细胞色素P450研究进展.
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]。
细胞色素P450的代谢机制研究
细胞色素P450的代谢机制研究细胞色素P450（Cytochrome P450, CYP）是一类酶，广泛存在于人和动物的肝脏、肠道、肺、肾脏、心脏、脑组织及肾上腺等组织和细胞内。
这类酶一般参与生物体内外物质代谢的加氧反应，因此又称为微粒体加氧酶。
细胞色素P450酶在代谢药物、食物、激素、信号分子等方面发挥着非常重要的作用。
而研究CYP酶的代谢机制，则有助于进一步深入理解它的基本结构与功能，并可探寻它与各种疾病的关系。
本文即围绕这一主题开展，简要地介绍CYP酶的分类、结构和催化机制以及与药物代谢、肝脏疾病等方面的基础研究现状。
一、CYP酶的分类酶是具有特定催化作用的蛋白质分子。
与其他酶不同，CYP酶属于跨膜蛋白家族，分类很多，以希腊字母、数字及字母的组合命名，如CYP1A2、CYP2C9、CYP3A4等。
目前，已有超过50个人类CYP酶基因被鉴定出来，其中包括许多同源酶，其主要代表物质和作用如下表所示：表1. CYP酶的分类、代表物质和作用分类代表物质作用CYP1家族CYP1A1、CYP1A2、CYP1B1 代谢环境污染物、多环芳烃、芳香族胺、黄骆驼酮等CYP2家族CYP2A6、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP2E1、CYP2F1、CYP2J2、CYP2S1 代谢大部分药物、酒精、某些有机溶剂、胆固醇、维生素D3等CYP3家族CYP3A4、CYP3A5、CYP3A7 代谢50%以上药物，也参与类固醇激素、雌激素代谢CYP4家族CYP4A11、CYP4A22、CYP4B1、CYP4F2、CYP4F3、CYP4F12、CYP4F22、CYP4V2 参与物脂代谢、代谢外源物质、调节血压、分解血管紧张素 II、生物合成素A等在上表中，CYP3A4是目前已知的最重要的药物代谢酶，能够代谢了50%以上的常用药物。
而CYP2D6、CYP2C9、CYP2C19也是较为常见的药物代谢酶。
二、CYP酶的三维结构CYP酶是一种单体酶，由约500个氨基酸组成。
中药对细胞色素P450影响的研究进展
中药对细胞色素P450影响的研究进展中药是我国特有的一种治疗手段，已经被广泛应用于临床治疗。
其中，很多中药的功效是通过影响细胞色素P450（CYP）代谢途径来实现的。
CYP是一个大家族的细胞蛋白，它们广泛参与生理代谢和解毒，也是大多数药物的代谢酶。
因此，了解中药对CYP的影响，对于临床应用中药的安全和有效性具有非常重要的意义。
1.中药对CYP影响的分类根据不同中药成分和作用机制，可以将中药对CYP影响分为抑制、诱导、竞争和不影响4种。
抑制是指中药成分能够抑制CYP催化某些底物的代谢。
诱导是指中药成分能够增加CYP的表达和活性。
竞争是指中药成分能够与某些底物竞争结合到CYP上，抑制底物的代谢。
不影响是指中药成分对CYP没有影响。
2.CYP的代谢途径CYP按其作用对象和催化基团的不同，可以分为CYP1、CYP2和CYP3等家族。
其中CYP3家族是最广泛参与药物代谢的家族。
CYP代谢药物的过程可以分为两个步骤：首先，药物分子与CYP结合并被氧化，形成药物的代谢产物；然后，这些代谢产物被肝脏和肾脏等器官清除出体外。
3.中药对CYP影响的机制抑制CYP的机制可以分为竞争性、非竞争性和混合性。
竞争性抑制是指中药成分与底物在CYP上竞争结合，导致底物的代谢降低。
非竞争性抑制是指中药成分能够直接与CYP结合，导致CYP活性降低。
混合性抑制是指中药成分能够与CYP和底物同时结合，导致底物的代谢和CYP活性都降低。
诱导CYP的机制可以分为转录和转译两个层面。
转录指的是中药成分能够增加CYP基因的表达量。
转译指的是中药成分能够增加CYP的翻译量和稳定性。
4.中药对CYP的临床意义临床应用中药时，需要考虑它对CYP的影响。
如果中药成分能够抑制CYP，会导致药物的代谢减缓，从而容易导致药物毒性和不良反应的发生；如果中药成分能够诱导CYP，会导致药物的代谢加速，降低药效。
因此，选择中药时需要考虑其对CYP的影响，以充分发挥其治疗作用，并保证安全性和有效性。
细胞色素P450与心血管疾病的研究进展
