细胞色素P450的电化学研究进展

细胞色素P450的电化学研究从一个侧面反映了为使细胞色素P450达到工业催化剂的最终目的人们所作的不懈努力。本文从细胞色素P450在电极上的电子转移研究,隧道扫描显微镜的微观成像研究和使用电极作为细胞色素P450的电子给体从而实现细胞色素P450底物转化三方面,评述了近年来细胞色素P450的电化学研究进展。     

细胞色素P450酶电化学生物传感器的构建及其药物代谢应用

药物代谢过程是药物在体内产生药效和毒性的主要过程,发展廉价、方便、快速、高通量的体外药物代谢研究方法对新药的开发和设计、给药的方法和剂量、临床药物的检测等都有重要的指导意义. 细胞色素P450酶（CYP450酶）在药物的I相反应中起到关键作用,以电极代替辅酶NADPH提供CYP450酶催化反应过程中需要的两个电子,构建CYP450酶电化学生物传感器可实现药物的初步筛选. 大量研究表明,CYP450酶在电极表面合适的固定方法与电极材料可有效提高传感器的检测性能. 本文主要综述近年来CYP450酶电化学生物传感器的构建及其在药物代谢研究方面的应用,并展望其研发前景.     

细胞色素P450对底物的选择性及催化机制

细胞色素P450酶是广泛存在的含亚铁血红素单加氧酶,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.综述了细胞色素P450结构与功能的关系,特别是细胞色素P450对底物的选择性以及催化机制,并对其未来的发展方向进行了展望.     

高通量筛选策略在细胞色素P450单加氧酶定向进化中的应用

细胞色素P450单加氧酶具有催化活性混杂性的特点,可以催化多种氧化反应,因而在生物催化领域受到了极大的关注。然而P450单加氧酶往往存在催化活性低、稳定性差、区域和立体选择性不理想等问题,从而限制了其在生物催化领域的广泛运用。蛋白质定向进化的发展与运用为改善P450单加氧酶的催化性能提供了有效的途径,而一种高效的高通量筛选策略是保证酶蛋白定向进化成功实施的关键。本文综述了P450单加氧酶定向进化过程中高通量筛选策略的最新进展。     

细胞色素p450的结构与催化机理

细胞色素P450酶是广泛存在的含亚铁血红素单加氧酶, 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. 综述了细胞色素p450结构与功能的关系, 特别是细胞色素P450活性位点经历大幅度开/关运动结合底物和释放产物以及电子迁移途径.     

细胞色素P450酶催化的烷烃选择性羟化

碳氢键选择氧化是合成化学领域的重要课题,其中烷烃选择性羟化反应更是面临着化学选择性、区域选择性和立体选择性等多重挑战.细胞色素P450酶广泛分布于动植物和微生物体内,是公认的多功能生物氧化催化剂. P450酶对惰性C—H键的选择性氧化具有独特优势,在催化烷烃选择性羟化反应方面拥有巨大潜力.本综述简述了P450单加氧酶及其催化烷烃选择性羟化的反应机理,梳理了来自CYP153家族、CYP52家族和其他家族的天然P450酶催化各类烷烃底物的氧化反应和选择性,讨论了理性设计和定向进化策略在开发烷烃羟化P450突变酶过程中的经典案例,介绍了底物工程、诱饵分子、双功能小分子协同催化等几种化学活化P450酶的策略及其在烷烃羟化上的应用,探讨了P450酶在烷烃选择性羟化方面所面临的挑战和解决途径,并展望了其应用前景.     

