，构建了P4501A1的三级结构模型，从预测结果来看，P4501A1蛋白主要以α-螺旋为其主要结构。

这些结果是对P4501A1蛋白的初步分析，为更进一步地了解P4501A1蛋白提供了帮助。

关键词：P4501A1蛋白；氨基酸性质；蛋白结构；亲疏水性P4501A1蛋白是重要的活化多环芳烃类致癌物的主要酶
类。

被激活的P4501A1能将多种环境中的有机物质如多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons ，PAH ）转化为细胞毒素或其他致癌物质，从而增加癌症发生的危险。

研究表明，P4501A1与多种癌症的发生有关。

国内外的众多研究显示P4501A1的突变型与野生型相比有更高的酶接触反应活性和癌症可诱导性，从而增加肝癌、肺癌、乳腺癌、食道癌、前列腺癌等疾病的危险度[1]。

细胞色素P450酶（CYP450）是细胞内重要的Ⅰ相代谢酶，在致癌物的活化和解毒过程中起着重要的作用。

它作为一种微神经元体细胞酶与一些致癌物质的生物激活有关，例如苯并芘[benzo(a)pyrene]。

同时，P4501A1易于被2,3,7,8-四氯二苯-对-二恶英（2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin ，TCDD ）和多环的芳香族化合物所诱变，包括3-甲基胆蒽等实验室用致癌物质。

目前的动物实验表明，P4501A1的表达与多环芳烃受体（AhR ）和芳烃受体核转运蛋白（AhR Nuclear Translocator ）的激动剂，以及上游刺激因子1（Upstream Stimulatory Factor1，USF1）的拮抗剂有关。

同时，P4501A1通过C2羟基化作用参与雌激素的代谢活动[2]。

本研究通过氨基酸组成分析，疏水性分析、亚细胞定位预测以及三级结构预测对P4501A1蛋白的序列特征与蛋白质的结构进行了初步分析，以对其有更进一步的认识。

1蛋白序列获取与分析方法
1.1P4501A1蛋白序列
人与其它物种的P4501A1蛋白氨基酸序列从uniprot[1]上下载。

人P4501A1蛋白序列如下：>tr|A0N0X8|A0N0X8_HUMAN Cytochrome P450OS=Homo
sapiens OX=9606GN=P4501A1PE=2SV=1
MLFPISMSATEFLLASVIFCLVFWVIRASRPQVPKGLKNPP ⁃GPWGWPLIGHMLTLGKNPH
LALSRMSQQYGDVLQIRIGSTPVVVLSGLDTIRQA ⁃LVRQGDDFKGRPDLYTFTLISNGQS MSFSPDSGPVWAARRRLAQNGLKSFSIASDPASST
⁃
SCYLEEHVSKEAEVLISTLQELMAG PGHFNPYRYVVVSVTNVICAICFGRRYDHNHQELLSLVN ⁃LNNNFGEVVGSGNPADFIPIL
RYLPNPSLNAFKDLNEKFYSFMQKMVKEHYKTFEKGHIR ⁃DITDSLIEHCQEKQLDENANV
QLSDEKIINIVLDLFGAGFDTVTTAISWSLMYLVMN
⁃
PRVQRKIQEELDTVIGRSRRPRLS DRSHLPYMEAFILETFRHSSFVPFTIPHSTTRDTSLKGFYIP ⁃KGRCVFVNQWQINHDQKL WVNPSEFLPERFLTPDGAIDKVLSEKVIIFGMGKRKCIGET⁃IARWEVFLFLAILLQRVEF
SVPLGVKVDMTPIYGLTMKHACCEHFQMQLRS 1.2方法
1.2.1P4501A1序列特征分析
利用Bioedit 软件进行P4501A1的组成分析，通过计算每个氨基酸出现的频率统计蛋白的组成成份。

使用Kyte-Doolittle Hydropathy Plots 方法预测蛋白疏水性、亲水性。

其原理是为每个氨基酸给出一个hydrophobicity score 4.6～-4.6。

分数越接近4.6，疏水性越强，反之，则亲水性越强。

1.2.2P4501A1空间结构
SWISS-MODEL[4]数据库是一个蛋白质3D 结构数据库，其
收录的蛋白质结构都是使用SWISS-MODEL 同源建模方法（ho⁃
mology-modelling ）得来的。

用户还可以使用SWISS-MODEL 构
建模型。

对结构模型的注释信息包括功能信息以及与其它数据库的交叉链接。

同源建模法预测蛋白质三级结构。

待测蛋白质序列出发搜索蛋白质结构数据库得到许多相似序列，确定其中一个(或几个)作为待测蛋白质序列的模板待蛋白质序列与选定的模板进行再次比对、建模。

利用能量最小化原理使待测蛋白质侧链基团处于能量最小的位置。

1.2.3蛋白定位分析
利用POSRT 工具对P4501A1亚细胞定位进行预测。

此软件可以从氨基酸的序列预测其细胞位置。

从不同细胞结构位置分析其含量，其中包括了细胞质，细胞骨架，细胞核，内质网，线粒体等细胞结构。

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2结果分析
2.1P4501A1蛋白AA 使用频率分析
使用Bioedit 对P4501A1蛋白进行了氨基酸组成成分分析。

从图一可以看到高于平均值的有：谷氨酸(GLU)，苯丙氨酸（PHE ），甘氨酸（GLY ），异亮氨酸（LLE ），脯氨酸（PRO ），精氨酸（ARG ），丝氨酸（SER ），缬氨酸（VAI ），亮氨酸（LEU ）。