细胞色素P450与心血管疾病的研究进展心血管疾病已成为世界上发病率最高的疾病之一。
想要减少心血管疾病的发病率，明确心血管疾病的发病机制尤其重要。
近年来越来越多的研究表明，细胞色素P450（Cytochrome 450 enzymes，CYP）在心血管疾病的发病过程中起重要作用。
并且研究表明CYP的表达在心血管疾病的发作和进展过程中起到保护性作用，现就其研究进展作一综述。
细胞色素P450（Cytochrome 450 enzymes，CYP）是一种末端加氧酶超家族。
其主要位于微粒体和线粒体中，这些酶参与代谢活化或失活大多数类型的激素、药物以及毒素。
不同亚型的CYP在生物转化、药物代谢、解毒等方面存在着差异性。
这种差异性取决于CYP基因多态性导致所编码的酶的表达及活性改变。
然而，CYP表达也很大程度上受其他因素的影响，如药物、激素、发展、饮食和细胞因子等。
因此，要想对CYP做深入研究就必须要考虑之前所述等相关因素。
CYP最初发现于肝脏中，其生物转化、药物代谢、解毒等方面已经有了许多广泛深入的研究。
而心脏需要为身体提供丰富的血流，其泵血需要大量的能量，来源主要是心肌细胞线粒体产生的，CYP在心脏的代谢过程中起到重要作用。
近年来心脏CYP家族中的成员的功能逐一被发现，并且与心血管相关疾病密切相关的亚型也成为研究热点。
1 CYP在心血管疾病中的作用1.1 CYP与缺血再灌注和心肌梗死心肌梗死是已成为发病率和死亡率最高的疾病。
虽然缺血再灌注后可以减少心肌损伤程度，但再灌注的同时可以导致组织损伤后活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）生成增加。
最近，CYP已被证明与局部缺血再灌注损伤有关。
心肌细胞中细胞色素P450 2J2（CYP2J2）的表达对缺血再灌注起保护作用，内皮CYP2C8表达增加ROS的生成，这反过来又增加冠状动脉血管收缩，减少左心室功能恢复并增加梗死面积[1]。
CYP2E1主要在线粒体中表达，多项研究表明其通过氧化应激等生成ROS参与细胞凋亡的过程，缺血再灌注导致组织缺氧后线粒体中的CYP2E1过表达增加氧化应激从而生成更多的ROS对心肌产生损伤[2-4]。
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 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。
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。
细胞色素P450酶系体外药物代谢研究方法进展
８ ｌ
・ 研 究进 展 ・
细胞色素 Ｐ ４ ５ ０酶 系体 外 药 物代 谢 研 究方 法 进展
于 敏 ，张双 庆 ， 闻 镍 ，李佐 刚 （ 中国食品药品检定研究院食品药品安全评价研究所，
北 京 １ ０ ０ １ ７ ６ ）
中图分 类号 ：Ｒ ９ ６ ５
Ｉ ｎ Ｖｉ ｔ ｒ ｏ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ Ｃｙｔ ｏ ｃ ｈｒ ｏ ｍｅ Ｐ４ ５ ０ ｆ ｏ ｒ Ｄｒ ｕ ｇ Ｍ ｅ ｔ ａｂ ｏ ｌ ｉ ｓ ｍ
Ｙｕ Ｍ ｉ ｎ， Ｚｈａ ｎ ｇ Ｓｈ ｕａ ｎ ｇｑ ｉ ｎ ｇ ， Ｗ ｅ ｎ Ｎｉ ｅ ａ ｎｄ Ｌｉ Ｚｕｏ ｇ ａ ｎｇ
摘要：
目的 综述 细胞 色素 Ｐ ４ ５ ０（ Ｃ ＹＰ ４ ５ ０ ）酶 影 响 药物代 谢 的体 外研 究方 法 。方 法 参 考 国 内外 文献 ，
对 与 药物代谢 相 关的 Ｃ ＹＰ 酶 亚 型 、Ｃ ＹＰ酶 种 属 差 异 、 Ｃ Ｙ Ｐ 酶 体 外 反 应 体 系 、 药物 主 要 代 谢 酶 的 确 认 方 法
这是造成代谢种属差异的主要原因因此我们不能完全用动物p450酶来代替人的p450酶进行研究具体的cyp酶亚型见表1p450酶的性别差异在大鼠体内表现最为明显现已发现雌雄大鼠体内p450同工酶的组成有明显的质和量的差异某些药物在雌雄大鼠体内的主要代谢途径和代谢产物可能是不同的因而造成其在雌雄大鼠体内的毒性也存在明显的差异这值得引起临以两 种 方式被 清 除 ：一 种
要 的有 葡 萄 糖 醛 酸 转 移 酶 、谷 胱 甘 肽 一 Ｓ 一 转移 酶 、 磺 基 转 移 酶 和 乙 酰 基 转 移 酶 等 。在 上 述 的 代 谢 反应 中，由 Ｐ ４ ５ ０酶 所 催 化 的 Ｉ相 反 应 是 药 物 在
