难降解有机物对白腐真菌P450的诱导及P450的作用
细胞色素P450酶对外界化学物质的代谢分解作用
细胞色素P450酶对外界化学物质的代谢分解作用细胞色素P450酶（Cytochrome P450）是一个具有重要代谢作用的类似酶，广泛存在于各种生物的细胞中。
这种酶可以在生物体内发挥一项重要功能，即通过代谢和分解体内外的各种化学物质来保持生物体内化学环境的平衡。
尽管细胞色素P450酶的化学结构和代谢机制非常复杂，但是它在医学、化学和生物领域都是一个非常重要的研究对象。
细胞色素P450酶的分类细胞色素P450酶是一类非常复杂的酶，有多种不同类型和分子亚型。
这些酶根据它们的标准基因（CYP）编号进行命名和分类，其中大约有57种CYP基因，每种基因又有多种不同的亚型。
CYP基因主要分为两大类：家族和亚家族。
目前，已知有18个CYP家族和44个CYP亚家族。
每个CYP亚家族又根据不同的基因组成分成不同的CYP基因。
例如，CYP3A亚家族包括CYP3A4、CYP3A5和CYP3A7等基因。
每个CYP基因又可以表达多个不同的变异形式，因此可以形成数千种不同的细胞色素P450酶。
细胞色素P450酶的功能和代谢作用细胞色素P450酶是能够代谢生物和非生物物质的一类肝脏酶，包括药物、毒物、激素和食物中存在的化学物质等。
它能够将这些化学物质转化为更容易排泄的代谢产物，从而降低这些物质对生物机体的毒性。
细胞色素P450酶在体内代谢药物的主要作用是将药物的活性成分转化为更容易排出体外的代谢产物。
例如，口服肝素可以通过细胞色素P450酶的代谢转换为尿酸和尿素，然后排除体外。
同样，许多药物可以在体内被代谢为其代谢物形式，从而影响其药物效果和毒性。
细胞色素P450酶的研究和应用细胞色素P450酶在医学、化学和生物学领域中有着广泛的应用和研究。
首先，了解细胞色素P450酶的代谢作用对于快速发现新药物的作用机制和毒性问题非常重要。
其次，通过研究不同细胞色素P450酶在药物代谢中扮演的角色，可以更好地控制药物的毒性和药效。
最后，细胞色素P450酶还可以在化学制药工业中应用，通过生物催化和代谢过程来制造农药、食品添加剂和复杂的有机合成物等。
细胞色素P450的功能和调节
细胞色素P450的功能和调节细胞色素P450（CYP）是一类位于内质网中的酶，可以催化多种化学反应。
这些反应包括氧化、还原、断裂和合并，是许多生物体体内药物代谢和内源性化合物的转化过程中必不可少的一环。
CYP的功能十分广泛，同时也非常复杂。
本文将介绍CYP的功能及其调节，并尝试展示CYP在药物代谢和环境因素影响下的复杂性。
一、CYP的功能CYP的功能包括维持正常的代谢水平，如碳水化合物、脂质和核酸的代谢，以及处理外源化学物质（如药物、饮食和环境化学物质）和内源性化合物（如激素和毒品）。
其中，CYP3A4是最常见的CYP酶，在药物代谢中发挥重要作用。
通过各种反应，CYP可以将药物分解成几个代谢产物，从而使其失效或产生有益的效果。
此外，CYP还对非药物物质如环境化学物质的代谢发挥作用。
CYP在生态系统中的作用非常重要，可以解毒和降解环境中的各种化学物质。
细胞色素P450在免疫和炎症反应中也能发挥作用。
二、CYP的调节CYP可以在许多不同的方面进行调节。
其中，最常见的是体内的调节。
重要的调节因子包括维生素D、激素、细胞因子和环境污染物。
此外，钙离子在CYP调节中也发挥重要作用。
酶的活性可能受到磷酸化、去磷酸化和乙酰化的影响。
因此，蛋白激酶、磷酸酰酶、组蛋白去乙酰化酶以及其他修饰酶可能在CYP调节中发挥作用。
环境因素也是CYP调节的重要因素。
药物、天然产物和环境污染物都被证明能够对CYP酶发挥活性或致使其受到抑制。
例如，药物产生的代谢产物会与CYP结合并抑制酶的活性。
环境污染物也可以影响CYP的活性，有时候这些物质被称为“雌激素样物质”，因为它们可以增加生物体中的雌激素水平，并可能导致一系列不良反应，如激素依赖性癌症。
三、药物交互作用药物交互作用是指两种或更多药物在某种方面相互干扰。
CYP酶参与药物代谢的过程中，药物交互作用必须得到重视，这是因为在治疗过程中，常常需要一些药物的联合使用，这些药物之间可能存在相互干扰的关系。
p450 植物 泛素化 降解
P450酶、泛素化与植物降解1. P450酶与植物的代谢过程P450酶是一类在生物体内参与多种生物合成和代谢过程的酶，特别是在植物中，它们参与了诸如激素合成、脂肪酸代谢和次生代谢等重要过程。
这些酶在维持植物的生理状态、适应环境变化以及生长发育中起到不可或缺的作用。
2. 泛素化：蛋白质降解的重要机制泛素化是一种重要的蛋白质修饰方式，涉及将泛素分子（一种小蛋白）连接到其他蛋白质上。
这一过程通常标志着被修饰蛋白将被降解。
在植物中，泛素化在调控细胞进程、信号转导和胁迫响应等方面具有重要作用。
3. P450酶的泛素化过程P450酶可以被泛素化，这一过程涉及将泛素分子连接到酶的特定位点上。
这种修饰改变了酶的稳定性及其在细胞内的定位或功能，从而影响其活性。
4. 泛素化对P450酶活性的影响泛素化对P450酶的活性具有重要影响。
它可以调节酶的稳定性，影响其在细胞内的分布，甚至可以改变其催化活性。
这种调控对于维持植物体内代谢平衡和适应环境变化具有重要意义。
5. P450酶降解的调控意义P450酶的降解受到一系列内外因素的调控，如环境因子、激素信号和生物钟等。
对这些因素的深入理解有助于我们更全面地理解植物的生理状态、生长发育和对胁迫的响应机制。
通过调控P450酶的降解，我们可以影响植物的代谢过程，从而提高其对不利环境的适应能力或改良作物的产量和品质。
6. 未来研究方向和展望随着技术的进步和对植物生物学的深入理解，我们有望进一步揭示P450酶降解的详细机制。
例如，通过基因工程技术，我们可以更精确地调控这些酶的表达和降解，从而优化植物的性能。
此外，对P450酶降解机制的研究也可能为药物设计和开发提供新的视角和靶点。
7. 总结与讨论P450酶在植物中的功能和降解机制是一个复杂且充满挑战的研究领域。
深入了解这一领域将为我们提供更多关于植物如何适应和响应各种环境条件的信息，同时也可以帮助我们更好地管理和改良作物。
通过解析P450酶如何被泛素化修饰和降解，我们将更接近这一目标。
