昆虫细胞色素P450的多样性和功能

细胞色素P450是一类广泛存在的催化酶,能够在昆虫体内参与外源性物质的代谢和内源性物质的合成与降解,帮助昆虫进行正常的生理活动。尽管昆虫细胞色素P450的多样性和功能一直是研究的热点,但目前仍缺乏对这个领域的系统总结和归纳。本文综述了昆虫细胞色素P450数量、表达和反应类型的多样性以及细胞色素P450在昆虫中的功能和进化等方面的研究进展,为更好地研究和利用昆虫细胞色素P450的多样性和功能提供有力的参考依据,同时也能促进我们更好地理解昆虫的代谢和生理活动。

细胞色素P450介导的杂草抗药性研究进展

细胞色素P450(cytochrome P450)是一类重要的亚铁血红素-硫醇盐蛋白超家族,属于单加氧酶,广泛分布于生物界中。研究发现P450主要具有“生物合成”和“生物解毒”两大功能,被誉为“万能的生物催化剂”。大多数除草剂在植物体内代谢的初始阶段即涉及植物细胞色素P450的作用。近些年,由P450介导的抗药性杂草呈多发态势,其复杂的抗性谱,给杂草化学防除带来了新的挑战。本文对P450分类命名、P450与除草剂代谢的关系、P450抗性鉴定手段、P450介导抗性杂草发生情况、与除草剂代谢有关的植物细胞色素P450基因克隆等内容进行了综述,旨在为该领域的相关研究提供参考。

细胞色素P450的多样性与介导抗性的研究

细胞色素单加氧酶是一类广泛分布在生物体内的重要酶系,它主要参与多种外源性化合物的代谢和内源性物质的合成,在生物体内起着十分重要的作用,对P 450的研究已从最开始的功能与定位研究深入到了它的分子机制、多样性等领域。主要就P 450的多样性、介导抗性的机制、分离方法做一综述。

长链非编码RNA LINC00987通过细胞色素P450途径促进AML细胞凋亡的机制研究

目的:探讨长链非编码RNA LINC00987在抗肿瘤药物诱导的急性髓系白血病(acute myeloid leukemia,AML)细胞凋亡中的作用及分子机制。方法:通过RT-qPCR检测AML中的LINC00987表达水平。构建稳定敲减LINC00987基因的Molm13细胞(shLINC00987),通过Annexin V/PI检测LINC00987低表达对阿糖胞苷诱导AML细胞凋亡的影响。对LINC00987共表达基因进行信号通路富集,分析LINC00987的表达对细胞色素家族基因的影响。结果:与健康对照组相比,lncRNA LINC00987在AML细胞系和AML病人标本中均显著降低,而在抗AML治疗后缓解组中高表达;此外,低表达LINC00987与AML患者预后不良有关。抗肿瘤药物阿糖胞苷、阿霉素、三氧化二砷和维奈托克可显著诱导AML细胞系Molm13和MV411的LINC00987表达。下调LINC00987的表达可抑制阿糖胞苷诱导的Molm13细胞凋亡。进一步研究发现,LINC00987共表达基因可富集于细胞色素P450(cytochrome,P450,CYP450)介导的氧化应激通路/网络,且LINC00987的表达与CYP450家族基因CYP11B1、CYP2U1和CYP2C9的表达水平呈正相关。下调LINC00987的表达则可抑制阿糖胞苷诱导的CYP11B1、CYP2U1和CYP2C9的mRNA表达。结论:LINC00987可以作为AML的预后标志物,其可能通过CYP450介导的氧化应激途径促进阿糖胞苷诱导的AML细胞凋亡。

昆虫细胞色素P450基因的多样性、进化及表达调控

细胞色素P450单加氧酶(cytochrome P450 monooxygenases,P450s)是由多个功能相关的亚铁血红素-硫醇盐蛋白基因组成的一个基因超家族,在各种内源和外源物质的代谢中起着主要作用。目前GenBank中注册的昆虫P450基因序列已超过1000个,其中双翅目占序列总数的74%,鳞翅目占序列总数的16%。而昆虫P450基因序列已克隆的全长序列中大部分属于CYP4和CYP6家族,两个家族成员分别占总数的20%和45%。利用GenBank中现已注册的昆虫P450基因的cDNA全长序列进行比对并绘制进化树,揭示不同种类昆虫P450的亲缘关系。结果显示基于P450基因的昆虫部分目的进化关系与大部分先前依据其他分子数据或形态分类学得到的昆虫系统进化关系基本吻合。现有研究表明,细胞色素P450基因的表达可能受顺式作用元件(cis-acting element)、反式作用因子(trans-acting factor)或两者共同调控,调控可能涉及转录增强的转录机制或mRNA稳定性增加的转录后机制。

