CYP2D亚家族基因在灵长类动物中的药物代谢及进化研究

CYP2D亚家族基因普遍存在于灵长类动物中,在药物代谢方面起着重要作用,但不同地域和种族的人的CYP2D酶对同一药物的代谢效果存在差异,非人灵长类动物的CYP2D酶代谢某些药物的效果比人类的更有效。此外,在漫长的进化过程中,灵长类动物CYP2D亚家族基因之间会经历频繁的基因复制或基因丢失,导致CYP2D亚家族基因数目存在差异,但尚未确定这种差异是否与物种的亲缘关系有关。本研究对CYP2D亚家族基因在灵长类动物中的药物代谢和进化研究方面进行综述,以期为实现个体化用药和精准性治疗提供一定的理论依据,并进一步了解CYP2D亚家族基因在灵长类中的进化情况。

CYP2D亚家族基因及其进化机制研究进展

CYP2D酶在药物代谢及有毒物质的解毒过程中起重要作用,而认识和了解CYP2D亚家族基因的适应性进化有助于理解CYP2D酶对有毒物质的作用机制。研究表明,CYP2D亚家族基因在进化过程中具有谱系特异性扩张现象。此外,基因复制、基因转换以及选择压力对基因的进化具有一定的影响,但对不同谱系产生的影响程度不同。本文从CYP2D亚家族基因的结构、功能及其进化机制等方面进行综述,以期为理解CYP2D亚家族基因的适应性进化提供理论依据。

CYP2D6基因分型影响因素研究进展

细胞色素P450家族2亚科D成员6(CYP2D6)是细胞色素P450酶家族中的重要药物代谢酶,是抗抑郁药物、抗精神病药物和阿片类镇痛药物等主要的代谢酶。CYP2D6基因位点的复杂性和诸多等位基因突变体造成了CYP2D6表型的多态性,目前已报道170余种等位基因突变体。CYP2D6酶活性变化很大,从无活性到超快代谢均存在,根据酶活性可将不同表型携带者分为超快代谢者、正常代谢者、中间代谢者和弱代谢者。随着个体化医疗的发展,CYP2D6基因分型试验可以辅助药物遗传学和基因分型技术的研究和临床应用。然而,由于CYP2D6基因存在复杂的突变,包括单核苷酸突变、插入、缺失、基因拷贝数变异和基因重组。CYP2D6基因不仅存在个体化差异,且在不同种族之间等位基因的频率也明显不同。另外,人体内同时存在与CYP2D6同源性很高的非功能性基因CYP2D7,通过基因检测分析CYP2D6表型是一项非常具有挑战性的工作。文章总结了CYP2D6基因的多态性和基因分型的复杂性,并分析了部分不同的基因型突变对CYP2D6基因分型的影响,以帮助临床通过基因分型方法对CYP2D6酶活性进行预测。

CYP2D亚家族基因在脊椎动物中的研究进展

细胞色素P450(CYP)对有机体的生存至关重要。CYP2D亚家族是CYP超家族的一个成员,在哺乳类、鸟类和两栖类都有发现,该亚家族因能对临床上很多药物进行代谢而得到广泛关注。由于在人类药品氧化Ⅰ相起重要催化作用,CYP2D亚家族基因研究主要集中在哺乳动物中的模式种,而在其他脊椎动物中研究比较少。本研究从CYP2D亚家族基因在脊椎动物(哺乳类、鸟类、两栖类和其他动物)中的进化研究,以及不同动物CYP2D基因与人类CYP2D基因的同源性方面进行综述。