高效液相色谱法测定家蝇细胞色素P450O-脱甲基活性

建立了以乙酸乙酯/正己烷为终止剂(含1% H3PO4)和萃取剂,利用高效液相色谱,ZORBAX Eclipse XDB C18色谱柱,梯度洗脱,在316 nm检测,外标法分析对硝基苯酚的生成量,表征家蝇粗酶液中细胞色素P450催化的对硝基苯甲醚 O-脱甲基活性的新方法.本方法的检出限为0.1 ng; 分析精密度的RSD为1.02%; 0.351, 1.755和8.755 μg对硝基苯酚3个添加水平的回收率为92.34%～87.60%; 回收率的RSD为2.64%～5.90%;对硝基苯酚在9.72～486 ng范围内,线性关系良好, r=0.9995.应用本方法比较了家蝇吡虫啉抗性品系与敏感品系细胞色素P450的活性差异.结果表明,家蝇抗性品系的P450 O-脱甲基活性是敏感品系的3.34倍; 细胞色素P450活性的提高是家蝇对吡虫啉产生抗性的一个重要机制.     

细胞色素P—450模拟酶的快速混合停流时间分辨吸收谱研究

采用快速事停流技术，在实际反应条件下，考察了不同铁卟啉配合物Ｆｅ（Ｐｏｒ．）Ｃｌ（Ｐｏｒ．－ＴＰＰ、ＴＭＯＰＰ和ＴＦＰＰ）与单氧给体ＰｈＩＯ构建的模拟酶体系中催化活性物种的生成及催化烯烃环氧化过程，在氧给体ＰｈＩＯ作用下，Ｆｅ（Ｐｏｒ．）Ｃｌ均生成了四价铁氧卟啉配合物，但Ｆｅ（ＴＰＰ）Ｃｌ和Ｆｅ（ＴＭＯＰＰ）Ｃｌ存在严重的氧化分解，而Ｆｅ（ＴＦＰＰ）Ｃｌ则基本未发生氧化分解，且在底物ＤＰＢＤ存在下     

错配杂交化学发光法检测细胞色素P4501A1基因多态性

建立一种检测细胞色素P4501A1基因多态性的新方法。针对每个多态位点设计两根寡核苷酸探针，两根探针的区别仅在于突变位点处一个碱基。每个样品分别与两根探针进行杂交，采用化学发光法检测杂交体，通过两根探针的杂交信号强度之比确定基因型。与参考方法比较，该法具有快速、简便、费用低廉等优点。     

人肝细胞色素P450 2C金属酶与药物代谢*

由于人肝细胞色素P450 2C亚家族与临床药物代谢的密切关系,其研究已引起人们的广泛关注。本文综述了四种人肝细胞色素P450 2C,着重综述了其中的三种：CYP2C9,CYP2C8,CYP2C19的研究进展。评述了CYP2C9,CYP2C8和CYP2C19的某些氨基酸残基在催化过程中的作用,这三种酶的基因多态在不同人种中的分布及药物代谢的差异,以及它们与用药的特异性及某些疾病的易感性的联系,介绍了目前提出的CYP2C8的底物药效团模型,最后总结了CYP2C9,CYP2C8,CYP2C19,CYP2C18的主要特性。     

细胞色素P—450模拟酶的快速混合停流时间分辨吸收谱研究：Ⅱ.Mn^Ⅲ（P …

采用快速混合停流技术,考察了在实际反应条件下,不同锰卟啉配合物Ｍｎ＾Ⅲ）Ｐ;ｏｒ。）Ｃｌ（Ｐｏｒ。＝ＴＰＰ,ＴＭＯＰＰ和ＴＦＰＰ）与单氧给体ＰｈＩＯ构建的细胞色素Ｐ－４５０模拟酶体系催化活性物种的生成及催化烯烃环氧化过程。     