细胞色素P450酶的代谢途径和调控机制
细胞色素P450酶的代谢途径和调控机制细胞色素P450酶是一类非常重要的酶，可以代谢许多外源性和内源性化合物。
其功能被广泛应用于药物代谢及其药物相互作用、化学物质的生物降解等领域。
然而，这类酶的代谢途径和调控机制却非常复杂，需要深入研究。
一、细胞色素P450酶的代谢途径细胞色素P450酶是一类多功能酶，能代谢许多外源性和内源性化合物，其中包括药物、环境毒素、食物成分等。
其代谢途径通常分为三步：氧化、还原和降解。
氧化：细胞色素P450酶可以通过氧化作用将化合物上的某些功能基团氧化成羟基、羰基等，从而代谢许多药物和代谢产物。
例如，肝药物1A2亚型能够将香草酰胺和哌嗪丙胺等药物氧化成其代谢产物。
还原：还原作用是指细胞色素P450酶还原了化合物上的某些基团，从而改变了其性质。
这种反应通常只发生在一小部分细胞色素P450酶亚型中，例如人体内的CYP1A2亚型。
降解：降解作用是指细胞色素P450酶通过代谢将化合物转化为无害的水溶性代谢产物，以减少其毒性。
例如，人体内的CYP3A4亚型可以将四环素等许多药物降解成无害的代谢产物。
二、细胞色素P450酶的调控机制细胞色素P450酶的代谢途径很复杂，因此其调控机制也非常复杂。
在细胞内，细胞色素P450酶受到不同的调控机制的影响，从而影响其酶活性和稳定性。
转录水平调控：细胞色素P450酶在转录水平上受到RNA聚合酶的调控。
RNA 聚合酶负责转录DNA上的基因，从而合成mRNA。
转录因子能够与RNA聚合酶结合，从而促进或抑制细胞色素P450酶的合成。
例如，糖皮质激素能够降低细胞色素P450酶CYP3A4的转录水平，从而降低其酶活性。
翻译水平调控：细胞色素P450酶在翻译水平上也受到调控。
泛素系统能够选择性地降解蛋白质，从而影响细胞色素P450酶的稳定性。
此外，转录后修饰也能够影响细胞色素P450酶的稳定性和活性。
例如，蛋白激酶A能够将CYP3A4激活，从而提高其酶活性。
药物代谢p450
药物代谢p450药物代谢是指药物在人体内发生化学变化的过程。
其中，药物代谢酶P450（也称为细胞色素P450）是这一过程中最重要的代谢酶家族之一。
P450酶在肝脏细胞的内质网膜上发现，它在药物代谢中起着重要的作用。
P450酶是一类可以催化氧化反应的酶家族。
它主要参与异物（如药物）的代谢和清除，其活性和表达水平可以影响药物的疗效和毒副作用。
P450酶家族由数百种亚型组成，目前已发现和鉴定的亚型有超过100种。
这些酶亚型主要以CYP（cytochrome P450）命名，其中CYP3A4是最常见和最重要的P450亚型。
药物代谢主要分为两个阶段，即相对较水溶性的阶段I和相对较脂溶性的阶段II。
在阶段I中，药物通过氧化、还原或水解等反应，经过P450酶的催化作用，使药物分子发生部分改变。
这些代谢产物通常比药物本身更容易被降解和排泄。
阶段II代谢是指将药物代谢产物与内源性代谢物（如葡萄糖、甘氨酸等）结合，形成更水溶性的化合物，以便更容易排泄出体外。
P450酶的活性和表达水平会因个体差异而有所不同。
不同基因型的人体内P450亚型活性可能各有差异，从而导致药物的疗效和毒副作用有差异。
这就是为什么同一种药物在不同人体中可能会出现不同的反应和效果。
除了基因型的差异外，环境因素也可以影响P450酶的活性。
例如，一些药物可以通过诱导P450酶表达来影响药物代谢。
其作用机制是通过诱导酶基因的转录和翻译过程来增加酶的表达水平。
而另一些药物则可以通过抑制P450酶的活性来干扰药物代谢。
药物的相互作用和不同药物的合用可能会导致P450酶的诱导或抑制，从而影响其他药物的代谢。
药物代谢与药物临床应用密切相关。
了解药物代谢路径和代谢产物的特性对于预测药物代谢动力学和副作用具有重要意义。
对于需要长时间使用的药物，了解其代谢性质有助于调整剂量和给药频率，提高治疗效果和减少毒副作用。
同时，对于患有特定遗传变异的患者，了解其P450酶基因型和代谢功能有助于选择更合适的药物剂型和治疗方案。
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。
黄孢原毛平革菌P450对难降解有机物降解的研究现状
摘
要： 难降解有机物 由于具有极 大的环境危 害 ， 已成为环境保护的一 大难题。其降解的主要 研究方 向是依 靠
微 生物的降解功能。黄孢原毛平革 茵（ ． ． 是研 究异 源物质代 谢最 广泛的 白腐 真茵。 目前 的研 究主要 集 Ｐ ｃ 茵） 中在胞外木质过氧化物酶和锰过氧化物酶 ， 而对 胞 内细胞 色素 Ｐ ５ ４ ０降解功 能的研究还很 少。 关键词 ： 难降解有机 物； 白腐真菌； 黄孢 原毛平 革茵； 木质过氧化物酶 ； 过氧化物 酶； 锰 细胞 色素 Ｐ ５ ４０
中 图 分 类 号 ：７ ３ Ｘ ８ 文献标识码 ： Ａ
Ｔ ｅＳ ｕ ｙ Ｓ ｔａｉｎ ｏ ｉｇ Ｐ ａ ｅ ｏ ｈ ｅｅ Ｃ ｒ ｓ ｓ ｏｉ ｍ＇ Ｐ ５ ｈ ｔ ｄ ｉ ｔ ｎ Ｕｓｎ ｈ ｎ ｒ ｃ ａ ｔ ｈ ｙ ｏ ｐ ｒ ｕ ｏ ｕ ｓ ４０
ｉ ｅ ｔ ｇ Ｒｅｒ ｃｏｙ Ｏｒ ａ ｉｓ ｎ Ｔｒ ａｉ ｆａ ｔｒ ｇ ｎ ｃ ｎ
２ ｉｇ ｕ ｎｖｒｉ ， ｅ ｉｇ１０ ８ Ｃ ｉａ ．Ｑｎ ｈ ａＵ ｉｅｓ ｙ Ｂ ｉｎ ０ ０ ４， ｈｎ ； ｔ ｊ
３ ｅ ｉｇＭｕ ｉ ｐｌ ｅｅｒｈＩｓ ｔｔ ｏ ｎｉ ｎ ｎａ ｒｔｃ ｏ ， ｅ ｉｇ１０ ３ ，Ｃ ｉａ ．Ｂ ｉｎ ｎｃ ａ Ｒ ｓａｃ ｎｔｕｅ ｆ ｖｒ ｍｅ ｔ Ｐｏｅｔ ｎ Ｂ ｉｎ ０ ０ ７ ｈｎ ） ． ． ｕ ｇｓ ｓ ｅｗ ｉ ｒｔｕｇ ｓ ｈｃ ｕ ｉ ｓ ｗｄ ｌ ｉ ｅｍ ｍｂｌ ｍ ｏ ｃｌｉａ ｔ ｕ ｓ ｃｓ ｔ ｒｓｎ ， ｍ Ｐ Ｃ ｆｎ ｕ ）ｉｔ ｈｔ ｏ ｎｕ ｉｈｉｓ ｄｅ ｍｏｔ ｉｅ ｔ ｅ ｏｉ ｆｅａｃｔ ｎ ｂｔ ｅ．Ａ ｅｅ ｔ ｈ ｅ— ｆ ｗ ｓｔ ｄ ｙ ｎｈ ｓ ｒ ｒ ｓ ａ ｎ ｐ
P450酶和环境污染物
• Several empirical corrections to add dispersion interactions to B3LYP have been developed
总结
