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。

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。

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-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。

细胞色素氧化酶P4502C19基因多态检测联合血清肝素辅助因子Ⅱ对下肢动脉硬化闭塞症介入术后再狭窄的预测价值

目的探讨细胞色素氧化酶P4502C19(CYP2C19)基因多态检测联合血清肝素辅助因子Ⅱ(HCⅡ)对下肢动脉硬化闭塞症(ASO)介入术后再狭窄的预测价值。方法收集2017年1月至2021年5月于绵阳市第三人民医院行介入治疗的146例ASO患者的临床资料,根据随访期间再狭窄发生情况将其分为再狭窄组(n=27)和无再狭窄组(n=119)。收集患者性别、年龄、体重指数(BMI)、吸烟史、心脑血管病史、高同型半胱氨酸病史、病变血管支数、术前狭窄情况、支架植入情况、纤维蛋白原水平、总胆固醇水平、红细胞计数、CYP2C19基因多态性、HCⅡ活性,分析ASO介入术后再狭窄的影响因素。结果有吸烟史、支架植入、CYP2C19慢代谢型及HCⅡ活性均为ASO支架植入术后发生再狭窄的独立危险因素(P﹤0.05)。受试者工作特征(ROC)曲线结果显示,HCⅡ活性预测ASO支架植入术后再狭窄的截断值为95.80%,曲线下面积(AUC)为0.809(95%CI:0.719~0.900),灵敏度为74.80%,特异度为88.24%,Kappa=0.566。CYP2C19基因多态检测对ASO支架植入术后再狭窄的预测灵敏度为66.67%,特异度为89.07%,Kappa=0.537。联合检测对ASO支架植入术后再狭窄的预测灵敏度为96.30%,特异度为86.55%,Kappa=0.682。结论ASO介入术后再狭窄与吸烟史、支架植入情况、CYP2C19基因多态性及HCⅡ活性有关,CYP2C19基因多态性及HCⅡ活性检测均可用于预测ASO介入术后再狭窄,但联合检测可提高其诊断效能。

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。

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。

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。

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 2C19基因多态性对奥美拉唑胶囊抑酸效果的影响

目的研究细胞色素P4502C19(CYP2C19)基因多态性对奥美拉唑胶囊抑酸效果的影响。方法在15名幽门螺杆菌感染阴性的健康志愿者中,用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性方法确定CYP2C19基因型,分为纯合子强代谢型(homEM),杂合子强代谢型(hetEM)和弱代谢型(PM)3组,每组5人。受试者口服奥美拉唑每天20mg,连续8天。分别在服药第1天和第8天,用24h胃内pH测定仪分析24h胃内pH中位值、pH>4及pH>3的总时间。结果24h胃内pH中位值、pH>4和pH>3的总时间,PM组显著高于homEM组和hetEM组(P<0.05)。homEM组和hetEM组的24h胃内pH监测参数,在服药第8天显著高于第1天(P<0.05)。夜间抑酸效果,PM组也优于homEM组和hetEM组(P<0.05)。结论CYP2C19基因多态性对奥美拉唑的抑酸效果及夜间酸突破现象均有明显影响。

中国健康人群与精神分裂症患者细胞色素P450 2C19/P450 2D6遗传多态性的比较

目的探讨中国健康人群与精神分裂症患者细胞色素P450 2C19(CYP2C19)/P450 2D6(CYP2D6)遗传多态性的相关性。方法应用PCR与DNA测序相结合的方法,对88名符合ICO-10诊断标准的精神分裂症患者和283名健康志愿者进行了CYP2C19基因多态性分析。同时用此方法对87名精神分裂症患者与93名健康志愿者进行了CYP2D6的基因多态性分析。根据CYP2C19*2(G681A)将精神分裂症患者和健康志愿者基因型分为3组(G/G,G/A,A/A);同样方法将CYP2C19*3(G636A)和CYP2D6(C100T)基因型各分为3组。结果在CYP2C19的检测中,健康志愿者中共检测到6个基因型,在精神分裂症患者中检测到7个基因型。2组间等位基因型差异没有统计学意义(CYP2C19*2χ2=4.954,P>0.05;CYP2C19*3χ2=2.334,P>0.05)。但发现精神分裂症患者突变型纯合子A/A的基因型频率明显高于健康志愿者。在CYP2D6(C100T)的基因型和等位基因型检测中,精神分裂症患者和健康志愿者组间的基因型和等位基因差异无统计学意义(χ2=0.202,P>0.05;χ2=0.066,P>0.05)。结论中国精神分裂症患者与健康人群在细胞色素氧化酶CYP2C19/CYP2D6遗传多态性上差异无统计学意义,CYP2C19*2的突变型纯合子可能是中国精神分裂症患者的一个易感因素。