甜橙AP2亚家族转录因子的鉴定与分析

【目的】AP2亚家族转录因子具有调控植物种子、叶、花、根、茎等器官发育和响应非生物及生物胁迫的功能。对甜橙AP2亚家族进行基因鉴定、生物信息学分析和表达分析,为深入研究甜橙AP2亚家族基因的生物学功能提供理论基础。【方法】利用生物信息学分析方法,对甜橙AP2亚家族基因进行筛选与鉴定,通过qRT-PCR分析基因在不同组织部位以及不同非生物胁迫下的表达模式。【结果】鉴定出14个甜橙AP2亚家族基因,不均等分布在6条染色体上,其编码蛋白均为不稳定的亲水性蛋白。甜橙AP2亚家族基因在根、茎、叶中的表达存在差异,且多数基因可以被干旱和高盐胁迫诱导表达。【结论】鉴定出14个甜橙AP2亚家族基因,它们可能在甜橙响应非生物胁迫过程中起重要作用。

精神分裂症患者CYP2D6*10基因多态性与血清利培酮浓度的量化关系研究

目的探讨精神分裂症患者细胞色素P450(CYP)2D6*10基因多态性对血清利培酮浓度的影响及其量化关系。方法选取2019年5月至2022年5月杭州市第七人民医院收治住院的接受利培酮单一治疗的精神分裂症患者197例为研究对象,采用随机数字表法分为血清利培酮浓度预测模型的预测组99例和验证组98例。采用荧光PCR法检测CYP2D6*10基因多态性,采用超高效液相色谱-串联质谱法检测治疗4周时血清利培酮浓度,运用曲线估计对CYP2D6*10基因多态性与血清利培酮浓度进行量化关系分析。结果药物剂量、CYP2D6*10代谢酶基因型与血清利培酮浓度均显著相关(均P<0.01)。不同CYP2D6*10基因型的血清利培酮浓度与药物剂量之间存在幂函数曲线拟合(r=0.84,P<0.01)。模型验证中,预测利培酮浓度和实际利培酮浓度之间高度相关(r=0.81,P<0.01)。结论不同CYP2D6*10基因型的血清利培酮浓度与药物剂量之间存在幂函数的量化关系。

二斑叶螨多重抗性品系最优内参基因的筛选及CYP392A亚家族基因的表达分析

【目的】筛选出二斑叶螨Tetranychus urticae Koch抗甲氰菊酯、阿维菌素及螺螨酯混剂的实时定量PCR最优内参基因。【方法】选取5.8S rRNA,α-tubulin,TBP,β-actin,ELFn,RPL13a,GAPDH和SDHA 8个候选内参基因,以Ge Norm,Best Keeper和Normfinder 3个软件分析这8个基因在二斑叶螨多重抗性品系中的表达稳定性,并以筛选的内参基因分析二斑叶螨P450酶系CYP392A亚家族基因的表达水平。【结果】经Ge Norm,Best Keeper和Normfinder 3个软件综合评价确定ELFn基因为二斑叶螨敏感品系(susceptible strain,SS)和多重抗性品系(multipesticide resistant strain,Mp-R)各发育阶段的最优内参基因。以ELFn为内参基因对二斑叶螨CYP392A亚家族16个基因表达量进行分析,结果表明:经多重抗性选育40代后,Mp-R品系卵期CYP392A1表达量显著上调;CYP392A16基因在各发育阶段表达量极显著高于SS品系相应发育阶段;其他基因表达量在敏感品系和抗性品系之间差异不显著。【结论】筛选出了SS和Mp-R品系中各发育阶段最佳内参基因为EFLn;Mp-R品系CYP392A亚家族16个基因的表达量在幼螨和若螨阶段低于卵与成螨阶段,其中CYP392A16基因在二斑叶螨多重抗性的形成中起主要作用。该结果为二斑叶螨多重抗性研究奠定了一定基础。