P450酶系是一个在生命体 内广泛分布的酶家族，对 环境污染物倾入机体反应 灵敏，同时在污染物治理 领域有着不容小觑的利用 潜 力 。 QM/MM 方 法 在 P450酶的催化机理和与污 染物的相互作用研究方面 任重道远。
Choice of QM method
• A method that can accurately model transition metals is required • The B3LYP density functional is a popular method for modelling P450-catalyzed reactions
脱烷基化 植物 环氧化
超累积植物的 P450酶在植物体也承担催化许多次级代谢 反应，其介导的反应类型之一是对除草剂、 农药和外源 物质的解毒途径。
P450酶和环境污染物
尽管 P450 可以有效降解多环芳烃等有机污染 物，但仅仅依赖P450实现污染物的完全生物降 解仍是困难的，必须将P450作为生物降解的催 化启因子，结合其他生物工程将 P450 的催化 降解产物吸收或分解。
P450酶与环境污染物 相互作用及其QM/MM模拟
环境研究院 201612093 鲍雷
Catalog
引入
P450酶和 环境污染物
P450酶 QM/MM模拟
总结
引入
神奇之环
卟啉（porphyrin）
卟啉+铁=血红素（ protoheme）
半胱氨酸+血红素=细胞色素（cytochrome）
细胞色素P450代谢调控有机污染物的解毒作用研究
细胞色素P450代谢调控有机污染物的解毒作用研究细胞色素P450是一类重要的酶系统，它广泛存在于动物、植物和微生物的细胞内，具有对各种环境污染物和药物等异物的代谢降解作用。
其中，细胞色素P450酶主要参与有机污染物的解毒代谢过程，是一种非常重要的生物降解途径。
细胞色素P450酶的代谢催化机制主要涉及两个步骤：氧化和还原。
在这一过程中，有机污染物首先由细胞膜上的扩散性传入到细胞内，并进一步进入内质网等亚细胞器中。
在细胞色素P450酶的催化下，污染物被氧化为更加水溶性的代谢产物，以便于其被排出体外。
这些代谢产物可以通过尿液、排泄物等方式被排出体外，从而达到降解解毒的目的。
细胞色素P450酶的活性调控是有机污染物代谢解毒过程中的关键环节。
其主要通过下列几种方式实现：1、蛋白质磷酸化调控研究表明，蛋白质磷酸化可以影响细胞色素P450酶的活性和表达，从而影响其在有机污染物降解过程中的作用。
一些细胞色素P450酶被磷酸化后，可以增强其催化效率，从而更高效地降解有机污染物。
2、分子伴侣蛋白调控细胞色素P450酶的催化活性还受到分子伴侣蛋白的调控。
这些具有分子伴侣功能的蛋白能够帮助细胞色素P450酶在细胞内形成稳定的复合物，从而提高其催化活性。
此外，它们还能够帮助细胞色素P450酶保持其空间构象稳定，从而避免一些不必要的失活。
3、转录因子调控细胞色素P450酶的表达往往受到转录因子的调控。
这些转录因子能够识别细胞色素P450酶基因的启动子区域，并促进其表达。
此外，一些转录因子还能够在有机污染物存在的情况下，调控细胞色素P450酶的表达和催化活性，以增强有机污染物的解毒作用。
总的来说，细胞色素P450酶是一种十分重要的生物降解途径，能够对各种环境污染物和药物等异物进行代谢降解。
其中，细胞色素P450酶的活性调控是有机污染物代谢解毒过程中的关键环节，它能够通过多种方式实现。
今后，我们需要进一步加强对细胞色素P450酶的研究，以便更好地发挥其生物降解途径在环境治理和食品安全等方面的作用。
细胞色素P450的结构与催化机理
细胞色素P450的结构与催化机理一、本文概述细胞色素P450（Cytochrome P450，简称CYP450）是一类广泛存在于生物体内的血红素蛋白超家族，它们在许多生物过程中发挥着至关重要的作用。
作为生物体内最大的酶家族之一，CYP450酶在药物代谢、胆固醇合成、激素合成与降解、生物防御机制以及环境化合物的生物转化等方面均有着广泛的参与。
这些酶的独特之处在于它们能够利用一个单电子还原过程将氧气活化，从而催化一系列多样的氧化反应。
本文旨在全面介绍细胞色素P450的结构特征、催化机理及其生物学功能。
我们将从CYP450的分子结构出发，详细阐述其血红素域、底物识别域和调控域的结构特点。
随后，我们将深入探讨CYP450催化循环的详细过程，包括底物的结合、氧气的活化、电子的传递以及催化产物的释放。
本文还将对CYP450在药物代谢中的作用进行重点讨论，包括其在药物代谢途径中的位置、对药物代谢的影响以及如何利用CYP450的特性进行药物设计和优化。
通过本文的阐述，读者将能够全面理解细胞色素P450的结构与催化机理，以及它们在生物学和药物研发领域的重要性。
本文还将为读者提供一个深入探讨这一领域前沿研究的基础。
二、细胞色素P450的结构特点细胞色素P450（Cytochrome P450，简称CYP450）是一类具有独特结构和功能的血红素蛋白超家族，广泛存在于各种生物体内，特别是在动物、植物和微生物的内质网和线粒体中。
这些蛋白质以其独特的结构和催化特性，在生物体的多种生理和代谢过程中发挥着至关重要的作用。
细胞色素P450的结构特点主要体现在其高度保守的三维构象和血红素辅基的结合方式上。
在结构上，P450蛋白主要由一个多肽链组成，该链包含多个α-螺旋和β-折叠，形成一个紧密的球形结构。
血红素辅基则嵌入在蛋白质的中心，与多肽链的某些氨基酸残基形成配位键，从而稳定其结构并赋予其催化活性。
血红素辅基是P450蛋白的关键部分，它由一个卟啉环和一个铁离子组成。
p450 脂代谢
P450 脂代谢
P450脂代谢是一种酶系统，主要参与脂类物质的代谢和降解。
P450酶是一类存在于动物、植物和微生物中的酶，可以催化一系列重要的氧化反应，包括脂代谢、药物代谢、激素合成等。
在脂代谢中，P450酶参与多个关键步骤。
例如，P450酶可以将脂类物质如甾体类激素、脂肪酸和类固醇等氧化，使其转变为活性代谢产物或者可被分解和排出体外的产物。
此外，P450酶还参与胆固醇合成和代谢中的一些重要步骤。
P450脂代谢在人体中具有重要的生理功能。
例如，P450酶参与胆固醇代谢，有助于维持体内胆固醇水平的平衡。