野桑蚕细胞色素P450家族CYP4M5基因的克隆和诱导表达

细胞色素P450单加氧酶系在生物体对外源化合物的代谢和内源化合物的调节中都起着非常重要的作用,昆虫对杀虫剂产生抗性与单加氧酶系介导的代谢反应有关。以野桑蚕(Bombyxmandarina)中肠为材料,依据家蚕(Bombyxmori)基因组P450基因预测序列设计一对引物,采用RT-PCR方法克隆了一个P450家族基因的cDNA序列,命名为CYP4M5(GenBank登录号:EU273876)。序列分析表明,野桑蚕CYP4M5基因编码区长度为1 512 bp,编码503个氨基酸,相对分子质量约为58 kD,等电点7.8。同源性分析表明该基因与家蚕CYP4M5的同源性最高,达97.42%。分析鉴定了该基因在野桑蚕各组织中的mRNA表达水平以及溴氰菊酯诱导24 h后mRNA的表达水平,结果显示:在正常野桑蚕幼虫体内,CYP4M5在脂肪体中的表达水平最高;野桑蚕经5 ng/μL溴氰菊酯药液处理后,CYP4M5在中肠和脂肪体中表达量分别增加1.1倍和4.4倍。推测该基因可能参与野桑蚕对杀虫剂的解毒代谢作用。

细胞色素P450酶2C19基因多态性对TIPS术后患者服用氯吡格雷效果的影响

目的评估细胞色素P450酶2C19(CYP2C19)基因多态性对经颈静脉肝内门体分流术(TIPS)肝硬化患者术后服用氯吡格雷抗血小板治疗的影响。方法收集2013年1月至2014年12月接受TIPS术治疗的171例肝硬化患者临床资料。所有患者均于术中采集门静脉及肘静脉血液样本并行CYP2C19基因检测。术后每3个月临床随访,比较分析基因检测结果与临床随访结果。结果 110例TIPS术前无输血且术后规律服用氯吡格雷患者纳入本研究。术后平均服用氯吡格雷时间为192.4 d(31~517 d),门静脉血及肘静脉血基因检测结果一致,CYP2C19基因型为*1/*1有49例(44.5%)、*1/*2有27例(24.6%)、*1/*3有18例(16.4%)、*2/*2有11例(10.0%)、*2/*3有3例(2.7%)、*3/*3有2例(1.8%);随访显示慢代谢型基因携带患者分流道功能异常发生率为87.5%(14/16),较中等代谢型患者(20.0%,9/45,χ2=22.9,P=0.006)及快代谢型患者(8.2%,4/49,χ2=37.91,P=0.000 1)明显增高;Cox回归模型多变量分析提示CYP2C19慢代谢型基因变异,是分流道功能异常的重要预测因素(95%CI 1.80~9.03,P=0.000 7)。结论 CYP2C19慢代谢基因变异(*2/*2、*2/*3、*3/*3)是影响TIPS术后患者氯吡格雷治疗效果的重要因素之一,术前检测可为术后提供较为有效的抗血小板治疗方案。

野桑蚕细胞色素P450氧化酶活性测定及CYP9家族基因的诱导转录

采用酶标板酶活性动力学法检测了氯氰菊酯诱导苏大野桑蚕中肠和脂肪体的PNOD活性。结果表明:氯氰菊酯诱导24 h,脂肪体、中肠PNOD活性分别增加了18.7%,12.2%。根据野桑蚕CYP9A20基因(GenBank登录号:FJ378716)、CYP9A21基因(GenBank登录号:FJ265741)、CYP9A22基因(GenBank登录号:EF535806)和CYP9G3基因片段设计引物,用半定量RT-PCR方法分析了氯氰菊酯诱导野桑蚕CYP9家族基因的表达水平。结果表明,氯氰菊酯诱导24 h,CYP9A21基因在中肠的mRNA表达量是对照的2.1倍,CYP9A20,CYP9A21,CYP9G3基因在脂肪体的mRNA表达量是对照的1.9,3.5,1.4倍。推测野桑蚕CYP9A21等基因的过量表达可能导致野桑蚕对氯氰菊酯氧化解毒代谢的增强。

中国汉族健康男性细胞色素P450酶2C19遗传多态性对艾司西酞普兰在人体内代谢的影响

目的评价中国汉族健康男性志愿者细胞色素P450(CYP450)2C19遗传多态性对艾司西酞普兰(抗抑郁症和惊恐障碍药)在人体内代谢的影响。方法16名志愿者单次口服艾司西酞普兰后,用PCR-测序法测定其CYP2C19基因的基因型,即野生基因型(*1/*1)含有1个突变基因组(*1/*2或*1/*3)及含有2个突变基因组(*2/*2,*3/*3或*2/*3)。用高效液相色谱-荧光检测法测定其血药浓度。比较艾司西酞普兰在CYP2C19不同基因型代谢的差异。结果随突变基因数目增多,血浆艾司西酞普兰AUC显著升高(P<0.01),CLs显著降低(P<0.01)。CLs、AUC0-t及AUC0-∝的差异在3组间表现出基因剂量效应倾向。结论CYP2C19遗传多态性是影响艾司西酞普兰药物代谢的重要因素。

细胞色素P450新家族的第一个基因CYP337A1的分子克隆与序列分析

依据家蚕基因组数据,通过BLASTP比对,选择了主要与抗性相关的CYP3集团(clan)中具有完全编码框并含有P450基因特征结构域的1条序列为研究对象,用RT-PCR方法对其进行了克隆.结果表明,该基因ORF为1 467 bp,编码489个氨基酸,推定的蛋白质分子质量为56.60 KDa,等电点为8.64.只有1个内含子,外显子/内含子边界处符合GT-AG规则.与美国棉铃虫的CYP321A、邪恶按蚊的CYP6P9的相似性(identity)相对较高,分别为34%、32%,低于同一家族成员氨基酸相似性应高于40%的规定,从而被细胞色素P450委员会命名为新家族的第一个基因CYP337A1(GenBank登陆号:EF415297).