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人细胞色素P450(CYP)超家族是一类混合功能单加氧酶,主要存在于肝微粒体中,参与内源性化合物(如胆汁酸、甾体类激素、脂肪酸、前列腺素等)和外源性化合物(药物、致癌物、毒物前致突变物)的生物转化。按照CYP一级结构同源性的差异,CYPs可分成多个家族。其中CYP3A家族约占CYPs总量的30%,与其他家族相比,CYP3A酶蛋白的含量在肝微粒体中占有较高的比例且存在多种形式(例如:CYP3A4,CPY3A7,CYP3A43等)。已知CYP3A4占肝脏及肠道中CYPs总含量的50%以上,负责代谢约50%的常用临床药物,因此其重要性不容忽视。研究发现,CYP3A4个体之间酶活性具有明显的差异。很多因素造成了CYP3A4差异化的表现,包括性别、药物、内源性物质、环境化学物质等。个体间在肝脏酶表达量的差异约有40倍,在药物代谢能力方面相差也达到10倍左右。非同义单核苷酸多态性(SNPs)是造成CYP3A4个体间差异达30~85%的主要遗传因素。
目前,已公布的CYP3A4 SNPs多达几十种,与野生型酶活相比,这些SNPs造成了酶活性不同程度地提高或降低。http://www.cypalleles.ki.se上公布了CYP3A4两种新非同义突变(F176V、I223R),但是这两种突变是否影响CYP3A4酶活性至今未见报道。为了研究F176V和I223R突变是否对CYP3A4酶活性造成影响,在实验室已有CYP3A4野生型cDNA模板的基础上,利用定点突变的方法分别引入两个等位基因的突变位点,然后在内切酶KpnⅠ和XhoⅠ的作用下产生带有粘性末端的插入片段,此片段与同样经过KpnⅠ和XhoⅠ作用而带有粘性末端的pYES2/CT载体连接,构成的重组质粒热激转化导入大肠杆菌中。由于重组质粒带有氨苄青霉素抗性标记,因此在LB-Amp平板可筛选出重组子。KpnⅠ和XhoⅠ双酶切重组质粒进行初步鉴定正确后,再经测序确认。突变引入成功的质粒,经过电转将质粒导入带有CPR(CYP氧化还原酶)基因的酵母菌株中。经过Western-blotting鉴定的重组子以半乳糖大量诱导,将收获的菌体用差速离心法制备酵母微粒体,用于酶促反应动力学以及药物药物相互作用(DDIs)的研究。实验选择的特异荧光底物DBF(Dibenzyl fluorescein)在CYP3A4的作用下去甲基化产生荧光产物。酶动力学实验中所得数据经过产物标准曲线换算,应用软件GraphPad Prismd得到动力学参数Km、Vmax和内在清除率CLint(CLint=Vmax/Km),CLint是比较突变重组酶与野生型重组酶代谢差异的标准。此外,我们选取了8大类八种药物对CYP3A4野生型和两个突变型进行了药物抑制实验。
实验结果显示,两种CYP3A4的突变重组酶均代谢DBF生成相应产物。但是其Km与野生型相比均有所增大,Vmax与野生型相比有所下降。F176V、I223R的CLing与野生型相比,分别为野生型的27%和22%。药物抑制实验结果显示,一种药物对不同重组酶的抑制程度不一,但是差异并不显著;不同药物对同种重组酶的抑制亦有不同。本研究对F176V、I223R进行了酶学及药物抑制作用初步分析,为今后的实验奠定了可靠的理论基础。