超高效液相串联质谱法同时定量检测6个细胞色素P450酶探针代谢产物

应用超高效液相色谱-质谱联用技术(LC-MS/MS),建立了同时定量测定6个细胞色素P450酶(CYP)探针代谢产物的方法。用甲醇和乙腈混合溶剂沉淀肝微粒体孵育液中的蛋白,在ZORBAX-C18色谱柱(100 mm×4.6 mm,3.5μm)上,以5 mmol/L甲酸铵和0.1%甲酸-乙腈为流动相,梯度分离待测物。在串联质谱正离子多反应监测模式下定量检测待测物。方法学验证结果表明,6个代谢产物在1.0～1000.0μg/L的范围内均呈良好的线性关系(r2>0.994);定量限为1μg/L;方法的日内和日间精密度(RSD)均小于12%;加标回收率为92.8%～104.4%;不同储存条件下样品稳定性实验的浓度偏差(RSD)小于10%。人肝微粒体活性测定的结果显示CYP1A2和CYP3A4的酶活性最强,分别为(466.1±32.1)和(694.3±11.7)pmole/(mg.min),与最低的CYP2C19酶活性分别相差27.7和41.3倍。本方法简便、快速、灵敏,适用于大量化合物CYP酶诱导和抑制评价的酶活性测定。     

对模拟细胞色素P-450的卟啉类化合物的研究

本文评述和总结了细胞色素P-450模型体系研究现状。     

药物代谢细胞色素酶催化活性检测新技术进展

细胞色素P450单加氧酶(CYP)能高效地催化种类繁多、结构迥异有机化合物的氧化反应,特别是非活性碳氢分子的单插氧反应,被誉为自然界的万能催化剂和机体最重要的药物解毒酶.本文作者对传统的CYP酶活性检测技术与若干新型分析方法的进展情况进行简要评述,主要综述了近年来出现的非传统代谢酶活性快速检测技术,如通过监测代谢反应过程中的氧气、辅酶或中间活性产物的变化,特别是采用电化学驱动电子转移、纳米杂化CYP替代酶源材料等交叉学科新方法,为发展新型CYP活性分析技术、深入探讨CYP催化反应机理提供新的思路.     

基于蛋白质组学的细胞色素P450和葡萄糖醛酸转移酶亚型绝对定量分析

利用蛋白质组学方法,将大鼠肝微粒体样品进行胰蛋白酶水解;再利用液相色谱-串联质谱法(LCMS/MS),采用多反应监测模式(MRM),通过测定蛋白质水解后产生的特征酶切肽段,实现同时对大鼠肝微粒体内药物代谢酶P450和UGT的绝对定量。本实验首先建立标准工作曲线,对肝微粒体样品中P450和UGT进行定量,在线性范围内,相关系数r>0.995,线性关系良好,定量限≤10 nmol/L;以合成的稳定同位素标记特征肽段作为内标,对UGT1A1进行定量分析。结果表明,同位素标记特征肽段与未标记肽段色谱行为与质谱响应一致,在基质溶液中同位素标记肽段线性关系良好,利用标准曲线法和稳定同位素稀释法测得UGT1A1含量分别为17.30和18.23 nmol/g,两种方法所得结果基本一致,但稳定同位素稀释法操作简便,更适用于复杂样品的高通量测定。     

人类细胞色素P450 2E1酶在不同乙醇浓度下构象变化的分子动力学模拟

细胞色素P450(CYP) 2E1家族酶是一种具有双重功能的单加氧酶, 能够参与市场上6%药物的代谢而具有重要的作用. 这类酶与酒精的消耗、 糖尿病、 肥胖症以及厌食症等密切相关, 引起了广泛的研究兴趣. 目前尚未见从原子水平上对这种酶在不同乙醇浓度下构象行为的研究. 基于此, 本文研究了花生四烯酸(AA)与CYP2E1复合物结构在不同乙醇浓度下构象与能量变化的特点. 对于在不同乙醇浓度下AA与CYP2E1的复合物结构, 采用分子动力学模拟结合自由能计算的方法进行研究. 分子动力学模拟结果表明, His109和Lys243氨基酸残基对AA与CYP2E1的结合起到了至关重要的作用. 当体系的乙醇浓度较高时, AA的结合能力有所下降, 这种结合能力的下降是由于AA与CYP2E1之间氢键相互作用力的减弱所致. 本研究对于AA与CYP2E1复合物结构在不同乙醇浓度下, AA分子与CYP2E1分子结合能力下降以及CYP2E1的构象变化给出了详细的解释. 本研究工作得到的结论对于实验和理论研究均有重要意义, 可为后续细胞色素P450酶类催化活性的研究提供理论支持.     