此外，P450酶还参与脂类激素合成，如雌激素和睾酮的合成，对性别发育和生殖功能起重要作用。
P450脂代谢还参与药物代谢，影响药物的有效性和清除速度。
然而，P450酶也可能对人体产生负面影响。
某些突变的P450酶可能导致脂代谢异常，增加患心血管疾病、糖尿病等疾病的风险。
此外，P450酶也可能参与药物的代谢过程，影响药物疗效和药物代谢速度，可能导致药物相互作用和不良反应的发生。
总之，P450脂代谢是一种重要的酶系统，参与脂类物质的代谢和降解，对人体的生理功能和药物代谢有重要影响。
细胞色素P450酶的生物学作用及其在药物代谢中的应用
细胞色素P450酶的生物学作用及其在药物代谢中的应用细胞色素P450酶是一类具有重要生物学作用的酶，它们参与了许多生物体内的化学反应，尤其在药物代谢中具有重要作用。
了解细胞色素P450酶的生物学作用和药物代谢机制，对于合理用药和药物研发具有重要意义。
一、细胞色素P450酶的生物学作用细胞色素P450酶是存在于生物体内的一类酶，它们参与了很多重要的生物学过程。
细胞色素P450酶的主要作用是将化学物质进行氧化、加氢、去氧等反应，以便生物体更好地进行代谢和排泄。
除了在药物代谢中起重要作用外，细胞色素P450酶还参与了激素合成、生物合成、脂肪代谢、胆汁酸合成等重要过程，对于生物体的正常运作有着重要作用。
二、细胞色素P450酶在药物代谢中的应用药物代谢是药物在生物体内分解或处理的过程，是影响药物疗效和毒性的关键过程之一。
而细胞色素P450酶则是影响药物代谢的重要因素之一。
药物可以通过细胞色素P450酶代谢成不同的代谢物，其中一些代谢物具有药理活性，而另一些则是药物代谢的废物，需要通过肝脏等器官排出体外。
在药物研发中，了解细胞色素P450酶对于药物代谢的影响，可以帮助科学家优化药物结构和生物代谢途径，以获得更好的药物效果。
同时，细胞色素P450酶的功能差异性也意味着人类在对不同药物代谢的能力上存在差异，这也为合理用药提供了科学依据。
三、细胞色素P450酶在药物代谢不良反应中的作用细胞色素P450酶在药物代谢中的作用差异性也意味着它可能在药物代谢不良反应中扮演重要角色。
药物代谢过程中细胞色素P450酶活性的增强或削弱可能引发不良反应或产生临床意义。
例如，一些药物和其他化合物可能抑制或诱导细胞色素P450酶活性，导致其他药物的代谢产生异常，引发药物相互作用甚至严重的不良反应。
四、为了更好地利用细胞色素P450酶为了更好地利用细胞色素P450酶，科学家们提出了一系列的改进措施。
例如，可以通过模拟人体生理环境、使用人体细胞培养等方法对细胞色素P450酶的功能进行更加详细的研究。
植物抗病 p450酶
植物抗病 p450酶
P450酶是一类存在于植物细胞中的酶，它在植物抗病过程中发挥重要作用。
植物通过合成一系列的抗病化合物来抵御病原体的侵袭，而P450酶则参与了这些抗病化合物的合成过程。
P450酶可以催化植物细胞中的一系列氧化反应，将抗病化合物的前体转化为具有抗菌、抗真菌或抗虫特性的化合物。
例如，植物中常见的抗菌化合物如植物生长素和黄酮类物质，它们的合成过程中就需要P450酶的参与。
P450酶还可以参与植物对外界环境的响应，例如在病原体感染时，植物会通过活化P450酶来合成一些具有抗菌活性的物质，以应对病原体的侵袭。
P450酶在植物抗病过程中发挥着重要的作用，它能够催化抗病化合物的合成，增强植物对病原体的抵抗能力。
研究P450酶的功能和调控机制有助于深入理解植物抗病的分子机制，并为培育抗病性植物提供理论依据。
白腐真菌细胞色素P450的诱导及该菌降解五氯酚的初步研究的开题报告
白腐真菌细胞色素P450的诱导及该菌降解五氯酚的初步研究的开题报告一、研究背景及意义白腐真菌有着很强的生物降解能力，对于环境污染物的处理具有很大的潜力，是目前研究生物降解的热点之一。
其中，真菌细胞色素P450作为对环境污染物的代谢和降解的重要酶类，一直受到研究者的关注。
该研究的意义在于：通过研究白腐真菌细胞色素P450的基因表达及酶活性调节，探索其对五氯酚的降解能力，为深入了解白腐真菌的代谢途径和生物降解机制提供重要参考。
二、研究目的和内容本研究的目的是分离鉴定白腐真菌，探究其对五氯酚的降解能力，研究真菌细胞色素P450在对五氯酚的降解过程中的表达及调控机制。
具体研究内容包括：1. 筛选白腐真菌菌株并进行形态学特征和生理生化特性鉴定；2. 构建白腐真菌对五氯酚降解的优化培养条件；3. 研究白腐真菌细胞色素P450对五氯酚的代谢及降解机制；4. 探索对白腐真菌细胞色素P450的诱导，分析其影响因素和调控机制。
三、研究方法及预期结果1. 鉴定白腐真菌：采用形态学观察及分子生物学方法进行菌株的鉴定；2. 构建优化培养条件：探究培养基种类、初始五氯酚浓度、温度、pH值等因素对白腐真菌降解五氯酚的影响；3. 细胞色素P450的表达及调控机制：采用RT-PCR和Western blotting等方法研究细胞色素P450的基因表达和蛋白质水平变化规律，分析影响因素及调控机制；4. 降解五氯酚和菌株复壮：对降解后的五氯酚及产物进行鉴定，评估白腐真菌的综合降解能力；观察菌株复壮情况，评估其重复利用性。
预期结果为成功筛选出具有较强降解能力的菌株，并初步探究白腐真菌细胞色素P450对五氯酚的降解机制和调控机制，为深入探究白腐真菌的生物降解机制提供理论基础和指导性意见。
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。
持久性有机污染物POPs
光降解 采用中压汞灯作为紫外光源对 正己烷相中2, 2’, 5, 5’- 四溴联苯 进行了光降解研究. 试验发现, 正己烷相中其紫外光降解遵从 一级反应动力学模型;检测到其 降解产物主要为更低溴代的多 溴联苯及联苯。
紫外光降解
以高压汞灯为光源,分别研究了六氯苯在正 己烷和邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP) 为有机气 溶胶表层模拟介质时的光解,发现六氯苯在 正己烷和DIOP 中的光解半衰期分别约为 5 min 和5 h ,相差70 多倍. 研究发现蒽醌和甲 氧酚类气溶胶组分对六氯苯的光解具有光 敏化作用,其反应机制可能分别为能量转移 和去氢反应. 六氯苯光解的主要产物是五氯 酚.
