原核生物细胞色素P450酶系及其应用

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1、DOI:10.13488/j.smhx.2011.03.022《生命的化学》2011年31卷3期●小综述·419·CHEMISTRYOFLIFE2011，31(3)文章编号:1000-1336(2011)03-0419-06原核生物细胞色素P450酶系及其应用赵浩陈少欣上海医药工业研究院生物制药部，上海200040摘要：细胞色素P450酶系广泛分布于各种生物中，它们通常由一组基因超家族编码并含有血红素，能够催化一系列化学反应，具有多种生物学功能。特别是原核生物P450酶在催化内源性和外源性化合物的反应中具有重要的工业生产应用价值，成为近年来P450酶系研究的热点。本文对近年来原核生物P4

2、50酶系的重组表达和生物催化领域的研究进展进行综述。关键词：原核生物；细胞色素P450；酶转化中图分类号:Q55细胞色素P450是活性中心含有血红素，在450由P450酶催化的氧化反应的底物通常是疏水型nm左右有最大吸收峰的一类参与内源性和外源性化的化合物，这可能与疏水型的化合物比较容易富集合物代谢的酶。P450酶可催化很多种类的反应，包括于细胞膜的特性有关，而位于细胞膜上的微粒体型羟化、环氧化、去烷基化、磺化等氧化反应和异构和线粒体型的P450酶正好反映了底物的这种特性，化、脱水等还原反应。P450酶催化这些反应需要电子同时原核生物P450酶可溶的原因可能是原核生物中的供应，这些电子通

3、常是由NADPH或NADH供给，缺少可锚定的内膜系统。P450酶的这种独特的氧化中间经过铁硫还原蛋白与还原NAD(P)H的还原酶(铁能力，尤其是具有立体专一性的羟化能力，正是从硫还原蛋白还原酶)或还原结构域传递给P450酶。事生物氧化的科技工作者所关心的；同时原核生物[2]1962年，Omura等第一次详细描述了肝脏微粒较易大规模培养以及在工业化技术方面比较成熟有[3]体的P450酶。1968年，Anthony等发现肝脏的ω-羟其独特的优势。本文就近几年关于细菌P450酶系工化酶也是一种P450酶，这种羟化酶结合在细胞膜业应用方面和细胞色素P450酶系诱导机制方面的研上，而且它的活性依赖

4、NADPH-细胞色素还原酶的活究进展进行综述。性。之后许多P450酶在动物细胞的线粒体中陆续被1.细胞色素P450酶系组成及分类发现，可是在霉菌和植物的线粒体中至今还没有发在真核生物中P450酶分别位于内质网和线粒体现；同时，在植物的叶绿体中也仅有很少的几篇文中。内质网中的P450系统的所有组分全是膜结合[4]章报道发现这种酶。1967年，细菌的P450酶是在型，包括铁氧还原蛋白还原酶和铁氧还原蛋白都在Rhizobium中首次被发现，它与哺乳动物中P450酶系内质网上；线粒体的P450系统组分P450酶和铁氧还统的不同之处在于它的所有组分都是可溶的，但之原蛋白还原酶是膜结合型的，铁氧还原

5、蛋白是可溶后没有进一步研究的报道。随后，在Pseudomonasputi-的，分布在线粒体基质中。在原核生物中，目前发[5]da中发现了能够氧化樟脑的P450cam(CYP101)，在Ba-现的P450酶和它的还原系统都是可溶的，并且各个[6]cillusmegaterium中发现了P450BM3，人们对其进组分大多数是分开的，例如P450cam，由三部分组行了十分详细的研究，为以后其他细菌P450酶的研成：P450酶、铁氧还原蛋白还原酶(camA)和铁硫还原究奠定了很好的基础。蛋白(camB)；也有少数的P450酶和它们的还原系统是[6]收稿日期：2010-10-28融合在一起的，例如

6、BacillusmegateriumP450BM3和国家“重大新药创新”科技重大专项(2009ZX09301-007)资助AlcanivoraxborkumensisSK2CYP153A13a[7]。作者简介：赵浩(1984-)，男，硕士生，E-mail:zhaohao84@细胞色素P450酶系通常由三部分或三个结构域live.cn；陈少欣(1972-)，男，博士，研究员，博士生导师，E-mail:sxzlb@263.net组成，分别为细胞色素P450、以NAD(P)H为电子供《生命的化学》2011年31卷3期·420·●MiniReviewCHEMISTRYOFLIFE2011，31(

7、3)[8]体的氧化还原酶或氧化还原酶系统、铁硫还原蛋白中。当然也有通过传统的选育和细胞培养技术使或铁硫还原蛋白域。它可分为四类：(1)细菌型。细P450酶可以用于生物氧化催化生产中，而且目前来胞色素P450、NAD(P)H氧化还原酶和铁硫还原蛋白说也是相当有效的方法。但大肠杆菌等模式生物独都是可溶的。(2)线粒体型。细胞色素P450和NAD(P)特的优点依旧吸引着很多的科技工作者研究P450的H氧化还原酶结合在线粒体内膜上，铁硫还原