植物CYP450家族研究进展
植物CYP450家族研究进展一、本文概述植物细胞色素P450（CYP450）家族是一类重要的生物催化剂，以其广泛的底物多样性和催化功能在植物代谢中发挥着核心作用。
这些蛋白质通过其独特的血红素结合域，利用单加氧反应催化多种生物合成和生物转化过程，从而参与植物的生长、发育、防御和响应环境胁迫等关键生命活动。
近年来，随着基因组学和蛋白质组学技术的快速发展，植物CYP450家族的研究取得了显著进展，本文旨在概述这一领域的研究现状、重要发现以及未来趋势。
在本文中，我们首先回顾了植物CYP450家族的基本结构和功能特点，包括其命名规则、分类以及典型的催化机制。
接着，我们重点介绍了几个具有代表性的植物CYP450家族成员，它们在植物次生代谢、激素合成、抗药性和胁迫响应等方面的应用。
我们还探讨了植物CYP450家族在农业和植物生物技术中的潜在应用，如提高作物产量和品质、改善植物抗逆性以及开发新型生物农药等。
我们展望了植物CYP450家族未来的研究方向和挑战，包括深入解析其结构和功能关系、发掘新的家族成员和催化机制、探索其在全球气候变化和生态系统中的作用等。
本文旨在为植物学、生物化学、农业科学和药物研发等领域的学者和研究人员提供一个全面而深入的视角，以促进植物CYP450家族研究的进一步发展和应用。
二、植物CYP450家族的基本特征植物CYP450家族是一类重要的生物催化酶，具有多种催化功能，广泛参与植物生长发育、次生代谢、激素合成和解毒等多种生理过程。
这一家族的基本特征主要体现在其结构、功能多样性和调控机制上。
从结构上看，植物CYP450家族成员通常具有一个高度保守的血红素结合域，这是其催化功能的关键。
不同的CYP450成员还具有不同的N端和C端结构域，这些结构域决定了酶的底物特异性和催化活性。
植物CYP450家族的功能多样性是其另一个显著特征。
根据底物类型和催化反应的不同，植物CYP450可以分为多个亚家族，如P450-P450-P450-90等。
细胞色素P4503A4 酶的研究进展
２０１９年１１月下综 述细胞色素Ｐ４５０３Ａ４酶的研究进展陈鑫武警安徽省总队医院药剂科，安徽 合肥230001【摘要】细胞色素P4503A4(CYP3A4)在体内生物转化过程中起着至关重要的作用，是肝脏中重要的药物代谢酶。
CYP3A4酶的活性或含量的变化直接影响在体内代谢的药物的有效量和作用持续时间，并且与药物的功效和安全性密切相关。
因此，了解药物诱导或抑制CYP3A4的可能性是药物研究中不可或缺的研究内容。
本文回顾总结了近年来CYP3A4酶与药物的相互作用以及药物对CYP3A4酶的作用程度的测定方法。
【关键词】CYP3A4酶；诱导/抑制；药物相互作用[中图分类号] R969 [文献标识码] A [文章编号] 2096-5249(2019)22-0202-02肝脏是药物代谢的主要器官。
在参与肝脏药物代谢的I 期和II期代谢酶中，CYP450酶是最为重要的，其参与代谢超过90％的药物[1]。
而CYP3A4占CYP450酶的50％以上，且许多药物具有诱导或产生该酶的重要特性。
其中化学异物(包括药物)可以通过诱导CYP3A4酶使得其含量和活性显著增加，同时许多药物及外源性化学异物可选择性地抑制CYP3A4，导致其活性降低，从而影响该酶底物的代谢[2]。
1 CYP3A4与药物代谢已明确的人类CYP3A酶系包括CYP3A3，CYP3A4，CYP3A5和CYP3A7四种亚型，其中，CYP3A4是临床研究中常用的最重要的代谢酶之一，主要分布在肝脏和小肠，在许多内源性和外源性药物代谢中起重要作用。
其具有广泛的底物覆盖范围，如抗生素如红霉素、克拉霉素，镇痛药芬太尼，催眠药地西泮，抗惊厥药卡马西平，抗真菌药酮康唑等。
经过参考多篇文献发现，实验中常用的底物是咪达唑仑、氨苯砜、非那西丁等。
2 与CYP3A4相关的药物相互作用临床上有约50%左右的药物经CYP3A4代谢酶进行代谢，因其底物覆盖面宽，对口服药物产生首过效应也具有影响，从而会造成药物间相互作用。
植物细胞色素P450的研究进展
植物细胞色素P450的研究进展作者：汪思远蒋世翠王康宇王义张美萍来源：《吉林蔬菜》 2014年第4期汪思远蒋世翠王康宇王义张美萍（吉林农业大学吉林·长春 130118）摘要：细胞色素P450(CYP450)是动植物及微生物体内一类超基因家族编码的单加氧酶，参与多种催化反应，在生物防御方面具有重要作用。
