P450的诱导机制

细胞色素P450的诱导机制,命名,细胞色素P450s（cytochromeP450s或CYP450s,简称CYPs），是重要的亚铁血红素蛋白家族，是生物体内的主要代谢酶。P450酶命名：酶蛋白中所含血红素与一氧化碳结合后于可见光450nm处有最大吸收峰而命名。族：氨基酸有40%以上的同源性，族用阿拉伯数字，如CYP1、CYP2亚族：氨基酸顺序有55%以上同源的酶组成，亚族用大写英文字母，如CYP1A、CYP2D具体的酶，用阿拉伯数字加以区分，如CYP1A2、CYP2D6，基因则用CYP2D6表示,功能,P450酶系是自然界中最具有催化作用的广谱生物催化剂。其主要为： 一是催化内源性物质(如乙醇、脂肪酸及信息激素等)的生物合成和降解，维持生物体的正常功能； 二是将外源性物质包括人工合成的化学品（农药、致癌物、药物、抗氧化剂、石油产品等）氧化代谢成小的极性代谢分子而排出体外，起到解毒与活化的作用。,简介,最近的调查发现，在一些情况下可能存在着CYP诱导降低循环药物的浓度或内源性激素的水平，从而导致治疗无效。但也存在着CYP诱导代谢增强而引起生物活化和增加毒性。在人类的肝脏中，可诱导的CYPs在CYPs总量中占有很大比例，他们和大部分的药制品的新陈代谢有关。,诱导机制： 大多数情况下配体结合激活关键转录要素而诱导提高细胞色素P450s的表达水平和活跃水平。（这个诱导的过程往往涉及到RNA和蛋白质的从头合成。）,本文主要讲了，关键转录要素即核受体：孕烷X受体（PXR）、组成型雄烷受体（CAR）和芳香烃受体（AhR）诱导CYP3A4、CYP2B6和CYP1A1的机制。,1. Mechanisms of CYP isoform induction,PXR和CYP3A的诱导,PXR 介导型诱导的CYP450 亚型为CYP3A 在人类肝脏中，CYP3A4是表达量最高的CYP酶，他可以被大量的外源性物质高度诱导。人类的CYP3A4 诱导剂包括甾体激素、利富平、苯巴比妥等。 CYP3A4参与了150多种药物在体内的代谢。CYP3A4诱导可能由于增加药物代谢，而产生有毒或致癌物质，干扰内分泌。CYP3A4的诱导与孕烷X受体的激活有关。,孕烷X受体（PXR）：能够整合各种各样的类固醇和外源性物质，他能够强烈的被类固醇代谢物孕烷整合和激活。 PXR是核受体超家族的成员，由DNA结合域（DBD）和配体结合域(LBD)组成。PXR配体结合域的X射线晶体学显示与其他受体相比PXR有一个更大的配体结合口袋，表明其受体结合的多样性。已知不同PXR的DBD在氨基酸序列上具有约95的同源性，而LBD则存在明显的种属差异。,图一。外源性物质结合和激活PXR诱导CYP3A4的模式图,CAR 和 CYP2B6的诱导,由组成型雄甾烷受体( CAR) 所介导的苯巴比妥是最先发现的CYP诱导剂。CAR 对CYP450 诱导作用的研究主要为CYP2B。在人类中，CYP2B6负责大量的药物代谢，包括化疗药物，鸦片类药物和艾滋逆转录酶抑制剂依法韦伦。机制：在正常肝细胞中CAR 处于无活性状态。经诱导剂处理后, CAR 与抑制雄甾烷结合能力降低, 然后CAR 再与RXR 组成异二聚体, 通过与PBRE 结合激活CYP2B 的表达。,CAR同PXR一样是孤儿受体家族的成员。它包括DNA结合域和配体结合域。在X射线晶体研究中，显示CAR比PXR有很多更小的配体结合域。同时是否化合物直接与CAR连接仍然是有争议。苯巴比妥、苯妥英、卡马西平、扑米酮及氧氮杂磷类是CYP2B 的诱导剂。通过靶向破坏老鼠CAR基因位点而进一步的证明和支持CAR在CYP2B诱导中的关键角色。,AhR和CYP1A的诱导,AhR 主要介导CYP1A1 和CYP1A2 的诱导CYP1A1 和CYP1A2 在前致癌物的代谢活化方面发挥重要作用。 机制：AhR 在未与配体结合前与热休克蛋白90( HSP90) , AhR 相互作用蛋白( AIP) 及其他蛋白结合。CYP1A1 诱导剂进入胞质后先与AhR 结合, 使后者改变构象并与HSP90 或AIP 解离, 结合了配体的AhR 再与芳香烃受体核转运因子( ARNT) 形成异二聚体。异二聚体进入细胞核, 并与CYP1A1 增强子结合, AhR 羟基端的转录激活域与其他转录因子形成转录起始复合物, 启动CYP1A1 的mRNA 的表达。,CYP1A1 和CYP1A2 在前致癌物的代谢活化方面发挥重要作用，据报道90% 的已知前致癌物是由CYP1A1 和CYP1A2 活化造成的。常见的诱导剂包括香烟烟雾中的稠环芳烃及茶碱、咖啡因、他克林(taerine)、氟他胺等药物，其中环境污染物2，3，7，8一四氯苯并二曙英(呦)(TCDD)是典型的CYP1A1诱导剂。因此, 许多化学致癌研究者倾向于将新化合物CYP1A 诱导能力作评价其致癌性的重要标志。,CYP诱导和其他的受体,生物体内存在许多其他的转录要素受体和可诱导的CYP.他们都扮演着重要的角色。因为生物体内这些调节通路都有着重要的重叠。CYP4A的诱导是依赖PPAR 被药物或环境污染物的激活CYP7A1的诱导涉及到了FXR 和LXR转录要素的作用。,CYP2E1的非受体调节诱导,又称乙醇诱导型，该类诱导仅限于CYP2E1。CYP2E1的诱导机制包含了对CYP2E1翻译的增强和对蛋白酶体泛素降解途径的抑制与其他诱导有很大的差别：,1,该类诱导常表现为自诱导作用，诱导剂为所诱导的CYP450的底物。,该类诱导不是通过核受体介导, 而是诱导剂对CYP2E1 酶蛋白具有稳定作用,CYP2E1可以使大量的底物反应生成活化代谢分子，从而引起氧化应激，而导致肝细胞毒性。,诱导研究的方法,最理想状态 人的肝细胞模型 体内模型物种间的差异（利福平只在人体中是CYP3A4的诱导剂）,人源化的转基因小鼠的诞生,即鼠的CYP基因被人的相应CYP基因代替,使其只表达人类的CYPs,已被广泛的应用到人类的CYP1A, CYP3A4,和CYP2E1的诱导，代谢和毒性反应中。鼠的关键受体基因被人类相应受体基因替代，研究其的诱导机制。人源化的转基因小鼠已经被大量生产，这为CYP诱导和后续反应的研究提供了一个良好的模型。,结论,CYPs的研究已经进行很多年了，但由于其诱导的分子机制任然还不是很明确，所以一直进行着更