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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。
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]。
某大学生物工程学院《生物化学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（95分，每题5分）1. 细菌中的插入序列（IS）具有转座能力，能随即插入到任一DNA序列中，在靶点两侧形成一段短的正向重复序列。
（）答案：错误解析：2. 在NDP转变为脱氧核糖核苷二磷酸（dNDP）的过程中硫氧还蛋白和谷氧还蛋白起电子载体的作用。
（）答案：正确解析：3. 线粒体tRNA在识别密码子时遵循更为宽松的摆动原则。
（）答案：正确解析：线粒体中的tRNA种类比原核生物和真核生物细胞质中的tRNA 种类少，要识别60多种密码子，需要遵循更为宽松的摆动原则。
4. 脂酸合成过程中所需的[H]全部由NADPH提供。
（）答案：错误解析：由磷酸戊糖途径产生的NADPH提供。
延长途径中可由FADH2与NADPH提供[H]。
5. 大肠杆菌染色体DNA由两条链组成，其中一条链充当模板链，另外一条链充当编码链。
（）答案：错误解析：不同的基因使用不同的链作为其编码链和模板链。
6. DNA分子是由两条链组成的，其中一条链作为前导链的模板，另一条链作为后随链的模板。
（）答案：错误解析：对于一个双向复制的DNA分子来说，相对于一个复制叉为前导链模板的那条链相对于另一个复制叉来说则是后随链的模板。
7. 转座要求供体和受体位点之间具有同源性。
（）答案：错误解析：转座作用既不依靠转座成分和插入区段序列的同源性，又不需要RecA蛋白。
8. 细胞色素b和细胞色素c因处于呼吸链的中间，因此它们的血红素辅基不可能与CN配位结合。
（）答案：错误解析：氧化态细胞色素b和细胞色素c之所以不能与氰化物等一些含有孤对电子的物质结合，是因为其Fe3＋形成的配位键已经饱和，而不是因为它们处于呼吸链的中间。
9. 真核生物细胞内的hnRNA相对分子质量虽然不均一，但半衰期长，比胞质成熟mRNA更为稳定。
人CYP的异源表达及其在新药研发早期的作用谢章明;陈枢青【摘要】人细胞色素P450(cytochrome P450,CYP)在临床上对外源及内源性的物质代谢起着至关重要的作用.由于从人组织中获取的CYP成分较为复杂,且人组织本身不易获得,人们开始用各种表达系统来进行CYP的异源表达,并将表达得到的单一CYP用于药物代谢及药物-药物相互作用的研究,从而大大提高了药物高通量筛选的效率.另外,由于药物代谢酶的多态性使不同人群表现出对某种药物药效的差异,因此对某种CYP突变体的异源表达和药物代谢研究,将有助于指导治疗方案的优化,实施个体化药物治疗.%Human cytochrome P450 ( CYP) has a pivotal role on metabolism of xenobiotics and endogenous substances in clinical practice. Since the CYP from human tissue is very complex, and the human tissue itself is not easy to obtain, investigators begin to use all kinds of expression system to heterogeneously express the CYP. The single CYP expressed was then used for drug metabolism and drug-drug interaction research, to improve the efficiency of high-throughput drug screening greatly. Besides, since the polymorphism of drug-metabolizing enzymes makes efficacy variance for some drugs in different population, the heterougeneous expression and drug metabolizing research of certain CYP mutanes will be helpful to guide the optimization of therapeutic regimen and conduct the personalized medication.【期刊名称】《浙江大学学报（医学版）》【年(卷),期】2013(042)001【总页数】5页(P109-113)【关键词】细胞色素P450酶系统;异源表达;药物利用;药物设计【作者】谢章明;陈枢青【作者单位】浙江大学药学院药理毒理与生化药学研究所,浙江杭州310058;浙江大学药学院药理毒理与生化药学研究所,浙江杭州310058【正文语种】中文【中图分类】Q785在新药研发过程中，药物的代谢过程及药物与其他药物的相互作用是新药研发早期安全性评价的关键。
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。
地黄C3H基因的克隆及生物信息学分析作者：周延清邵露营郭萌萌朱佳琳来源：《广西植物》2020年第09期摘要：香豆酸-3-羟化酶属于植物中最大的蛋白酶细胞色素P450家族之一，在植物生命活动中发挥着重要作用。
为了解地黄香豆酸-3-羟化酶基因RgC3H合成毛蕊花糖苷的功能，该研究基于地黄代谢组学分析获得KEGG途径中的C3H，采用多重比对在NCBI中获得同源基因的一个保守序列，并基于该保守序列和地黄SRA数据库，采用电子克隆和RT-PCR克隆技术获得地黄C3H基因全长CDS（RgC3H），对其进行生物信息学分析。
结果表明：RgC3H基因全长为1 530 bp，且编码一个含509个氨基酸、分子量为57.91 kD、无信号肽的蛋白质;基于氨基酸序列的结构分析显示，RgC3H有一个保守区域-P450结构域;系统进化分析结果显示，RgC3H与芝麻和猴面花的C3H基因具有很高的同源性。
上述结果为进一步研究RgC3H基因在地黄毛蕊花糖苷生物合成途径中的作用奠定了基础。