烟粉虱细胞色素P450基因CYP6JM1的克隆及其在噻虫嗪抗性中的作用

烟粉虱Bemisia tabaci是全球性农业害虫之一,目前采用的防治手段多为化学防治。噻虫嗪作为一种新烟碱类杀虫剂,现被广泛应用于田间烟粉虱的防治,但烟粉虱已对其产生了抗性。本文通过RT-qPCR对烟粉虱噻虫嗪抗性与敏感种群的细胞色素P450基因CYP6JM1表达水平进行了比较,结果显示,烟粉虱噻虫嗪抗性种群CYP6JM1基因表达水平明显升高。基因克隆和序列分析表明,CYP6JM1基因具备昆虫P450基因的典型特征。RT-qPCR检测结果表明,该基因在烟粉虱1~2龄时期及腹部高水平表达。RNAi结果表明,降低烟粉虱体内CYP6JM1基因的表达量能够显著提高其对噻虫嗪的敏感性,表明CYP6JM1基因可能与烟粉虱对噻虫嗪的抗性有关。

细胞色素P450的多样性

细胞色素Ｐ４５０的多样性＊邱星辉冷欣夫（中国科学院动物研究所，北京１０００８０）关键词细胞色素Ｐ４５０多样性细胞色素Ｐ４５０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［１～３］。它于１９５８年被发现以来，就引起了人们的...

细胞色素P450-RhFRED人工融合酶的研究进展与应用

来自于红球菌Rhodococcus sp.NCIMB 9784的P450RhF是一个自给自足型的细胞色素P450酶,它的血红素结构域主要负责控制酶的底物特异性,P450还原酶伴侣蛋白RhFRED与细胞色素P450血红素结构域天然融合在一起,电子主要从蛋白分子内转移到P450血红素结构域。依据融合型P450RhF自给自足的特性,有学者利用P450RhF的还原伴侣蛋白RhFRED,与其它P450构建人工融合酶P450-RhFRED,来实现多种细胞色素P450基因的功能表达。基于此建立的P450-Rh-FRED融合文库对未知功能P450的催化功能探索有很大意义,P450-RhFRED融合酶技术也可用于开发已知细胞色素P450酶的工业应用。

细胞色素P450的多样性与介导抗性的研究

细胞色素单加氧酶是一类广泛分布在生物体内的重要酶系,在生物体内广泛分布,CYP450参与多种外源性化合物的代谢,内源性物质的合成,在生物体起到十分重要的作用,对P450的研究已从最开始的功能与定位深入到了它的分子机制和多样性等的研究,就P450的多样性、介导抗性的机制和分离方法作一综述。

细胞色素P450的生物多样性和植物保护

细胞色素P450单加氧酶能催化一系列内源性或外源性亲脂化合物的氧化反应。该酶系统分成三个结构区域:黄素腺嘌呤二核昔酸(FAD)、Fe-S或黄素单核苷酸(FMN)和血红素。FAD和Fe—S/FMN部分构成了从还原型辅酶Ⅱ或还原型辅酶Ⅰ到对氧化反应起催化作用的血红素部分的电子传递链。在原核生物和真核生物之间这些区域结构由1、2或3个蛋白质组成。在原核生物细胞中,细胞色素P450酶系主要有三个组成部分;细胞色素P450(P450)。

稳定表达人细胞色素P450氧化还原酶(POR)的Flp-In^(TM) CHO细胞系的建立

目的建立稳定表达人细胞色素P450氧化还原酶(POR)的Flp-In^(TM) CHO细胞系,为进一步建立稳定双表达人POR与人细胞色素P450(CYP)的细胞系奠定基础。方法构建POR重组慢病毒并感染Flp-In^(TM) CHO细胞,荧光显微镜观察绿色荧光蛋白表达,挑选转染细胞进行嘌呤霉素筛选和单克隆培养,以获得稳定转染细胞株。利用丝裂霉素C(MMC)细胞毒实验、实时荧光定量PCR和Western blot法检测细胞POR的表达,获得稳定表达POR的Flp-In^(TM) CHO-POR细胞株。构建稳定双表达POR和CYP2C19的Flp-In^(TM) CHO-POR细胞(Flp-In^(TM) CHO-POR-2C19)和单表达CYP2C19的Flp-In^(TM) CHO细胞(Flp-In^(TM) CHO-2C19),并用环磷酰胺(CPA)测定CYP2C19酶活性。结果与感染阴性对照病毒的Flp-In^(TM) CHO细胞相比,感染POR重组慢病毒的Flp-In^(TM) CHO细胞MMC代谢活性升高,POR mRNA和蛋白的表达水平增加,说明获得了可稳定表达POR的Flp-In^(TM) CHO-POR细胞。与Flp-In^(TM) CHO细胞相比,Flp-In^(TM) CHO-2C19的CPA代谢活性无显著差异,而Flp-In^(TM) CHO-POR-2C19的CPA代谢活性增加且明显高于Flp-In^(TM) CHO-2C19细胞。结论成功建立了稳定表达POR且可进一步用于CYP转基因细胞构建的Flp-In^(TM) CHO-POR细胞系。