近年来，利用现代生物技术和新一代测序手段及生物信息学分析方法，对参与相关生物代谢合成途径中的CYP450进行了分离、筛选及功能鉴定，进一步阐明了CYP450在植物体内相关代谢途径中的催化机制。
本文对植物细胞色素P450（CYP450）基因的分离，在皂苷生物合成、苯丙烷类物质代谢和芥子油苷及IAA生物合成中的功能和表达，以及在人工合成物质的解毒功能及应用等方面的研究做了简要综述。
关键词：细胞色素P450 植物次生代谢表达调控Research Process of Cytochrome P450 in PlantWANG Si-yuan，JIANG Shi-cui，WANG Kang-yu，WANG Yi，ZHANG Mei-ping（Jilin Agricultural University,Changchun 130118,China）Abstract：Cytochrome P450s are a diverse array of mixed-function oxidas in animal，plant and bacteria which consist of a gene superfamily.Theyplay an important role in preventing the plants from injury bycatalyzing many kinds of reactions.Several candidate CYP450s that might be involved in ginsenoside biosynthesis have been discovered，screening and functional identification by the modern biotechnology and next generation sequencing technology and bioinformatic analysis in previous studies，further elucidate in the relevant CYP450 catalytic mechanism of metanolic pathways in plants.This article summarized gene isolation，function and expression of ginsenoside biosynthesis pathway briefly，phenylpropanoid metabolic pathway and glucosinolates and IAA biosynthesis pathway,and research in the detoxification function and application of synthetic substances.Key words:Cytochrome P450，Plant secondary metabolism，Expressionregulation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。
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的研究进展
细胞色素p450的研究进展摘要：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。
特别是在环境保护方面的作用。
关键字：p450 结构功能降解环境保护New Progress In Studies On Cytochrome-P450 Abstract:Cytochrome p450 is one kind of heme-containing monooxygenases and is widespread in the biosphere. It is inolved in many important biological responses in a variety of organisms ,such as biosynthesis of steroid