关键词：地黄，C3H基因，基因克隆，生物信息学分析中图分类号：Q943文献标识码：A文章编号：1000-3142（2020）09-1281-07Abstract：Coumarin-3-hydroxylase belongs to the cytochrome P450 family，one of the largest protease families，and plays an important role in plants. However，its role for verbascoside biosynthesis remains deficient. In order to understand the role of P-coumarate 3-hydroxylase for verbascoside biosynthesis in Rehmannia glutinosa （RgC3H），C3H was mined from a candidate KEGG pathway based on the metabolomics analysis of R. glutinosa，and a conserved sequence of homologous gene was obtained in NCBI by multiple alignment. According to its fragment and SRA database of R. glutinosa，we cloned its full length CDS （RgC3H） by electro cloning and RT-PCR，and performed its bioinformatics analyses. The results were as follows：RgC3H gene was 1 530 bp in length and encoded a 509-amino acid protein with a molecular weight of 57.91 kD and without signal peptide; According to its amino acid sequence and structural analysis，RgC3H contained one conserved domain-cytochrome P450 domain，suggesting that it belonged to cytochrome P450 family; Phylogenetic tree analysis showed that RgC3H had high homology with the C3H genes of Sesamum indicum and Erythranthe guttata. This study laid a foundation for further research on the role of RgC3H gene in the pathway of verbascoside biosynthesis in Rehmannia glutinosa.Key words：Rehmannia glutinosa，C3H gene，gene cloning，bioinformatics地黃是“四大怀药”之一，属于玄参科地黄属多年生草本植物，是一种重要的传统中药药材，种类繁多，具有益阴生津、清凉热血等功效。
细胞色素P450还原酶细胞色素P450还原酶简介细胞色素P450还原酶（Cytochrome P450 reductase）是一种酶，属于细胞色素P450酶超家族的一员。
它在生物体内广泛存在，参与多种生物过程，包括药物代谢、甾体激素合成以及内源性化合物的降解等。
细胞色素P450还原酶的结构和功能1.结构细胞色素P450还原酶是一种单个多功能酶，由3个不同的功能模块组成：还原酶域、连接域和催化酶域。
2.功能细胞色素P450还原酶的主要功能是通过电子转移，将电子提供给细胞色素P450酶，从而催化底物的氧化反应。
其功能模块各司其职，使其能够与细胞色素P450酶高效结合并完成电子转移。
细胞色素P450还原酶的生物学意义和应用1.生物学意义细胞色素P450还原酶在维持生物体内稳态、保护细胞功能以及应对外界环境变化等方面发挥着重要作用。
它参与许多生物过程，例如药物代谢，通过催化底物的氧化反应，加速药物的降解和排出，从而影响药物的疗效和副作用。
2.应用由于细胞色素P450还原酶对药物代谢的影响，它在药物研发和药物安全性评价中起着重要作用。
通过研究细胞色素P450还原酶的结构和功能，可以更好地设计和开发药物，提高药物的疗效和安全性。
细胞色素P450还原酶的研究进展和挑战1.研究进展近年来，对细胞色素P450还原酶的研究取得了重要进展。
通过结构生物学、分子生物学和蛋白质工程等技术手段的发展，研究者们揭示了细胞色素P450还原酶的三维结构，探究了其电子转移机制，并发现了一些与药物代谢相关的基因多态性。
2.挑战尽管对细胞色素P450还原酶的研究有了许多进展，但仍然存在一些挑战。
其中之一是细胞色素P450还原酶的催化机制尚未完全揭示，这限制了对其在药物代谢中的应用。
此外，基因多态性与药物代谢的关系也还需要进一步深入研究。
细胞色素P450还原酶与药物代谢的关系1.细胞色素P450还原酶的种类和药物代谢细胞色素P450还原酶是一大家族的酶，不同亚型具有不同的催化活性。
链霉菌抗生素生物合成中的细胞色素P450酶潘丽霞;朱婧;王青艳;杨登峰【摘要】作为酶工程、有机化学和合成生物学领域的研究热点,细胞色素P450酶以其独特的催化特性以及广泛的存在性,吸引了大量研究人员的兴趣.近年来,随着全基因组测序技术、合成生物学和结构生物学的迅猛发展,在抗生素的生物合成过程中P450酶的功能研究得到了进一步解析.同时,细胞色素P450酶的蛋白质改造和新催化反应的研发不断取得新突破.本文就链霉菌属来源的细胞色素P450酶的特点以及最近的研究进展进行了总结与论述.【期刊名称】《中国抗生素杂志》【年(卷),期】2019(044)002【总页数】7页(P153-159)【关键词】链霉菌;抗生素;生物合成;酶工程;细胞色素P450酶【作者】潘丽霞;朱婧;王青艳;杨登峰【作者单位】广西科学院非粮生物质酶解国家重点实验室国家非粮生物质能源工程技术研究中心,广西生物质产业化工程院广西生物炼制重点实验室,南宁530007;广西科学院非粮生物质酶解国家重点实验室国家非粮生物质能源工程技术研究中心,广西生物质产业化工程院广西生物炼制重点实验室,南宁530007;广西科学院非粮生物质酶解国家重点实验室国家非粮生物质能源工程技术研究中心,广西生物质产业化工程院广西生物炼制重点实验室,南宁530007;广西科学院广西北部湾海洋研究中心,广西海洋天然产物与组合合成生物化学重点实验室,南宁530007【正文语种】中文【中图分类】R978.1细胞色素P450酶(P450s或者CYPs)是一类依赖于亚铁血红素，催化多种复杂氧化反应的多功能酶。
它广泛地存在于各种生物体内，包括细菌，真菌，哺乳动物以及人体。
之所以得名P450，是由于在催化过程中，其和亚铁血红素相互结合，形成硫醇-亚铁-一氧化碳复合物，该复合物在450nm处具有最大特征吸收波谱[1]。
P450不但在有害异物的脱毒，类固醇的生物合成以及人体的药物代谢中起非常重要的作用[2-3]，而且在天然产物的生物合成中也起到非常关键的作用[4-5]。