母体用药及母体细胞色素P450遗传多态性与新生儿罹患先天性心脏病的相关性分析

目的研究母亲怀孕早期用药及细胞色素P450(CYP450)遗传多态性与后代先天性心脏病(CHD)的关联性。方法选取127名CHD胎儿产妇为观察组,132名非CHD胎儿产妇为对照组。调查双方特征及用药史,检测CYP450多态性。用Logistic回归分析产妇药物使用与CYP450基因变异与后代CHD风险关联。结果观察组产妇使用促排卵药、降压药、抗生素、抗抑郁药、预防流产药、中药等后代CHD风险高于对照组(P<0.05)。rs1065852基因型中A/T和T/T及rs16947基因型中C/G和G/G相较各自基因型均增加后代CHD风险。母体CYP450基因rs1065852风险基因型(A/T或T/T)及怀孕早期用药可增加后代CHDs风险(P<0.05);CYP450基因rs16947风险基因型(C/G或G/G)同样会增加后代CHDs风险(P<0.05)。结论母体怀孕早期使用药物可能与后代患CHD有关,CYP450的rs1065852和rs16947位点与子代先天性心脏病风险显著相关。

细胞色素P450氧化还原酶缺乏症试管助孕1例

细胞色素P450氧化还原酶缺乏症(cytochrome P450 oxidoreductase deficiency,PORD)是先天性肾上腺皮质增生症(congenital adrenal hyperplasia,CAH)中罕见的类型,为细胞色素P450氧化还原酶(cytochrome P450 oxidoreductase,POR)基因纯合或杂合变异引起的常染色体隐性遗传病。

细胞色素P450家族成员21A2活性与非酒精性脂肪性肝病的关系

目的比较不同人群细胞色素P450家族成员21A2(CYP21A2)表达水平和氧合活性差异,并进一步探索CYP21A2活性缺陷与非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)以及NAFLD合并多囊卵巢综合征(PCOS)的相关性。方法选取2021年3月至2022年3月就诊于新疆医科大学第一附属医院消化内科的NAFLD患者400例,根据其是否合并PCOS,将其分为NAFLD组(n=200)和NAFLD+PCOS组(n=200);另选取同期健康女性志愿者为对照组(n=100)。采集3组研究对象的外周血样,采用反转录实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)和蛋白质印迹技术检测其全血CYP21A2 mRNA和蛋白表达水平;分离血清,测定脂代谢标志物甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)含量,氧合活性标志物过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化脂质(LPO)、丙二醛(MDA)、血红素加氧酶-1(HO-1)和髓过氧化物酶(MPO)含量;同时提取外周血DNA,用竞争性等位基因特异性PCR实验分析CYP21A2-rs772588285位点突变情况。结果相较于对照组,NAFLD组与NAFLD+PCOS组患者的CYP21A2 mRNA和蛋白表达水平均降低(P<0.05),但NAFLD组与NAFLD+PCOS组间差异无统计学意义(P>0.05);相较于对照组,NAFLD组和NAFLD+PCOS组TG、TC、LDL、LPO、MDA和MPO含量均增多(P<0.05),HDL、CAT含量降低(P<0.05),但NAFLD组与NAFLD+PCOS组间差异无统计学意义(P>0.05);此外,对照组和NAFLD组的CYP21A2基因rs772588285位点G/A基因型分布频率差异有统计学意义(P<0.05)。结论CYP21A2表达水平及氧合活性可能与NAFLD发病存在相关性,与NAFLD是否合并PCOS可能关系不大。