hormonesand fat-soluble vitamin metabolism and drug metabolism . In combination with recent p450 studies,the paper summayscytochrome P450’s biostribution, structural characteristics, function, degradation and some of its applications. Particularly in the role of environmental protection.Keyword: p450 struction function degradation environmental protection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。
细胞色素P450酶在药物代谢和毒理学上的应用研究
细胞色素P450酶在药物代谢和毒理学上的应用研究细胞色素P450酶是一种重要的药物代谢酶，也是毒物代谢酶。
其在肝脏细胞中广泛存在，并参与调节人体内外物质的代谢。
细胞色素P450酶在药物代谢中具有重要的作用，也是药物毒理学研究不可或缺的一环。
一、细胞色素P450酶对药物代谢的影响药物在人体内的代谢主要分为两个阶段：先是体内的相对不活性化学反应，涉及细胞色素P450酶和其他药物代谢酶。
随后，这些代谢产物会被排泄出体外。
细胞色素P450酶对药物的代谢具有多样性，这主要取决于酶的组成、亲和力和数量。
因此，通过对细胞色素P450酶的研究可以识别药物代谢的影响因素。
二、细胞色素P450酶与药物副作用药物代谢发生的问题可能会导致药物副作用。
细胞色素P450酶的活性水平可以影响药物的代谢过程，因此细胞色素P450酶在药物副作用的发生机制中具有重要作用。
许多药物会抑制或诱导细胞色素P450酶的活性，这就需要对药物治疗过程中的副作用进行明晰的监测。
三、细胞色素P450酶在毒理学中的研究进展毒物代谢重要的机制是细胞色素P450酶介导的氧化反应，这也是毒物代谢产生活性代谢物的主要途径。
细胞色素P450酶介导的代谢可以导致毒物的激活和解毒，其中前者对人体的危害更大。
在毒物代谢研究中，通过评估毒物对细胞色素P450酶的影响，可以识别毒物代谢的影响因素。
四、细胞色素P450酶在药物治疗个体化中的应用药物代谢水平的差异可能导致药物疗效差异。
由此识别患者特定的细胞色素P450基因型和对药物反应的影响就显得尤为重要。
通过对个人的细胞色素P450基因型和其与药物代谢之间关系的研究，可以实现更好的药物治疗个体化，并减少不良反应的发生。
细胞色素P450酶在药物代谢和毒理学上的应用研究具有广泛的应用前景。
其研究结果将为更好的药物治疗和毒物危害预防提供理论和实践基础。
细胞色素P450酶的功能及调控研究
细胞色素P450酶的功能及调控研究细胞色素P450酶是一类广泛存在于生物体内的酶，其主要功能是催化生物体内的外源性化合物或内源性代谢产物的氧化反应，从而使其变为更容易排泄的水溶性物质。
这些化合物包括药物、有毒化学物质和内源性代谢产物等。
细胞色素P450酶的存在和功能对于生物体代谢和解毒都具有重要意义。
一、细胞色素P450酶的分类和结构细胞色素P450酶是一个庞大的酶家族，目前已发现约30科、300多种不同的细胞色素P450酶，其中大部分在动物和植物中发现。
细胞色素P450酶的分类有很多方法，一般采用氨基酸序列的相似性和功能性来进行分类。
细胞色素P450酶的分子结构也非常复杂，其突出的结构特点是一个由100~500个氨基酸组成的多肽骨架，其中包括一个含有铁离子的血红素环结构。
这个血红素基团是细胞色素P450酶的活性中心，其周围还有一系列功能性簇组成，这些簇的存在对于酶的催化活性具有很大的影响。
二、细胞色素P450酶的功能及作用机理细胞色素P450酶的催化作用主要包括氧化、去氢和去氧等反应。
这些反应需要一个可逆的电子传递体系来提供电子，从而使血红素基团中的铁离子能够被氧气还原并形成氧化还原中心（Fe-O2）。
细胞色素P450酶的生理作用非常广泛，主要包括药代动力学、药物相互作用和毒性代谢等方面。
其中，药代动力学是指药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄等过程，细胞色素P450酶在其中发挥着重要作用。
