下载文档原格式
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]。
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催化作用机制的研究细胞色素P450是一种广泛存在于生物体内的酶，主要参与药物代谢、脂质代谢以及某些内源性化合物的合成等生物合成代谢过程。
细胞色素P450家族酶共同构成了细胞色素P450超家族酶系统（CYP系统），是整个生命体系的重要组成部分。
而关于细胞色素P450催化作用的机制，一直是人们关注和研究的热点之一。
一、细胞色素P450与药物代谢人体摄入的蛋白质、脂肪和碳水化合物等大分子物质需要经过消化吸收后才能被利用。
而药物在服用后，与相应的细胞色素P450酶相互作用，使药物分子发生代谢反应，从而被身体逐步代谢、吸收、分解出体外。
细胞色素P450酶的代谢功能十分强大，其存在于肝脏、肾脏以及其他器官组织中，对药物的代谢具有重要的作用。
随着药物代谢研究的深入，越来越多的药物和化合物已经被发现和证明与细胞色素P450酶紧密相关。
但是，这些药物的代谢机制，还不为人所知。
二、近年来，随着生物技术和药物化学的进步，相关领域的研究人员相继掌握了一系列细胞色素P450催化作用的方法和技术，从而更深入地了解细胞色素P450的详细催化作用机制。
研究发现，细胞色素P450酶的催化过程中主要包括以下步骤：药物分子的结合、电子传递、氧化反应、质子迁移和产物释放等环节。
例如，卡巴拉汀就是一种药物，其代谢途径经过细胞色素P450系统进行加氧反应，最终生成代谢产物L-马尼托尔。
研究表明，卡巴拉汀与细胞色素P450酶的结合位点是一种口袋活性中心。
在此过程中，药物分子的代谢依赖于细胞色素P450酶对药物分子的结合和电子传递过程。
通过对细胞色素P450酶电导效应、药物分子电子结构与酶－基质活性中心的间的相互关系来揭示转移电子的方式。
基于以上发现，研究人员进一步发现细胞色素P450酶与药物分子之间的相互作用和药物代谢之间的关系，深入探究了细胞色素P450酶的跨膜结构以及在基因水平上的表达机制等问题。
这不仅为药物代谢机制的提高和药效调控方面的研究提供了新思路，更促进了整个医学界的发展与进步。
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。