二斑叶螨不同抗性品系最佳内参基因的筛选及CYP392E亚家族基因的表达分析

【目的】筛选二斑叶螨Tetranychus urticae敏感品系(SS)、抗阿维菌素品系(Av-R)和抗螺虫乙酯品系(Sp-R)中合适的内参基因,研究二斑叶螨不同抗性品系CYP392E亚家族基因表达水平的变化。【方法】采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术,对二斑叶螨α-tubulin,β-actin,ELFn,GAPDH,5.8S rRNA基因和SDHA共6个看家基因的表达稳定性进行分析以期筛选出合适的内参基因,并在此基础上进一步分析二斑叶螨不同品系P450酶系CYP392E亚家族基因的表达量差异。【结果】在二斑叶螨SS,Av-R和Sp-R品系中稳定性最高的内参基因为ELFn。以ELFn为内参基因,CYP392E7基因相对表达量在二斑叶螨Av-R品系中显著高于SS品系(P<0.05),为后者的2.18倍,而在Sp-R品系和SS品系中差异不显著;其余基因的相对表达量在2个抗性品系中均没有增加,Av-R品系的CYP392E4,CYP392E9和CYP392E10基因以及Sp-R品系的CYP392E1和CYP392E9基因相对表达量甚至显著下调,分别为SS品系的48%,74%,65%,63%和73%。【结论】在二斑叶螨SS,Av-R和Sp-R品系中ELFn为理想的内参基因,Av-R品系CYP392E4,CYP392E7,CYP392E9和CYP392E10基因相对表达量的显著变化可能与二斑叶螨对阿维菌素的抗性形成有关,Sp-R品系CYP392E1和CYP392E9基因也可能与二斑叶螨对螺虫乙酯的抗性形成有一定联系。

CYP2R1基因多态性与维生素D水平和肺结核病易感性的相关性研究

目的探讨CYP2R1基因rs10741657、rs10766197、rs1993116位点的多态性与维生素D水平和结核病之间的关系。方法选取青海省某医院174例结核病患者为病例组,202例同期体检健康者为对照组,通过聚合酶链反应(PCR)技术扩增rs10741657、rs10766197、rs1993116位点并测定基因型,酶联免疫吸附试验(ELISA)测定维生素D浓度。结果rs10741657基因多态性与结核病相关(χ^(2)=6.884,P=0.032),未发现rs10766197、rs1993116多态性与结核病相关。结核病患者中,rs10741657位点GG基因型携带者体内维生素D水平低于AA基因型(P=0.033)和AG基因型(P=0.034),未发现rs10766197、rs1993116位点基因型与维生素D水平相关。结论rs10741657基因多态性与维生素D水平和结核病的发病相关。

跨膜4域亚家族成员6D基因敲除致雄性小鼠生育力降低实验研究

目的:探讨跨膜4域亚家族成员6D(Ms4a6d)基因敲除对雄性小鼠生育力的影响。方法:采用聚合酶链式反应(PCR)鉴定小鼠基因型,将Ms4a6d^(-/-)雄鼠和野生型C57小鼠分别与同龄野生型雌鼠合笼交配,统计各组雌鼠怀孕产仔情况,收集睾丸组织,称重并计算器官指数,评估附睾尾精子数量、运动参数等变化情况,通过形态学分析和HE染色评估小鼠睾丸组织形态学变化,采用免疫荧光染色分析睾丸巨噬细胞变化。结果:Ms4a6d^(-/-)雄鼠子代数目显著低于WT雄鼠(P<0.05);Ms4a6d^(-/-)雄鼠睾丸体积及质量均减少(均P<0.05);Ms4a6d^(-/-)雄鼠附睾尾精子浓度下降(P<0.05),各项运动参数未见统计学差异(P>0.05);睾丸组织切片HE染色结果显示Ms4a6d^(-/-)雄鼠睾丸曲细精管直径及管腔厚度均明显减少,支持细胞、精原细胞、初级精母细胞及精子细胞均减少;免疫荧光结果显示Ms4a6d^(-/-)雄鼠睾丸巨噬细胞受到影响。结论:Ms4a6d基因敲除干扰了雄性小鼠睾丸的发育,并造成生精小管直径减少、厚度变薄,附睾尾部精子数量显著下降,从而使成年雄鼠的生育力显著下降。