实例3
666降解微生物
嫌气性降解菌13.4,7旱地加水可以加速对Y六六六的降解。 短芽孢杆菌(Bacillus brcvis)可将丙体六六六 降解为间二氯苯和转化成少量甲体六六六
实例4
苍白杆菌菌株TP-D1可将保护性杀菌剂百菌 清（2，4，5，6-四氯-1，3-二氰基苯）降解 为1,3-二酰胺-四氯苯和4-羟基-三氯苯二腈 (TPN-OH). 两面神菌属（Janibacter sp.）命名为JY11菌 株可以降解多环芳烃PAHs和多氯联苯PCBs。 白腐真菌产生的白腐真菌细胞色素P450可降 解五氯酚。 假单孢菌PB-02可降解五氯硝基苯 施氏假单胞菌可降解除草剂丁草胺
微生物共代谢降解技术
共代谢作用： 共代谢作用：微生物在利用碳源和能源的同 对难降解性污染物进行异化作用， 时，对难降解性污染物进行异化作用，但 是在污染物降解转化的过程中，微生物不 是在污染物降解转化的过程中，微生物不 能从待降解污染物中获得维持生长的碳源 或能源。 或能源。 Lajoie 发现以甲烷和甲醇作为初级能源物 发现以甲烷和甲醇 甲烷和甲醇作为初级能源物 质时， 质时，甲烷营养型的微生物可代谢在单一 基质下不能降解的化合物三氯乙烯 三氯乙烯。 基质下不能降解的化合物三氯乙烯。
不同环境压力对细胞色素P450的表达和功能影响的研究
不同环境压力对细胞色素P450的表达和功能影响的研究细胞色素P450是一类在生物体内发挥重要生理作用的蛋白质。
它是一组酶，参与身体内多种代谢反应，如药物代谢、脂类代谢、激素合成等。
它广泛存在于人类和动植物的各个组织器官中，被誉为“细胞分子中的酶王”。
近年来，越来越多的研究表明，环境压力是影响细胞色素P450表达和功能的重要因素。
不同环境压力下，细胞色素P450的表达和功能也会发生差异。
本文将从热应激、物质毒性和代谢调节等三个方面，探讨不同环境压力对细胞色素P450的影响及其机制。
一、热应激对细胞色素P450的影响热应激是一种生物体在高温环境中产生的一系列细胞和分子反应。
热应激还会引起各种细胞形态改变、细胞凋亡和细胞代谢变化。
一些研究表明，体内热应激会显著影响细胞色素P450的表达和功能。
实验发现，小鼠经过高温加热后，肝脏中的CYP1A2、CYP2B6和CYP3A4表达均明显降低。
另据一项研究，人体热应激与CYP1A1表达呈负相关性，即环境热应激程度越高，CYP1A1的表达下降越明显。
上述研究显示出，热应激可明显影响细胞色素P450的表达和功能。
具体机制尚待进一步验证，但已有科学家提出，热应激引起的晶体半透性转变或膜脂质融合受体的降解，可能是这一过程的关键环节。
二、物质毒性对细胞色素P450的影响不仅环境温度变化可以影响细胞色素P450的表达和功能，人工合成物质的毒性也是一个重要因素。
研究表明，毒性物质不但会透过人体消化系统、呼吸系统、皮肤和黏膜进入体内，还会通过体内各种途径引起细胞色素P450的表达和功能改变。
以多氯联苯为例，多氯联苯在体内代谢过程中，会启动体内某些细胞色素P450酶的活性。
这些酶可将毒性物质分解为更小的体内物质，以避免对人体产生进一步伤害。
然而，过量的毒性物质摄入也可能会降低细胞色素P450的自我保护功能，从而改变代谢过程，甚至对人体产生危害。
此外，一些有毒物质对细胞色素P450酶具有直接毒性，可使酶的活性受到抑制、变形、降解或甚至失活。
药物代谢p450
药物代谢p450摘要：1.药物代谢p450 简介2.p450 的作用和功能3.p450 的种类和特点4.p450 在药物代谢中的重要性5.p450 与其他药物代谢途径的相互作用6.影响p450 活性的因素7.p450 在临床用药中的应用及注意事项正文：药物代谢p450 是药物代谢研究领域中的一个重要主题。
p450 是一类存在于人体和其他生物体内细胞色素P450 家族的酶，它们在药物代谢中发挥着关键作用。
1.药物代谢p450 简介药物代谢是指药物在生物体内经过化学结构的改变，使其活性降低或消除的过程。
药物代谢p450 主要参与药物的生物转化，使药物变得更容易排出体外。
p450 酶是一类具有高度多样性的酶，包括多种亚型，如CYP1A2、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP2E1 和CYP3A4 等。
2.p450 的作用和功能p450 酶通过氧化、还原和水解等反应将药物结构中的官能团进行转化，从而改变药物的生物活性、药代动力学和药效学特性。
这一过程有助于药物在体内的清除，降低药物在体内的浓度，减轻药物的毒副作用。
3.p450 的种类和特点p450 酶家族包括多种亚型，每一种亚型都有其特定的底物和反应特点。
例如，CYP2C9 和CYP2C19 主要负责代谢苯妥英、甲苯磺丁脲等药物；CYP2D6 参与阿司匹林、去甲替林等药物的代谢；CYP2E1 和CYP3A4 则主要代谢乙醇、环孢素等药物。
这些亚型的表达量和活性受到基因型、年龄、性别、疾病状态等多种因素的影响。
4.p450 在药物代谢中的重要性药物代谢p450 在药物代谢过程中具有高度的重要性。
首先，它参与代谢的药物种类繁多，涵盖了临床常用的绝大多数药物。
其次，p450 酶对药物的生物转化具有高度的特异性，使药物变得更容易排出体外，降低药物在体内的浓度，减轻药物的毒副作用。
5.p450 与其他药物代谢途径的相互作用除了p450 酶外，还有其他药物代谢途径，如酰胺转移酶、葡萄糖醛酸转移酶等。
- 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)。
中国环境科学 2009,29(4)：407~412 China Environmental Science 难降解有机物对白腐真菌P450的诱导及P450的作用宁大亮1,王 慧1*,王立华1,2,丁 昶1(1.清华大学环境科学与工程系,环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京 100084；2.河北北方学院理学院,河北张家口 075000)摘要：实验考察了多环芳烃和氯酚类化合物对黄孢原毛平革菌P450的诱导作用及其P450对生物降解的影响.结果表明,萘、菲、2,4-二氯酚、五氯酚能够诱导该真菌P450,使微粒体P450比浓度达到37~137pmol/mg.在营养限制条件下,菲诱导的P450是营养丰富条件的5.7倍;P450抑制剂的作用使萘、菲、芘、2,4-二氯酚的降解效率下降36%~100%,但是对2,4,6-三氯酚和五氯酚的降解未产生影响.在营养丰富条件下,P450抑制剂的作用使萘、菲、芘、2,4,6-三氯酚的降解效率下降47%~100%,使五氯酚的降解效率增大57%,但对2,4-二氯酚的降解未产生影响.关键词：白腐真菌；P450；多环芳烃；氯酚；诱导中图分类号：X172 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2009)04-0407-06Induction and function of cytochrome P450 in degradation of refractory organic chemicals by Phanerochaete chrysosporium. NING Da-liang1, WANG Hui1*, WANG Li-hua1,2, DING Chang1 (1.State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control, Department of Environmental Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China；2. College of Science, Hebei North University, Zhangjiakou 075000, China). China Environmental Science, 2009,29(4)：407~412Abstract：The involvement of P450 in degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons and chlorophenols by white rot fungus Phanerochaete chrysosporium was investigated. The significant induction of P450s by naphthalene, phenanthrene, 