药物的代谢通常分为两步，首先是通过酶催化将药物转化为代谢产物，然后再通过肝脏、肾脏等主要器官排出体外。
细胞色素P450酶参与药物代谢的主要途径是通过氧化和去氢反应，从而使药物被转化为更容易排泄的水溶性代谢产物。
此外，细胞色素P450酶还可与其他酶如葡萄糖醛酸转移酶、N-乙酰转移酶等一同参与药物代谢过程，从而使代谢产物被更快、更彻底地排出体外。
三、细胞色素P450酶的调控细胞色素P450酶具有高度可塑性，其基因表达水平与酶活性都受许多内外因素的影响。
细胞色素P450酶的分子机制研究
细胞色素P450酶的分子机制研究细胞色素P450酶（CYP）是一类广泛存在于生物体内的酶，通过对化学反应的催化来进行有机物代谢。
在体内，CYP酶通常参与药物代谢和其他外源性化合物的代谢，因此对CYP酶的研究具有重要意义。
本文将讨论CYP酶的分子机制以及研究进展。
1. CYP酶的基本结构CYP酶是一种单一的蛋白质，其分子重量通常在50-60 kDa之间。
它由一个主要的结构域组成，这个域通常容纳约500个氨基酸残基。
此外，CYP酶还包含一个膜结合的N端区域，该区域通常包含5-10个氨基酸残基，并与膜上的磷脂结合。
CYP酶的催化反应发生在其活性中心的蜗牛壳中。
该壳位于蛋白质中央，并由4个氨基酸残基组成一个“铁蛋白”（heme）环，其中被配位的铁原子催化催化反应。
CYP酶通过与膜上的其他蛋白质相互作用，从而保持其在细胞膜上的立体构型和有效的活性水平。
2. CYP酶的催化机理CYP酶的催化反应是多步反应，包括电子传递和氧原子插入等过程。
这些过程通常在几纳秒时间尺度上完成。
在多数情况下，CYP酶对其底物进行氧化反应，其催化机理包括两个阶段：第一阶段为电子转移，它将电子从底物提供给铁蛋白中心，使铁蛋白离子化并与氧分子形成Fe-O-O单位，这是第二步催化反应所需的活性中间体。
第二阶段为氧原子插入反应，它将铁蛋白活性中心中的一分子氧分解成一个氧原子，它与底物中的一个氢原子结合形成水，同时其他氧原子与底物分子结合，形成重要的氧化底物。
通常，CYP酶与小分子底物一起结合，催化反应的速率会随着底物的浓度增加而增加。
然而，CYP酶的催化活性也取决于环境因素，如pH值，温度和离子浓度，这些因素可以增加或减弱其活性。
3. CYP酶的证据和研究进展CYP酶作为一种物种高度保守的酶，在细胞中很普遍。
因此，自20世纪50年代以来，学者们一直致力于对CYP酶的研究和发现。
目前，CYP酶已经被精细地研究，取得了丰硕的成果。
近年来，科学家们致力于研究CYP酶的分子机制，包括其催化机理、底物特异性和与环境因素的相互作用。
细胞色素P450基因家族在代谢调控中的作用研究
细胞色素P450基因家族在代谢调控中的作用研究细胞色素P450基因家族，在生物体内扮演着非常重要的代谢调控作用。
本文将从基本概念介绍、分子机制及其临床应用等方面进行论述。
一、基本概念细胞色素P450基因家族是一类高度保守且广泛分布的基因家族，包括了人类基因组中超过50个成员。
这些基因编码细胞色素P450蛋白质，它们在身体中的代谢和解毒过程中发挥着不可或缺的作用。
细胞色素P450基因负责调节人体内的药物代谢，内源性代谢产物，以及脂类代谢等生理过程。
细胞色素P450基因家族最初由David Nelson等人在1986年发现，基因分子量在50-60kDa之间，含有约500个氨基酸残基。
P450基因家族分为CYP1、CYP2、CYP3、CYP4等四个亚家族。
二、分子机制细胞色素P450基因家族活性中心是一种名为“hemme”的铁离子，这种离子与四个氮原子形成一种称为“porphyrin”的环。
P450基因家族的活性中心包含了一个可以接受氢离子的血红素O来供给活性中心氧原子的位置。
这种氧分子可以产生许多有机分子的氧化反应，从而保证了细胞活动的正常和健康。
细胞色素P450基因家族在身体代谢过程中的作用是通过与红蛋白、NADPH和Phosphate等不同成分组成的代谢酶一起协同完成的。
在P450参与的代谢过程中主要通过CYP酶系来完成代谢，通常的情况下，CYP3A4和CYP2D6等对药物的代谢起主要作用。
细胞色素P450基因家族还参与了激素的合成和代谢过程、脂类代谢以及内源性代谢产物的生成等生理过程。
三、临床应用临床上，对P450损伤或者活性变化的研究可以作为评价或预测药物代谢的标准。