CYP2D家族基因在大鼠肝癌组织中的表达及突变研究

背景与目的:观察二甲氨基偶氮苯(Dimethylaminoazobenzene,DAB)诱导大鼠形成肝癌后细胞色素CYP2D家族基因的表达水平及突变并分析其意义。材料与方法:用DAB诱导大鼠形成肝癌,RT_PCR定量分析CYP2D1、CYP2D2和CYP2D4mRNA在肝脏中的表达水平,并对各PCR产物测序分析,观察是否有点突变。结果:CYP2D2和CYP2D4的mRNA表达水平在肝脏癌组织中及癌旁组织中明显低于正常组织,两者在癌组织中的表达水平低于在癌旁组织;CYP2D1在肝脏癌组织中及癌旁组织中的的表达水平虽低于正常组织,但之间无明显的差异性。CYP2D2在肝脏癌组织的PCR产物经测序分析存在碱基插入突变。结论:DAB可以不同程度降低CYP2D家族基因在肝脏的表达,并可以诱发CYP2D2基因点突变,CYP2D家族基因差异性与肝癌形成有密切关系。

CYP2D6基因型检测对乳腺癌患者内分泌治疗疗效的相关研究分析

人体内代谢药物的主要酶是细胞色素P450超家族(Cytochrome P450 proteins, CYP),它们是一类主要存在于肝脏、肠道中的单加氧酶,多位于细胞内质网上,催化多种内、外源物质的(包括大多数临床药物)代谢。遗传多态性可能导致无功能或功能降低的等位基因。也会发生拷贝数变异,例如CYP2D6基因缺失和CYP2D6基因重复。这种遗传变异导致个体显示出广泛的酶活性,根据遗传组成表示为弱(Poor Metabolize)、中等(Intermediate Metabolizer)、正常(Normal Metabolize,NM)或超快速代谢者(Ultrarapid Metabolize)。现对CYP2D6基因型检测对于乳腺癌患者治疗疗效进行综述。

CYP2D6基因多态性对美托洛尔治疗急性心肌梗死的药效影响研究

目的探讨CYP2D6基因多态性对美托洛尔治疗急性心肌梗死药效的影响。方法68例给予美托洛尔口服治疗的急性心肌梗死患者根据基因检测结果分为CC组、CT组和TT组,比较三组的心功能指标、cTnT、NT-proBNP和美托洛尔血药浓度。结果治疗后,TT组的LVEDD、cTnT、NT-proBNP水平均低于CC组和CT组,LVEF高于CC组和CT组(P<0.05)。TT组的美托洛尔血药浓度高于CC组和CT组(P<0.05)。结论美托洛尔治疗急性心肌梗死的临床效果与CYP2D6基因多态性密切相关,CYP2D6纯合突变型患者的美托洛尔血药浓度较高,因此疗效较好。