2,4-dichlorophenol and pentachlorophenol were observed. The specific concentrations of microsomal P450s were up to 37~137 pmol/mg in the induced cells. The content of phenanthrene-induced P450 from nutrient-limited culture was 5.7 times higher than that from nutrient-sufficient culture. Piperonyl butoxide (PB), a P450 inhibitor, markedly inhibited the degradation of naphthalene, phenanthrene and pyrene in both nutrient-limited and nutrient-rich culture medium. Moreover, in nutrient-limited culture medium, PB inhibited 2,4-diclorophenol degradation but had no effect on degradation of 2,4,6-triclorophenol and pentachlorophenol. In nutrient-rich culture medium, in contrast, PB inhibited 2,4,6-triclorophenol degradation but did not affect 2,4-diclorophenol degradation. The degradation of pentachlorophenol was even elevated with the presence of PB in nutrient-rich cultures.Key words：white rot fungus；P450；polycyclic aromatic hydrocarbons；chlorophenol；induction白腐真菌是一类可降解木质素、营腐生生活的白色丝状真菌，能够降解许多难降解有机污染物,其胞外木质素降解酶一直是环境领域研究热点[1].近年来,白腐真菌细胞内的细胞色素P450的降解功能越来越引起人们的关注.P450是一类含高铁血红素IX的单加氧酶,在许多生物体中参与多环芳烃、多氯联苯、农药等多种难降解污染物的降解[2].白腐真菌中的黄孢原毛平革菌拥有150多个功能未知的P450基因[3],是迄今所知的P450基因最丰富的真菌.白腐真菌能够依赖胞内酶降解一些多环芳烃[1],其P450基因的表达也受多环芳烃的诱导[4];白腐真菌降解三氯酚[1]、五氯酚[5]的过程中胞内酶的作用也很重要;在动物和部分微生物中多环芳烃和氯酚类物质的代谢几乎都与P450有关[2,6].但是目前除了糙皮侧耳菌的P450对菲的收稿日期：2008-09-16基金项目：国家“973”项目(2004CB418506);国家自然科学基金资助项目(30400012)* 责任作者, 副教授,wanghui@408 中国环境科学 29卷环氧化作用[7]和黄孢原毛平革菌P450对苯并(a)芘的羟基化作用[8]之外,白腐真菌P450对上述物质的降解功能尚未见其他报道.本研究针对黄孢原毛平革菌P450与多环芳烃、氯酚类物质降解的关系,检测了萘、菲、芘、二氯酚、五氯酚等物质对黄孢原毛平革菌P450的诱导作用;分析在营养丰富和营养限制条件下,该真菌对氯酚类和多环芳烃类物质的降解作用及P450抑制剂的影响,考察该真菌P450对这些难降解有机污染物的降解功能.1材料与方法1.1材料黄孢原毛平革菌BKM-F-1767 (ATCC 24725).试剂:菲(Alfa Aesar, >98%);蒽(Acros Organics, 99%);芘(Acros Organics,>98%);胡椒基丁醚(Aldrich, 90%);其他试剂均为分析纯药品.土豆固体培养基(PDA)组分:每L培养基含200~300g土豆的浸出液、葡萄糖20g、琼脂粉20g;土豆液体培养基(PDB):每L培养基含200~ 300g土豆的浸出液、葡萄糖20g;低氮培养基(LN)的配方见文献[9].缓冲液A组成:Na2HPO4 30.08g/L,NaH2PO4 2.50g/L,EDTA-2Na 3.72g/L,pH 7.5.缓冲液B组成:Na2HPO4 30.08g/L,NaH2PO4 2.50g/L,EDTA-2Na 372.2mg/L,DTT 1mmol/L,PMSF 0.5mmol/L,甘油20%, pH 7.5.1.2真菌培养与P450诱导试验冷藏的菌种接种到PDA平板置于37℃恒温活化培养6~8d使用.经过活化培养的孢子接种到PDB培养基(最终浓度约为107/L),置于37℃、130r/min培养.除特殊说明外,诱导剂在培养60h 后投加,诱导24h后收集菌体,提取微粒体酶液,检测P450含量;采用正己烷诱导的样本,直接按2μL/(mL⋅h)投加正己烷,诱导6h后收集菌体.对直接投加的诱导剂,以不加诱导剂的样本作为对照样;对预先溶于有机溶剂投加的诱导剂,有机溶剂的投加体积不超过培养基的1‰,并设置投加相同体积溶剂的样本作为对照样. 1.3微粒体的分离菌体用缓冲溶液A清洗2遍,5000r/min离心15min,随后悬浮于缓冲溶液B,最终菌体浓度0.5g/mL(湿重/缓冲溶液体积).高速分散(2次,每次匀浆20s冷却20s,保持在冰浴中;Fluko FA25型分散器)后采用玻璃研磨(2~3次,保持在冰浴中).破碎后高速离心(13300r/min,15min,4℃;日立CR22G离心机)2次,上清液超速离心(68400r/min, 90min,4℃;日立CP100MX离心机)1次,沉淀物经缓冲液清洗2次后重悬于缓冲液B中获得微粒体酶液,蛋白浓度控制在5~7mg/mL, -80℃保存待测.1.4P450含量检测利用紫外可见分光光度计(日本岛津UV- 2401PC型)通过CO结合差光谱检测P450[10]并对检测条件作一定优化[11].采用Bradford法检测微粒体酶液蛋白含量,用缓冲液B稀释使蛋白浓度为1mg/mL.在样品池和对照池中等量加入两份待测微粒体酶液,记录基线.向样品池和对照池中分别通入CO和N2 40s,通气流量均为3mL/min (样品体积为 300μL 时),随后加入等量低亚硫酸钠(0.4mol/L),反复扫描样品在波长400~500nm 处吸收光谱直至稳定,所得谱线扣除基线即为还原态CO结合差光谱.P450浓度据吸光系数ε450~490为91L/(mmol·cm)计算,P420(P450失活形态)含量依据吸光系数ε420-490为110 L/(mmol·cm)计算.P450浓度与微粒体酶液蛋白含量的比值即为微粒体P450比浓度.1.5 P450抑制剂试验真菌接入20mL培养基(300mL培养瓶)中置于37℃预培养60h,其中将要投加氯酚类物质的样本不振荡、将要投加多环芳烃类的样本振荡培养(130r/min).预培养后通入纯氧3min,投加胡椒基丁醚2mmol/L,萘、菲、芘投加浓度20mg/L,蒽、五氯酚投加浓度10mg/L,二氯酚、三氯酚投加浓度50mg/L;投加后随即以磨口玻璃塞密封并以蜡膜加固,继续培养一定时间(二氯酚、三氯酚为4d,五氯酚为7d,多环芳烃为7d)后,向样本中快速加入5倍体积甲醇,随即密封经超声振荡40min(KQ-500E超声仪,昆山),取液相用高效液4期 宁大亮等：难降解有机物对白腐真菌P450的诱导及P450的作用 409相色谱法(HPLC)检测目标物质浓度.设置相同条件下不加P450抑制剂的样本;以相应的死菌样本作为对照.以单位菌体平均降解速率作为评价降解效率的指标,其中菌体浓度为反应前后菌体浓度的平均值,并以菌体干重计算. 1.6 多环芳烃与氯酚类物质的检测采用HPLC(惠普LC1100)检测.色谱柱为C 18反相柱(Hypersil BDS C18,250mm ×4.6mm ×5μm),流速1mL/min,柱温35℃.检测多环芳烃类物质时流动相为80%甲醇溶液;检测氯酚类物质采用含1%乙酸的乙腈溶液,其中二氯酚采用45%乙腈溶液,三氯酚采用65%乙腈溶液,五氯酚采用75%乙腈溶液.检测波长:萘276nm,蒽252nm,菲254nm,芘334nm,二氯酚288nm,三氯酚290nm,五氯酚238nm.1.7 木质素降解酶活性检测培养基经离心(9000r/min,10min)得到上清液,用于酶活检测.