鸡CYP2D49的功能鉴定及催化机制研究

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细胞色素P450(cytochrome P450,CYP)是肝脏中广泛参与内源性物质和外源性化合物代谢的酶系,由多种同工酶构成。人CYP2D亚族在肝脏中所占的比例仅为2-4%,但却负责20-25%临床药物的代谢。鉴于CYP2D亚族在药物代谢中的重要作用,研究其他物种CYP2D亚族成员的结构、功能及催化机制有着重要的意义。到目前为止,已有许多CYP2D亚族成员被研究发现。然而,关于鸡CYP2D亚族的研究至今未见报道。鸡作为国内养殖量和消费量最大的代表性动物之一,在畜牧产业中有着非常重要的地位。研究鸡CYP2D亚型对药物的代谢机制,可望为减少有害物质和药物在畜禽产品中的残留提供理论依据,对兽医药理和毒理学的研究及人类健康也有一定的参考价值。  本研究首次克隆鸡CYP2D亚族成员Cyp2d49,并对其序列进行了生物信息学分析。结果显示Cyp2d49序列具有1509 bp的开放阅读框,编码502个氨基酸;通过序列的同源比对,发现Cyp2d49与其他物种CYP2D亚族成员之间的氨基酸序列相似性为52%-57%,其基因结构也类似于人Cyp2d6。利用western blotting及real-time PCR分析其表达模式,发现其表达主要在肝脏、肾脏和小肠,在其他组织也有不同程度的分布,并且其表达在肝细胞中不能被诱导。通过体外重组表达获得的CYP2D49蛋白,能高效催化代谢丁呋洛尔(bufuralol)产生1’-羟基化丁呋洛尔(1’-hydroxybufuralol),其动力学反应的参数Km和Vmax的值分别为3.948±0.232μM和361.3±4.261 nmol min-1 mg-1 protein。然而,重组表达的CYP2D49蛋白不能催化代谢异喹胍(debrisoquine)且抑制剂奎尼丁(quinidine)不能抑制CYP2D49蛋白催化丁呋洛尔的1’-羟基化反应。尽管在代谢特征上存在一定差异,但所有结果都提示:鸡Cyp2d49是人Cyp2d6的直系同源基因,且CYP2D49可能在鸡体内承担着类似于人CYP2D6的功能,是一个关键的药物代谢酶。结合定点突变技术及圆二色谱的进一步研究,我们发现Val-126、Glu-222、Asp-306、Phe-486和Phe-488是参与CYP2D49催化代谢丁呋洛尔反应的关键位点且Asp-306、Phe-486和Phe-488位点在维持CYP2D49蛋白空间构象中起着重要作用。
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