中华按蚊CYP6Y亚家族基因的鉴定和生物信息学分析

【目的】鉴定中华按蚊Anopheles sinensis CYP6Y亚家族基因,分析它们的结构和特征,推测其可能的功能。【方法】以冈比亚按蚊An.gambiae CYP6Y1作为询问序列,通过双向Blast方法检索中华按蚊转录组中CYP6Y亚家族基因,并通过生物信息学方法分析基因结构、特征及可能的功能。【结果】从中华按蚊转录组测序数据中鉴定出2条CYP6Y亚家族基因,分别命名为AsCYP6Y1(GenBank登录号:KF709397)和AsCYP6Y2(GenBank登录号:KF709398)。序列分析显示,AsCYP6Y1和AsCYP6Y2全长分别为1 713 bp和1 815 bp,分别编码502和526个氨基酸。基因结构分析显示,该亚家族基因仅含有1个相位1型内含子并与其他P450基因形成保守的共线性分布。蛋白结构分析显示,这2个基因编码的蛋白含P450特有的5个特征序列和6个底物结合位点,且均不存在信号肽,其亚细胞定位为细胞质。3D结构分析显示,AsCYP6Y1有18条α螺旋和13股反向平行的β折叠,AsCYP6Y2有19条α螺旋和11股反向平行的β折叠。通过同样的方法,在达林按蚊An.darlingi中也鉴定出2个CYP6Y亚家族基因。系统进化分析显示,AsCYP6Y1和AsCYP6Y2分别与其他3种按蚊的CYP6Y1和CYP6Y2聚成一支,Bootstrap值均大于90%。替换率分析显示,中华按蚊AsCYP6Y1和AsCYP6Y2与其他3种按蚊同源基因的Ka/Ks均小于1。相对进化速率分析显示,中华按蚊CYP6Y和CYP6M亚家族的相对进化速率均显著快于CYP6P亚家族,而CYP6Y和CYP6M亚家族之间没有显著差异。【结论】在中华按蚊和达林按蚊中存在2个CYP6Y亚家族基因,之前在冈比亚按蚊和不吉按蚊An.funestus中也发现2个CYP6Y亚家族基因,表明CYP6Y亚家族基因可能在按蚊属广泛存在,且可能为按蚊属昆虫所特有。

他汀类药物降脂治疗的CYP2D6基因多态性及其与高脂血症的关系

目的:观察他汀类药物降脂治疗相关的基因多态性位点CYP4502D6*10(CYP2D6*10)在宁夏地区的分布和对辛伐他汀降脂疗效的影响及其与高脂血症的关系。方法:采用等位基因特异扩增技术,测定150例健康回族人和200例高脂血症患者CYP2D6基因型并分析基因型与血脂水平、辛伐他汀调脂疗效的关系。结果:CYP2D6*10基因在宁夏地区的突变频率为47.6%,CYP2D6*10等位基因与高脂血症无显著相关性,服用辛伐他汀8周后CC基因型较CT及TT基因型个体总胆固醇(TC)水平明显降低,差异有统计学意义。结论:CYP2D6*10基因多态性存在种族和地域的差异,CYP2D6*10基因多态性对TC水平有显著影响,该基因多态性可能成为辛伐他汀调脂疗效的预测因子。

中国汉族人群CYP2D6、CYP3A5、CYP1A2基因多态性研究

目的本研究旨在确定药物代谢相关酶CYP2D6、CYP3A5、CYP1A2基因的遗传多态性,研究常见的等位基因CYP2D6~*2、~*10、~*14、CYP3A5~*3、CYP1A2~*1C在汉族人群中人群中的分布。方法用荧光原位杂交(FISH)检测基因多态性。结果 CYP2D6~*10等位基因是最常见的变异(47.52%),且高于白种人(P<0.05),其次为~*1等位基因(34.65%),~*2等位基因(14.36%),~*14(3.47%)且高于既往中国的研究(P<0.05),CYP2D6~*10/~*10(IM),~*1/~*10(EM)和~*1/~*1(EM)基因型最多,占中国汉族人群的29.70%、25.75%和17.82%,没有发现~*14/~*14。CYP3A5~*3和CYP1A2~*1C分别是最常见的等位基因(72.08%和41.07%),~*3/~*3(PM)是CYP3A5最常见的基因型(57.50%),1A/1A是CYP1A2(40.48%)最常见的基因型,并且和1A/1C基因型非常接近(36.90%)。而在性别的比较中发现,男性CYP2D6以EM为主,CYP1A2以UM为主;女性CYP2D62D6以IM为主,CYP1A2以IM和PM为主,而CYP3A5的基因型性别的差异不明显。结论在中国汉族人群中CYP2D6仅发现正常代谢型(EM)和中间代谢型(IM),且以正常代谢型为主,CYP3A5以慢代谢型(PM)为主,CYP1A2以超快代谢(UM),中间代谢(IM)为主,且两个基因型接近。CYP2D6和CYP1A2代谢型存有性别差异。