木质素过氧化物酶采用Tien 等 [9]的方法,定义每1min 氧化1μmol 藜芦醇成藜芦醛所需的酶量为 1 个酶活力单位.采用Paszczynski 等[12]的方法,定义每1min 氧化1μmol Mn 2+为Mn 3+所需的酶量为1个酶活力单位. 2 结果与讨论2.1 白腐真菌P450的诱导与检测各种条件下收获的黄孢原毛平革菌中,去线粒体酶液(细胞匀浆高速离心后的上清液,未作超速离心)和胞质酶液(超速离心上清液)的P450比浓度均低于检测限,而微粒体中的P450在适宜诱导条件下则较为明显,说明P450主要存在于微粒体中,因此采用微粒体P450比浓度表征该真菌活性P450的含量.经过诱导后,微粒体的CO 结合差光谱几乎都在420nm 附近有明显的波峰(图1),这主要是P450的失活形态P420造成的,利用谱图中420nm 吸收值可计算其比浓度.这些P420是P450在细胞内或者破碎分离过程中失活而产生,其含量对分析P450的合成量有参考价值[10],因此与活性P450的含量一并列出.为保证物质投加的准确性,各种污染物质是先溶于有机溶剂再以不超过培养基体积1‰的比例投加;从菌体干重的统计分析和生长形态来看,这一比例的有机溶剂对真菌的生长没有影响,但是在投加丙酮样本的微粒体中检出P420(图1),显示了溶剂对P450表达的影响,因此分析各种物质对P450诱导作用时采用相同条件下加有相应溶剂的样本作为对照.-0.02-0.0100.010.02吸光度---0.020.020.04400450500波长(nm)吸光度400 450 500波长(nm)-图1 经丙酮、萘、2,4-二氯酚诱导或未经诱导的黄孢原毛平革菌微粒体CO 结合差光谱Fig.1 CO difference spectra of microsomal fractions from no-induced, acetone-induced, naphthalene-induced and 2,4-dichlorophenol-induced cells of Phanerochaetechrysosporium2.2 多环芳烃和氯酚类物质对白腐真菌P450的诱导作用由表1可见,在PDB 培养基中,投加萘、菲、2,4-二氯酚、五氯酚后,P450和P420含量高于对照样,说明这些物质对P450有诱导作用,其中萘的诱导时间延长后对P450的诱导作用更明显;但并未检出芘对P450的诱导作用.在LN 培养基中,菲对P450有明显的诱导作用,而且P450含量是PDB 培养基中受菲诱导的P450含量的5.7倍.氯代芳香族化合物对P450的影响以及低氮培养基中P450受诱导更为明显的现象,此前在真菌P450的研究中报道很少.410 中 国 环 境 科 学 29卷表1 投加各类有机物对黄孢原毛平革菌微粒体P450和P420比浓度的影响Table 1 The specific concentrations of microsomal P450 and P420 from induced cells of Phanerochaete chrysosporium微粒体P450比浓度(pmol/mg) 微粒体P420比浓度(pmol/mg) 难降解 有机物投加浓度 (μmol/L)培养基诱导时间(h)诱导样 对照样 诱导样 对照样 二氯酚 250 PDB 2437±3n.d. 102±12 112±3 五氯酚 4 PDB 24 97±13 n.d. 346±30 112±3 芘 100 PDB 24 n.d. n.d. n.d. n.d. 萘 100 PDB 24 17±2 n.d. 106±10 112±3萘 100 PDB 60 137±44 n.d. 289±76 n.d. 菲 100 PDB 24 10±6 n.d. 78±17n.d.菲 100 LN 24 58±10n.d.245±23 58±15注:诱导样是指投加难降解有机物(事先溶解于有机溶剂)的样本,对照样是指投加相同体积相应溶剂的样本;PDB 是指土豆液体培养基;LN 是指低氮培养基;n.d.为未检出.2.3 白腐真菌在营养丰富条件下对难降解有机物的降解及P450的作用检测了黄孢原毛平革菌在营养丰富的PDB 培养基中对多环芳烃和氯酚类物质的降解效率(图 2).结果表明,该条件下黄孢原毛平革菌能够降解多环芳烃和氯酚类物质,多环芳烃的降解效率由高到低依次为萘、菲、芘、蒽,氯酚类的降解效率由高到低依次为2,4,6-三氯酚、2,4-二氯酚、五氯酚.木质素过氧化物酶(LiP)和锰过氧化物酶(MnP)活性在采用PDB 培养基的多数样本中未检出,活性最高的样本LiP 仅为6.4U/L 、MnP 仅为 5.5U/L,说明该条件下胞外木质素降解酶在目标物质的降解过程中几乎不发挥作用或作用极小.P450在难降解有机物降解过程中的作用通常采用P450抑制剂试验加以研究[13],本研究采用胡椒基丁醚分析P450受抑制对多环芳烃和氯酚类物质降解效率的影响.由图2可见,萘、菲、芘、2,4,6-三氯酚的降解,都明显受胡椒基丁醚的抑制(抑制率分别为100%、54%、47%、73%),说明P450在这些物质降解过程中发挥重要作用.在对人类和动物的研究中已发现P450对萘[14]、菲[15]、芘[16]的降解功能,但在黄孢原毛平革菌的研究中尚未见报道;三氯酚与P450的关系在各类生物中均很少报道.值得一提的是,本研究中芘加入PDB 培养基1d 后未检出活性P450,但是P450抑制剂试验(7d)却表明P450在芘的降解中发挥着重要作用,同时萘对P450的诱导时间越长越明显,这说明多环芳烃对P450的诱导需要一定时间.图2 营养丰富条件(PDB)下P450抑制剂对黄孢原毛平革菌降解多环芳烃及氯酚类物质的影响Fig.2 Effect of P450 inhibitor on degradation efficiencies of PAHs and chlorophenols by Phanerochaete chrysosporiumin nutrient-rich(PDB) mediaP450抑制剂投加P450抑制剂2mmol/L许多动物和部分细菌中的P450能够降解五氯酚[6],而在黄孢原毛平革菌中五氯酚在营养丰4期 宁大亮等：难降解有机物对白腐真菌P450的诱导及P450的作用 411富的条件下主要由甲基转移酶转化为五氯苯甲醚.本研究发现在PDB 培养基中五氯酚对P450有明显的诱导作用,而P450受抑制后五氯酚的降解效率增强57%,其降解功能及其与甲基转移酶的关系有待进一步研究.人类P450对蒽[14]和2,4-二氯酚[6]有降解作用,但是本研究在PDB 培养基中并未发现胡椒基丁醚对蒽和2,4-二氯酚降解效率的影响,P450在其降解中的作用尚无法明确.2.4 白腐真菌在营养限制条件下对难降解有机物的降解及P450的作用由图3可见,LN 培养基中黄孢原毛平革菌对多环芳烃和氯酚类物质的降解效率明显高于PDB 培养基中(1.5~18.7倍),多环芳烃的降解效率由高到低依次为蒽、菲、萘、芘,氯酚类的降解效率由高到低依次为2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚、五氯酚.萘、菲、芘、2,4-二氯酚的降解明显受胡椒基丁醚的抑制(抑制率分别为100%、53%、57%、36%),说明P450在这些物质降解过程中发挥重要作用;其中,萘的降解在不同培养基中都完全被胡椒基丁醚所抑制,而且对P450有显著的诱导作用,说明P450是该真菌降解萘的主要酶系.在LN 培养基中未检出胡椒基丁醚对蒽、2,4,6-三氯酚、五氯酚降解效率的影响,P450在这些降解过程中的作用还无法明确.蒽、芘和氯酚类物质都能被MnP 和LiP 降解,菲能被MnP 降解[1].本研究结果显示,MnP 一般在真菌接种后第7d 左右达到最大值,多数样本可达600U/L 以上,活性最高的样本能达到2000U/L 左右,最低的也能达到140U/L;在本研究的培养条件下,LiP 的活性较低,一般为10~44U/L,个别高活性的批次可达到800U/L.可见,在LN 培养基中胞外木质素降解酶尤其是MnP 活性明显,黄孢原毛平革菌对蒽、菲、芘和氯酚类物质的降解包括木质素降解酶的作用.对LN 培养基中MnP 活性的分析表明,投加胡椒基丁醚后MnP 活性并没有明显变化.因此投加P450抑制剂后,蒽、菲、芘和氯酚类物质仍能被MnP 降解,而保持了一定的降解效率——其中菲、芘、二氯酚的降解效率即便受到了P450抑制剂的影响,仍然高于未加抑制剂的PDB 培养基.