Cocktail探针药物法评价玄参对大鼠细胞色素P450酶的影响

采用Cocktail探针药物法研究玄参对大鼠4种细胞色素P450(CYP3A4、CYP2D6、CYP2C9和CYP1A2)活性的影响.24只健康雄性SD大鼠(Sprague-Dawley rat)随机分为三组:A组为多剂量组,连续7 d给予150 mg/kg玄参.B组为单剂量组,第7 d给予150 mg/kg玄参.C组为对照组.第7 d,各组在给予玄参30 min后,再给予4种探针药物的混合溶液,其中咪达唑仑3 mg/kg、美托洛尔20 mg/kg、氯沙坦5 mg/kg、非那西汀5 mg/kg,分别用以评价CYP3A4、CYP2D6、CYP2C9和CYP1A2的活性.根据设定的时间点收集大鼠血浆样品,处理后的样品采用超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)法测定样品中4种探针药物的浓度.结果可见,玄参对大鼠体内氯沙坦和非那西汀的药代动力学参数无显著影响.单剂量的玄参导致咪达唑仑代谢减慢,多剂量给予的玄参显著诱导美托洛尔代谢.玄参对CYP2C9和CYP1A2的酶活性无明显影响,可以抑制CYP3A4或诱导CYP2D6的酶活性.

细胞色素P450基因家族参与植物硫代葡萄糖苷生物合成的研究进展

硫代葡萄糖苷是一种主要存在于十字花科植物中的重要次生代谢物,在植物病虫害防御、食品风味形成以及医学癌症治疗等方面均有重要作用。硫代葡萄糖苷的生物合成过程十分复杂,参与其合成调控的因素有很多,如遗传背景、调节基因以及植物激素等。细胞色素P450酶(CYP450)是一类普遍存在于动植物、微生物以及病毒中的超基因家族编码的酶系,在硫代葡萄糖苷的生物合成中起关键作用。本文综述了CYP450的结构、分类和功能,阐述了CYP450参与硫代葡萄糖苷生物合成的作用,并介绍了CYP450响应外源刺激和环境条件的变化调控硫代葡萄糖苷合成的作用机理,以期为研究硫代葡萄糖苷合成机制提供参考。

复方曲肽注射液对细胞色素P450酶活性的体内外影响

目的考察复方曲肽注射液对细胞色素P450(CYP450)酶活性的体内外影响。方法将人肝微粒体与复方曲肽注射液(体积分数0.05%~10%)和CYP1A2、CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP3A4的特异性探针底物共孵育30 min,采用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)技术检测相应代谢产物的生成量,并计算半数抑制浓度(IC_(50));将人原代肝细胞与复方曲肽注射液(体积分数0.05%~10%)或CYP1A2、CYP2B6、CYP3A4阳性诱导剂共孵育48 h后,采用实时荧光定量聚合酶链式反应法测定上述酶mRNA的相对表达量(即诱导倍数)。将雄性SD大鼠随机分为对照组(生理盐水+CYP1A2、CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP3A4探针底物8、2、1、1、10、10、8 mg/kg)和实验组(复方曲肽注射液0.9 mL/kg+CYP1A2、CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP3A4探针底物8、2、1、1、10、10、8 mg/kg),每组6只,采用Cocktail探针药物法,以UPLC-MS/MS技术为手段,检测各探针底物的药动学参数。结果经0.05%~10%复方曲肽注射液处理后,人肝微粒体中CYP2B6、CYP2C8、CYP2C19的活性无明显变化,未能拟合出IC50;CYP1A2、CYP2C9、CYP2D6、CYP3A4的IC50分别为419.90%、97.78%、176.00%、19.42%;经0.05%~10%复方曲肽注射液处理后,人原代肝细胞(批号MHK)中CYP3A4mRNA的平均诱导倍数为4.88(且有2个浓度点的平均诱导倍数>2);经复方曲肽注射液干预后,CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19底物的AUC0-t、AUC0-∞均显著升高,CYP2C8、CYP2C19底物的CL均显著降低,CYP2C9酶底物的t1/2显著延长(P<0.05)。结论复方曲肽注射液对人肝微粒中CYP1A2、CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP3A4活性无明显的体外抑制作用,对人原代肝细胞中CYP3A4mRNA的表达有体外诱导作用,对大鼠CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19活性有体内抑制作用。