CYP2D6基因多态性对帕罗西汀在河南汉族健康受试者体内药代动力学的影响

目的:研究CYP2D6基因多态性对帕罗西汀在河南汉族健康受试者体内药代动力学的影响。方法:河南汉族健康受试者48人,使用PCR-RFLP技术对其进行CYP2D6基因型检测。受试者单剂量(7.5 mg)口服甲磺酸帕罗西汀胶囊后,收集120 h内的系列血样,用建立的LC-MS/MS法测定血浆帕罗西汀浓度,绘制药-时曲线,进行药代动力学分析。结果:男性CYP2D6*1/*1型受试者9人,CYP2D6*1/*10型21人;女性CYP2D6*1/*1型受试者5人,CYP2D6*1/*10型13人;未检测到CYP2D6*10/*10型;男、女CYP2D6基因型分布差异无统计学意义(χ2=0.027,P>0.999)。与CYP2D6*1/*1型男性受试者比较,CYP2D6*1/*10型男性受试者tmax、t1/2无明显变化(Z=1.145,t=1.400,P>0.05),CL(F)、Vd降低(Z=2.557,t=2.104,P<0.05),ρmax、AUC0-120和AUC0-∞增加(Z=2.421、2.512、2.557,P<0.05)。与CYP2D6*1/*1型女性受试者比较,CYP2D6*1/*10型女性受试者ρmax、tmax、t1/2及Vd无明显变化(Z=1.992、1.921,t=2.117、1.905,P>0.05),但CL(F)降低(Z=2.021,P<0.05),AUC0-120和AUC0-∞增加(Z=2.021、2.021,P<0.05)。结论:CYP2D6*10突变等位基因可影响甲磺酸帕罗西汀在河南汉族健康人群体内的代谢。

中国人CYP3A5和CYP2D6基因多态性与他莫昔芬及其活性代谢物血药浓度的相关性

目的:研究中国汉族人群CYP3A5和CYP2D6基因多态性与乳腺癌患者体内他莫昔芬及其活性代谢物4-羟基他莫昔芬血药浓度的相关性。方法:30例乳腺癌患者,应用PCR方法检测其CYP3A5和CYP2D6基因型,应用LC-MS/MS方法测定患者体内他莫昔芬及其活性代谢物4-羟基他莫昔芬的含量,对试验数据进行统计分析。结果:CYP3A5基因型与乳腺癌患者体内他莫昔芬的浓度差异有统计学意义,比较发现*1/*1和*1/*3组的他莫昔芬的浓度值明显低于*3/*3组(P<0.01)。CYP2D6基因型与其活性代谢物4-羟基他莫昔芬的浓度差异有统计学意义;*1/*1和*1/*10两组4-羟基他莫昔芬的浓度值都明显高于*10/*10组(P<0.01),但*1/*1组和*1/*10组之间4-羟基他莫昔芬的浓度值差异无统计学意义(P>0.05)。结论:乳腺癌患者的CYP3A5和CYP2D6基因型影响他莫昔芬的体内代谢。

药物代谢酶CYP2D6和CYP2C19的基因多态性与个体化治疗

药物代谢酶的活性高低是决定药物代谢强度和持久性的主要因素。参与药物代谢的酶主要有细胞色素P450（cytochromep450，CYP450）同工酶、N-乙酰转移酶（N．acefyltransferase，NAT）、醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase，ADH）和酯酶（esterase）等，而在众多代谢酶中，CYP450酶起着非常重要的作用，它可代谢降解大约40％～50％的药物。CYP450酶又称混合功能氧化酶或单加氧酶，是一种以血红蛋白为辅基的B族细胞色素超家族蛋白酶，广泛存在于动物、真核有机体、植物、真菌和细菌中，是必不可少的结构酶。