已有研究[13]证明浓度为2.5mmol/L 的胡椒基丁醚不会影响黄孢原毛平革菌中与P450无关的生化过程,本研究表明该真菌中MnP 的合成与P450没有直接的联系.图3 营养限制条件(LN)下P450抑制剂对黄孢原毛平革菌降解多环芳烃及氯酚类物质的影响Fig.3 Effect of P450 inhibitor on degradation efficiencies of PAHs and chlorophenols by Phanerochaete chrysosporiumin nutrient-limited(LN) mediaP450抑制剂投加P450抑制剂2mmol/LP450抑制剂对2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚、五氯酚降解效率的影响在不同的培养基中完全不同;菲在LN 培养基中对P450的诱导作用比在PDB 培养基中明显;P450在萘的降解中发挥主要作用,而LN 培养基中萘的降解效率为PDB 培养基中的 2.2倍;已有文献报道碳源种类和氮源水平对该真菌部分P450基因(cyp63家族)表达水平有明显影响[5].这些现象说明营养条件能够调控黄孢原毛平革菌P450活性,而且调控规律随P450种类的不同而各异;适宜胞外木质素降解酶合成的营养限制条件同样也适合该真菌部分412 中国环境科学 29卷P450的合成.3结论3.1萘、菲、二氯酚、五氯酚对黄孢原毛平革菌P450有诱导作用,诱导后的微粒体P450比浓度分别可达137,58,37,97pmol/mg;菲在LN培养基中诱导产生的P450含量是PDB培养基中的5.7倍.3.2在营养限制培养基(LN培养基)中,多环芳烃和氯酚类物质降解效率明显高于土豆培养基;木质素降解酶尤其是锰过氧化物酶活性明显并且不受P450抑制剂的影响;投加P450抑制剂后,萘、菲、芘、2,4-二氯酚的降解明显被抑制(抑制率分别为100%、53%、57%、36%),而2,4,6-三氯酚和五氯酚的降解未受影响.3.3 在营养丰富培养基(PDB培养基)中,木质素降解酶活性极低,投加P450抑制剂后,萘、菲、芘、2,4,6-三氯酚的降解明显被抑制(抑制率分别为100%、54%、47%、73%),五氯酚的降解效率增大57%,2,4-二氯酚的降解未受影响.3.4黄孢原毛平革菌P450在萘、菲、芘、2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚的降解中发挥重要作用,而且与五氯酚的降解有关;营养条件不仅影响胞外木质素降解酶的活性,而且能够调控P450活性,调控规律随P450种类的不同而各异.参考文献：[1] 李慧蓉.白腐真菌生物学和生物技术 [M]. 北京:化学工业出版社, 2005.[2] 冷欣夫,邱星辉.细胞色素P450酶系的结构功能与应用前景[M]. 北京:科学出版社, 2001.[3] Martinez D, Larrondo L F, Putnam N, et al. Genome sequence ofthe lignocellulose degrading fungus Phanerochaete chrysosporiumstrain RP78 [J]. Nature Biotechnology, 2004,22(6):695-700. [4] Subramanian V, Yadav J S. Regulation and heterologousexpression of P450 enzyme system components of the white rot fungus Phanerochaete chrysosporium [J]. Enzyme and Microbial Technology, 2008,43(2):205-213.[5] 曾斌,宁大亮,王慧.白腐真菌降解五氯酚的初步研究 [J].环境化学, 2008,27(2):181-185.[6] Mehmood Z, Kelly D E, Kelly S L. Cytochrome P450 3A4mediated metabolism of 2,4-dichlorophenol [J]. Chemosphere,1997,34(11):2281-2291.[7] Bezalel L, Hadar Y, Cerniglia C E. Enzymatic mechanismsinvolved in phenanthrene degradation by the white rot fungus Pleurotus ostreatus [J]. Applied and Environmental Microbiology,1997,63(7):2495-2501.[8] Masaphy S, Levanon D, Henis Y, et al. Evidence for cytochromeP-450 and P-450-mediated benzo (a) pyrene hydroxylation in the white rot fungus Phanerochaete chrysosporium [J]. FEMS Microbiology Letters, 1996,135(1):51-55.[9] Tien M, Kirk T K. Lignin Paroxidase of Phanerochaetechrysosporium [J]. Methods in Enzymology, 1988,161:238-249. [10] Omura T, Sato R. The carbon monoxide-binding pigment of livermicrosomes [J]. The Jounal of Biological Chemistry, 1964, 239(7):2370-2378.[11] 宁大亮,王慧,庄芫,等.原位光谱法检测白腐真菌P450的诱导及其降解功能 [J]. 高等学校化学学报, 2007,28(8):1469- 1474.[12] Paszczynski A, Crawford R L, Huynh V B. Manganeseperoxidase of Phanerochaete chrysosporium: Purification [J].Methods in Enzymology, 1988,161:264-270.[13] Teramoto H, Tanaka H, Wariishi H. Degradation of 4-nitrophenolby the lignin-degrading basidiomycete Phanerochaete chrysosporium [J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2004,66(3):312- 317.[14] Shultz M A, Morin D, Chang A M, et al. Metabolic capabilities ofCYP2F2 with various pulmonary toxicants and its relative abundance in mouse lung subcompartments [J]. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 2001,296,(2):510- 519.[15] Jacob J, Doehmer J, Grimmer G, et al. Metabolism ofphenanthrene, benz[a]anthracene, benzo[a]pyrene, chrysene and benzo[c]phenanthrene by eight cDNA-expressed human and rat cytochromes P450 [J]. Polycyclic Aromatic Compounds, 1996,10(1-4):1-9.[16] Kim Y D, Todoroki H, Oyama T, et al. Identification ofcytochrome P450 isoforms involved in 1-hydroxylation of pyrene [J]. Environmental Research, 2004,94(3):262-266.作者简介：宁大亮(1981-),男,福建泰宁人,清华大学环境科学与工程系环境生物学研究所博士研究生,主要从事环境生物技术研究.发表论文8篇.。