其中，组成比例最高的为亮氨酸，占比10.2%，占比最低为色氨酸，为1.5%。

亮氨酸的功能主要有维持血糖浓度，调节蛋白质合成。

2.2P4501A1细胞空间定位分析
我们利用POSRT 工具对P4501A1亚细胞进行了预测。

结
果表示，P4501A1蛋白有39.1%位于细胞质，17.4%位于线粒体，17.4%位于细胞核，13%位于内质网。

相对于其它位置，P4501A1蛋白发挥功能主要在细胞质中，这与大多数蛋白的分布一致。

依据P4501A1的功能推测这可能与其能将多种环境
中的有机物质转化为毒素有关。

（见图二）
2.3P4501A1蛋白的亲水性分析
我们使用bioedit 中的使用Kyte-Doolittle Hydropathy Plots 方法预测了蛋白亲疏水性，图中以纵坐标为0的线为标准，上方为疏水，
下方为亲水。

横坐标表示氨基酸位点，纵坐标表示疏水性值。

由图三可分析得知其大体有4个亲水区间：30-75,
95-图一、P4501A1蛋白
AA 使用频率分析
图二、P4501A1细胞空间定位分析
图三、P4501A1的亲水性分析
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165,205-305-35-440。

其中325-375位显著亲水。

而1-29区
间显著疏水。

从整体分析来看P450
1A1蛋白表现为亲水性。

2.4P4501A1蛋白的空间结构模拟
图四、P4501A1蛋白三级结构预测
我们使用SWISS-MODEL对P4501A1进行了预测，
SWISS-MODEL是基于同源建模的方法进行蛋白质结构预测。

图中为使用RasMol软件对其预测的蛋白进行了wireframe、Rib⁃
bons、Strands和cartoons这4种不同的蛋白结构显示模式。

从预
测结果来看，P4501A1蛋白主要以α-螺旋为主要结构，α-螺旋
每一圈含有3.6个氨基酸残基，每个残基沿着螺旋的长轴上升
0.15nm。

除了α-螺旋外还存在一些无规则卷曲结构。

参考文献：
[1]庞莉萍，崔景荣，细胞色素P4501A1的研究进展，国外
医学.遗传学分册，2005，80-84.
[2]段诗悦，周文，李绍顺。

细胞色素P4501A1和1B1靶向
抗肿瘤前药研究进展，现代生物医学进展，2009，775-778.
[3]The UniProt C:Uniprot:The universal protein knowledge⁃
base.Nucleic acids research2017;45:D158-D169.
[4]Biasini M,Bienert S,Waterhouse A,Arnold K,Studer G,
Schmidt T,Kiefer F,Gallo Cassarino T,Bertoni M,Bordoli L,
Schwede T:Swiss-model:Modelling protein tertiary and quaternary
structure using evolutionary information.Nucleic acids research
2014;42:W252-258.
如何保证化工产品质量
检测的可靠性
刘英李金玉周佳麟（武汉软件工程职业学院、武汉
市药物增溶工程技术研究中心，湖北武汉430205）
摘要：我国化工产品的检测问题层出不穷，本文首先描
述了化工产品的检测。

接着，从化工产品检测人员不严谨、检
测设备不高端、检测流程不完备等方面，阐述了化工产品检测
中出现的问题，由此引出在化工产品检测中，应加强检测人员
监管、引入高端检测设备、完善检测流程，以此保障化工产品质
量检测的可靠性。

关键词：化工产品；质量检测；可靠性
近期，我国化工产品的检测问题受到全社会的共同关注，
越来越多的化工产品出现问题，导致用户人心惶惶，产品质量
安全，成为整个社会更加关注的最新话题，因此，在对产品进行
检测的过程中，应更加注重产品检测的过程和方法，对化工产
品的生产与研发要求也越来越高，对提升化工行业的质量要求
越来越高，有利于化工行业的发展。

1化工产品质量检测
目前，化工产品的质量检测，是从化工产品的生产方面，利
用特殊的仪器进行抽取样本，在对化工产品本身的质地不造成
任何危害的环境和温度下，对化工产品的质量、外观、内在、成
色以及环保程度等进行检测的行为方式。

在检测中，针对产品
的不同用途，会参照不同的标准进行检测，产品的指标决定着
产品的质量。

这种对化工产品的质量进行检测的行为方式，有
助于保证化工产品的质量，保证生产出的产品对人类生活没有
危害，因此，在生产生活中，很有必要对化工产品进行严格的检
测，以保证人们的生活不受到化工产品的危害。

在面对化工产
品检测问题时，每个相关人员都应该严肃认真的对待这项检测
流程，这不仅是对自己工作的尊重，更是对人类负责，对于恶意
破坏化工产品检测的行为，应当加以严厉惩罚，以儆效尤[1]。

2化工产品质量检测中出现的问题
2.1检测人员不严谨
在化工产品的日常质量检测时，由于监管的匮乏，加之社
会舆论监督机制的不完善，以及多数外行人员对于化工产品检
测专业知识的欠缺，导致化工产品的检测，往往掌握在少数人
的手中。

这少部分人员，拥有化工产品检测的专业知识，日常
化工产品的检测成为他们日复一日的生活，正因为如此，有部
分化工人员疲于工作，不了解化工产品的不合格对于人类的危
害，导致部分人员工作态度不认真，工作效率低下，工作中不注
意细节，严重中，可能在工作中出现纰漏，导致检测结果不准
确。

更有一些技术能力较弱的检测人员，恶意缩减检测流程，
检测结果不真实，最终导致检测说明的虚假，有可能导致使用104。