因此，研究P450基因表达或者各个基因型对药物代谢的影响尤为重要。
通过研究各个基因型对药物代谢的差异，可以有效地制定个性化的用药方案，减少个体药效的差异，减少药物副作用和毒性。
P450基因家族的变异与人体的一系列代谢、解毒、激素合成以及脂类代谢等方面有关。
细胞色素P450底物的生物转化研究
细胞色素P450底物的生物转化研究细胞色素P450（Cytochrome P450，简称CYP）是一种广泛存在于生物体内的酶类蛋白质。
这种酶既具有氧化还原反应的能力，也具有催化药物代谢的作用，是最主要的药物代谢系统之一。
细胞色素P450酶对药物的代谢过程一直是医药学和生物化学研究的热点之一。
本文旨在介绍细胞色素P450底物的生物转化研究。
一、细胞色素P450的分类细胞色素P450可被分为两大类：家族A和家族B。
目前已经鉴定的CYP家族包括了人类、啮齿类、豚鼠、狗、鸟、鱼等多种生物，数量较多。
其中，CYP3A 家族是目前已知的生物体内最多、最广泛存在的CYP家族之一。
二、细胞色素P450底物的生物转化细胞色素P450对于底物的生物转化主要分为两个阶段：氧化和还原。
其中氧化是细胞色素P450最重要的代谢反应之一。
常见的细胞色素P450底物包括丙戊酸、盐酸伪麻黄碱、扑尔敏、麻黄碱等。
细胞色素P450底物的生物转化过程中，可以形成多种代谢产物。
这些代谢产物可能是活性代谢物，也可能是毒性代谢物。
因此，正确分析和鉴定细胞色素P450底物的代谢产物非常重要。
目前，主要采用液相色谱-质谱联用技术来鉴定细胞色素P450底物代谢产物，该技术具有高灵敏度、高特异性、高分辨率等优点。
三、细胞色素P450底物的生物转化研究细胞色素P450酶对药物的代谢具有重要的临床意义。
因此，对细胞色素P450底物的生物转化研究也是医学研究的重要方向之一。
目前，主要从以下几个方面来进行细胞色素P450底物的生物转化研究。
1. 定量分析：定量分析可以准确的测定细胞色素P450底物的代谢产物和亚代谢物的浓度，并能够评估其代谢反应的速度。
2. 毒性评估：细胞色素P450底物的代谢产物可能会产生毒性和损害作用，因此毒性评估是细胞色素P450底物生物转化研究的一个重要方面。
主要是通过对毒性代谢产物的检测和分析来确定其毒性。
3. 药物相互作用：药物相互作用会影响细胞色素P450底物的代谢反应。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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]。
与半胱氨酸相连接的血红素（heme）结合位点是诸多结构域中最为保守的活性中心，其主要螺旋k、螺旋I、螺旋C和“曲”（meander）等重要的保守区域组成[3]，如表1所示。
保守区域Conserved domains 特征序列Signaturesequences区域特征Conservedcharacteristic血红素结合域Heme binding domain FxxGxRxCxG/A是鉴定P450的主要特征,位于血红素近表面，含高度保守的半胱氨酸(cys)，提供亚铁血红素的第5个配体，亚铁血红素接受电子被还原后同CO结合，在450nm附近形成特征吸收峰。
螺旋C Helix C WxxxR是位于细胞色素P450N 端的保守序列，其中，色氨酸（Trp）和精氨酸（Arg）残基与血红素辅基丙酸负离子作用，与血红素形成电子拉链。
螺旋I Helix I(A/G)Gx(D/E)T(T/S)含有高度保守的苏氨酸（Thr），位于活性中心吡咯环B的上方，推测与氧分子或底物分子的结合有关。
螺旋K Helix K ExxR位于血红素近侧，谷氨酸（Glu）和精氨酸（Arg）完全保守，可能具有稳定核心结构的作用。