支持向量机与KStar模型预测细胞色素P450酶催化的氧脱烃反应

分别以支持向量机(SVM)和KStar方法为基础, 构建了代谢产物的分子形状判别和代谢反应位点判别的嵌套预测模型. 分子形状判别模型是以272个分子为研究对象, 计算了包括分子拓扑、二维自相关、几何结构等在内的1280个分子描述符, 考查了支持向量机、决策树、贝叶斯网络、k最近邻这四种机器学习方法建立分类预测模型的准确性. 结果表明, 支持向量机优于其他方法, 此模型可用于预测分子能否被细胞色素P450酶催化发生氧脱烃反应. 代谢反应位点判别模型以538个氧脱烃反应代谢位点为研究对象, 计算了表征原子能量、价态、电荷等26个量子化学特征, 比较了决策树、贝叶斯网络、KStar、人工神经网络建模的准确率. 结果显示, KStar模型的准确率、敏感性、专一性均在90%以上, 对分子形状判别模型筛选出的分子, 此模型能较好地判断出哪个C―O键发生断裂. 本文以15个代谢反应明确的中药分子为验证集, 验证模型准确性, 研究结果表明基于SVM和KStar的嵌套预测模型具有一定的准确性, 有助于开展中药分子氧脱烃代谢产物的预测研究.     

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.     

赭曲霉毒素A的电化学适体传感检测

赭曲霉毒素A （OTA）是一类主要由曲霉属和青霉属等真菌产生的小分子有毒次级代谢产物,广泛存在于食品、农产品和动物饲料中,具有强烈肝毒性、肾毒性、致畸和致突变等作用,亦是ⅡB类致癌物。鉴于OTA污染的普遍性和危害性,本文就目前OTA的常用检测方法进行概述和比较,重点阐述新型电化学适体传感技术在OTA检测方面的相关应用。全面综述了构型变换型、亲合型以及混合型OTA电化学适体传感器的原理、优缺点及最新研究进展,并对OTA电化学适体传感器的未来发展方向提出展望,为电化学适体传感器的深入研究与应用提供参考。     

以睾酮为探针采用高效液相色谱法测定细胞色素CYP450 3A4的酶活性

建立了一种快速、高效的以睾酮作为探针药物评价细胞色素P450 3A4(CYP3A4)酶活性的高效液相色谱-紫外检测方法。采用的色谱柱为Phenomenex C18柱(4.6 mm×150 mm,5 μm),梯度洗脱,流速1.0 mL/min,紫外检测波长245 nm,柱温30 ℃。睾酮与大鼠肝微粒体温孵后,过已活化好的C18固相萃取小柱,收集甲醇洗脱液,于37 ℃水浴中通N2吹干,用50%甲醇复溶后进样分析测定。研究结果表明,6β-羟基睾酮的 保留时间为11.60 min,线性范围为0.5～32 μg/mL,最低检出质量浓度为0.02 μg/mL,提取率为88.41%～92.73%,方法的回收率为99.07%～101.30%;睾酮的保留时间为19.27 min,线性范围为0.5～40 μg/mL,最低检出质量浓度为0.01 μg/mL,提取率为89.59%～92.66%,方法的回收率为96.50%～98.03%。两者的日内、日间相对标准偏差均小于10%,温孵体系中的其他内源性物质不干扰测定。该方法快速、稳定、灵敏度高,适合体外睾酮及其代谢物6β-羟基睾酮的测定,可应用于体外CYP3A4酶活性的评价及酶动力学的研究。