什么是细胞色素P450单加氧酶
化学先生 / 2019-07-31
细胞色素P450是血红素蛋白大家族中的重要一员,迄今为止已经发现了近4000种细胞色素P450基因，它们分布在生命进化过程中“生命之树”的所有分枝。
在哺乳动物组织内，细胞色素P450在药物等外源化合物的新陈代谢、类固醇激素的合成、脂溶性维生素的代谢、不饱和脂肪酸向生物活性分子的转化等过程中，起着十分重要的作用。在植物与昆虫体内的P450s也具有类似的功能，如合成激素、降解除草剂、杀虫剂等。正是这种重要的代谢作用和独特的化学与物理性质，强烈地吸引着科学家从多方面去研究细胞色素P450。其中一个持续性的挑战，是解释血红素铁氧族活性中心和蛋白质结构，及其对各种底物分子的高专一性催化氧化和代谢功能，阐明活性氧(active oxygen)中间物结构与电子构型，为在温和条件下活化分子氧和单加氧酶的化学模拟提供理论依据。
1926年Keilin首次使用分光光度法观察昆虫飞翔时的肌体振动，发现有特殊的吸收光谱，并把细胞内的吸光物质定名为细胞色素。1955 年，Axelrod(SJ发现，在NADPH和分子氧存在下，老鼠肝匀浆微粒体碎片(mi-crosomal fraction)可对麻黄碱( ephedrine)进行氧化代谢。1958 年，Klingenberg提出鼠肝微粒体含有能与一氧化碳结合的色素。继之，Omura和Sato发现，与一氧化碳结合的微粒体色素是一种血红素蛋白，它在450nm处有强吸收峰，因此将该类色素命名为"Cytgchrome P450”即“细胞色素P450".在450nm处的强吸收峰可归因于PPIX-FelCO发色团的Sorettπ*跃迁谱带。1963 年Estabrook发现，细胞色素P450能够催化肾上腺皮质微粒体(adrenal cortex microsome)中17-羟基黄体酮(progesterone) 在C-21位置发生羟基化反应，从而使细胞色素P450催化功能的研究取得了突破性进展。早期，由于鼠肝微粒体中的氧化酶与膜结合，对此类蛋白很难进行生物化学表征。后来，在生物化学家、酶化学家、药理学家共同介人下，发现它可以催化许多不同的氧化转化反应，才对细胞色素P450 的结构与功能有了更深的理解和认识。
细胞色素P450最初是在鼠肝微粒体中发现的，事实上，它存在于所有的真核生物，如动物、植物和真菌及部分原核微生物中。1967 年，Tehikawa和YamanoL9发现该类酶的纯化方法可以简化，1975~ 1980年间，又有不同类型的细胞色素P450陆续被成功提纯。
按照催化功能，细胞色素P450可以分为两类0。类型工，指涉及留族化合物合成的哺乳动物线粒体酶和绝大多数细菌酶类，在这一类别中电子从铁-硫蛋白(Fe2S2) 迁移。类型I，对应于哺乳动物肝细胞内的质网酶，它与药物代谢有关，在第I类中，电子由含FAD和FMN的还原酶提供，其中FAD是NADPH的电子受体，FMN则将电子转移到单加氧酶蛋白。图4-1为不同类型酶的电子转移循环示意图。
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