曲meander FxPE/DRF位于蛋白质近表面，没有特征性的二级结构，但该结构域三级结构相当保守[1]Chapple C.Molecular-genetic analysis of plant cytochromep450-dependent monooxygenases[J].Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol,1998,49:311.[2]Rupasinghe S,Schuler MA.Homology modeling of plant cytochromeP450s[J].Phytochem Rev,2006,5(2-3):473.[3]贺丽虹,赵淑娟,胡之璧,2008,植物细胞色素P450基因与功能研究进展,药物生物技术,15(2):142-147.1.1.3细胞色素P450的分类与命名随着越来越多的P450基因被识别和鉴定，为了方便研究和应用，Nerbert等[1]在1987年提出根据基因编码的氨基酸序列的相似度来划分细胞色素P450的家族和亚家族，后逐渐形成了一套统一的命名系统：以英文缩写CYP代表细胞色素P450，CYP后第一个数字为家族编号，其后的大写英文字母为亚家族编号，字母后的数字表示单个基因[2]。
对某一新发现的P450基因进行命名时，看其与已知P450的氨基酸序列的一致性，若二者大于40%，则它们属于同一个家族，否则该基因就属于一个新的P450家族；若大于40%而小于55%，则属于同一P450家族的两个不同的亚家族；若大于55%，则属于同一亚家族。
同源性不小于97%的归为等位基因[3]。
植物P450可分为10个簇（clans），和47个家族。
最大的一个簇被称为A-type植物P450集团，又称为71clan，其余9个簇被称为non-A-type植物P450集团[4]，如表2所示。
簇（Clan）家族（family）A-type CYP71ClanCYP71、CYP73、CYP75、CYP76、CYP77、CYP78、CYP79、CYP81、CYP82、CYP83、CYP84、CYP89、CYP92、CYP93、CYP98、CYP701、CYP703、CYP712、CYP736CYP51Clan CYP51CYP72ClanCYP72、CYP714、CYP715、CYP721、CYP734、CYP735non-A-type CYP74Clan CYP74CYP85ClanCYP85、CYP87、CYP88、CYP90、CYP707、CYP716、CYP718、CYP720、CYP722、CYP724、CYP728、CYP733、CYP86Clan CYP86、CYP94、CYP96、CYP704、CYP97Clan CYP97CYP710Clan CYP710CYP711Clan CYP711CYP727Clan CYP727[1]Nebert DW,Adesnik M,Coon MJ,Estabrook RW,Gonzalez FJ,Guengerich FP,Gunsalus IC,Johnson EF,Kemper B,Levin W (1987)The P450gene superfamily:recommended nomenclature.DNA6(1):1–11[2]Nelson DR,Koymans L,Kamataki T,Stegeman JJ,Feyereisen R,Waxman DJ,Waterman MR,Gotoh O,Coon MJ,Estabrook RW, Gunsalus IC,Nebert DW.P450superfamily:update on new sequences,gene mapping,accession numbers and nomenclature.Pharmacogenetics,1996,6,1–42[3]Chapple C.Molecular-genetic analysis of plant cytochromep450-dependent monooxygenases[J].Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol,1998,49:311.[4]Nelson DR,Werck-Reichhart D.A P450-centric view of plantevolution.Plant J,2011,66(1):194–211.1.1.4植物细胞色素P450参与的生物合成途径植物细胞色素P450酶系具有广泛的催化活性，在植物体内催化多种次级代谢反应，主要参与萜类、苯丙烷类、生物碱，脂肪酸、植物激素和生菁糖苷类等的合成和代谢反应；以及对杀草剂、杀虫剂、环境毒素等毒害化学物质等进行修饰，转化为非毒性物质，或为了抵抗外界的侵害而催化某些无毒性物质成为毒性化合物[1,2]。