中华蜜蜂细胞色素P450基因及其全长转录本的鉴定及分析

【目的】利用纳米孔(nanopore)测序技术鉴定中华蜜蜂Apis cerana cerana工蜂幼虫肠道中细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450)基因及其全长转录本,为后续功能研究提供参考信息和基础。【方法】通过Nanopore PromethION平台对中华蜜蜂工蜂4-6日龄幼虫肠道进行转录组测序。利用Guppy软件对原始读段(raw reads)进行质控以得到有效读段(clean reads)。通过识别两端引物鉴定全长转录本序列。使用BLAST工具将上述全长转录本的序列比对到Nr和GO数据库以鉴定CYP450基因及其全长转录本。采用Astalavista软件鉴定基因的可变剪接(alternative splicing,AS)事件。通过RT-PCR验证不同类型AS事件的可靠性。【结果】在中华蜜蜂工蜂4-6日龄幼虫肠道中分别测得7338627,7003419和7434233条原始读段,经质控得到的有效读段数分别为7289494,6959880和7387756条。鉴定到的非冗余全长转录本总数为48200条。共鉴定到47个CYP450基因和265条CYP450基因全长转录本。共鉴定到CYP450基因的90次AS事件,包括36次外显子跳跃事件、20次可变5′端剪接位点事件、17次内含子保留事件、9次可变3′端剪接位点事件及8次外显子互斥事件。RT-PCR结果证实随机选取的3种AS事件类型真实可靠。【结论】鉴定了中华蜜蜂的CYP450基因及其全长转录本,补充了东方蜜蜂参考基因组的相关注释,并揭示中华蜜蜂CYP450基因可通过多种AS类型产生丰富的剪接体。

基于深度学习和多种机器学习算法预测人体细胞色素P450抑制剂活性

人体细胞色素P450(CYP)受到抑制会导致药物-药物相互作用,从而产生严重的不良反应。因此,准确预测给定化合物对特定CYP亚型的抑制能力至关重要。本研究基于不同的分子表征,比较了11种机器学习方法和2种深度学习模型,实验结果表明,基于RDKit_2d+Morgan的CatBoost机器学习模型在准确率和马修斯系数方面优于其他模型,甚至优于先前发表的模型。此外,实验结果还显示,CatBoost模型不仅性能佳,而且计算资源消耗较低。最后,本文将表现较好的前3名模型结合为co_model,其在性能方面稍微优于单独使用CatBoost模型。

基于转录组数据的中华按蚊细胞色素P450超家族基因不同发育阶段、成蚊不同组织和吸血前后不同时期雌成蚊的表达模式分析

【目的】本研究以中华按蚊Anopheles sinensis细胞色素P450超家族基因为研究对象,分析其在中华按蚊不同发育阶段、成蚊不同组织和雌成蚊吸血前后不同时期的表达模式,为进一步研究其功能奠定基础。【方法】收集中华按蚊实验室溴氰菊酯敏感品系(WX-LS)不同发育阶段(卵、1-4龄幼虫、雄蛹、雌蛹、雄成蚊和雌成蚊)、成蚊组织(触角、唾液腺、中肠、马氏管、精巢、卵巢、表皮和脂肪体)和雌成蚊吸血后1,3,6,12,24和48 h时的样本,采用Illumina HiSeqTM2000进行转录组测序。基于测得的转录组数据,分析细胞色素P450基因在中华按蚊不同发育阶段、成蚊不同组织及吸血前后雌成蚊中的表达量。【结果】中华按蚊细胞色素P450超家族基因的表达具有发育阶段特异性和组织特异性。在幼虫、蛹和成虫期,分别有40,26和35个基因表达量较高,其中CYP6AG1,CYP6AG2,CYP6AH1,CYP6Z3,CYP6Y2,CYP6P4,CYP9J3和CYP9J4在整个幼虫期高表达。中华按蚊CYP6AA1,CYP6AH1,CYP6M4,CYP9J3,CYP9J4和CYP12F3在成蚊中肠和马氏管中均高表达,CYP4G16,CYP6AA1,CYP6AH1,CYP6Y1,CYP6Z3,CYP9J3和CYP9J4在成蚊所有组织中均表现出高表达。CYP4G16,CYP6AA1,CYP6AG2,CYP6AH1,CYP6Y1,CYP6Y2,CYP9K1,CYP12F3和CYP304B1在中华按蚊雌成蚊吸血后1,3,6,12,24和48 h时均高表达。【结论】在幼虫期高表达的细胞色素P450超家族基因可能参与了对幼虫期食源性有毒化合物质的解毒,在雌成蚊中肠和马氏管中高表达的细胞色素P450基因可能在解毒过程中发挥了重要作用。研究结果为进一步探究细胞色素P450超家族基因在中华按蚊生长发育、表达调控和杀虫剂代谢机制等方面的功能奠定了前期基础。