細胞色素P450

細胞色素P450^[1]（英語：cytochrome P450，縮寫 CYP）是包含血基質（heme）作為輔因子的一個龐大的酶超家族，具單加氧酶功能^[2][3][4]。在哺乳動物中，這些蛋白質氧化類固醇、脂肪酸和異生物質（英語：Xenobiotic）（外源化學物），對多種化合物的清除（英語：Clearance (pharmacology)），以及激素的合成和分解都很重要。在植物中，這些蛋白質對於防禦性化合物、脂肪酸和激素的生物合成很重要^[3]。

細胞色素P450
細胞色素P450氧化酶（CYP2C9）
鑑定
標誌	p450
Pfam	PF00067（舊版）
InterPro（英語：InterPro）	IPR001128
PROSITE（英語：PROSITE）	PDOC00081
SCOP（英語：Structural Classification of Proteins）	2cpp / SUPFAM
OPM（英語：Orientations of Proteins in Membranes database）家族	41
OPM（英語：Orientations of Proteins in Membranes database）蛋白	1w0f
現有可用的蛋白結構： Pfam 結構（舊版） / ECOD PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum（英語：PDBsum） 結構概要 PDB 1akd, 1bu7, 1bvy, 1c8j, 1cl6, 1cmj, 1cmn, 1cp4, 1cpt, 1dt6, 1dz4, 1dz6, 1dz8, 1dz9, 1e9x, 1ea1, 1egy, 1ehe, 1ehf, 1ehg, 1eup, 1f24, 1f25, 1f26, 1f4t, 1f4u, 1fag, 1fah, 1geb, 1ged, 1gei, 1gej, 1gek, 1gem, 1gjm, 1gwi, 1h5z, 1io7, 1io8, 1io9, 1iwi, 1iwj, 1iwk, 1izo, 1j51, 1jfb, 1jfc, 1jin, 1jio, 1jip, 1jme, 1jpz, 1k2o, 1lfk, 1lg9, 1lgf, 1lwl, 1mpw, 1n40, 1n4g, 1n6b, 1n97, 1noo, 1nr6, 1o76, 1odo, 1og2, 1og5, 1oxa, 1p0v, 1p0w, 1p0x, 1p2y, 1p7r, 1pha, 1phb, 1phc, 1phd, 1phe, 1phf, 1phg, 1pkf, 1po5, 1pq2, 1q5d, 1q5e, 1qmq, 1r9o, 1re9, 1rf9, 1rom, 1s1f, 1se6, 1smi, 1smj, 1suo, 1t85, 1t86, 1t87, 1t88, 1t93, 1tqn, 1u13, 1ue8, 1ued, 1ulw, 1uyu, 1w0e, 1w0f, 1w0g, 1wiy, 1x8v, 1xqd, 1yqo, 1yqp, 1yrc, 1yrd, 1z10, 1z11, 1z8o, 1z8p, 1z8q, 1zo4, 1zo9, 1zoa, 2a1m, 2a1n, 2a1o, 2bdm, 2bmh, 2bvj, 2bz9, 2c6h, 2c7x, 2ca0, 2cd8, 2ci0, 2cib, 2cp4, 2cpp, 2d09, 2d0e, 2dkk, 2f9q, 2fdu, 2fdv, 2fdw, 2fdy, 2fe6, 2fer, 2feu, 2frz, 2gqx, 2gr6, 2h7q, 2h7r, 2h7s, 2hpd, 2ij2, 2ij3, 2ij4, 2ij5, 2ij7, 2j0d, 2j1m, 2j4s, 2nnb, 2nnh, 2nni, 2nnj, 2nz5, 2nza, 2p85, 2pg5, 2pg6, 2pg7, 2q6n, 2qbl, 2qbm, 2qbn, 2qbo, 2rfb, 2rfc, 2rom, 2uwh, 2v0m, 2vku, 2vn0, 2z36, 2z3t, 2z3u, 2z97, 2zaw, 2zax, 2zbx, 2zby, 2zbz, 3ben, 3buj, 3c6g, 3cp4, 3cpp, 3czh, 3dl9, 4cp4, 4cpp, 5cp4, 5cpp, 6cp4, 6cpp, 7cpp, 8cpp

CYP酶已在所有生命界中被發現：動物，植物，真菌，原生生物，細菌和古菌以及病毒^[5]。 但是，它們並不是無處不在。 例如，在大腸桿菌中尚未發現它們^[4][6] 。 已知有超過50,000種不同的CYP蛋白^[7]。

CYP通常是電子轉移鏈中的末端氧化酶，大致可歸類為含P450的系統（英語：P450-containing systems）(P450-containing systems)。 術語「 P450」是從處於還原狀態並與一氧化碳絡合的酶的最大特徵吸收波長（450 nm）處的分光光度的峰值而得名P450。^[8]大多數CYP都需要蛋白質伴侶來傳遞一個或多個電子以還原鐵（並且最終還原分子氧）。

大多數細胞色素P450酶的功能是催化氧化有機化合物。細胞色素P450的受質包括有：如脂質與類固醇激素的代謝中間產物，亦有藥物與其他毒性化學物質等非生物物質。細胞色素P450類是涉及肝臟藥物代謝與生物激活作用的主要酶類，約占到各種代謝反應總數的75%。

由細胞色素P450催化的最常見反應就是單加氧酶反應，例如將氧氣中的一個氧原子插入到有機底物（以RH表示）中，而另一個氧原子被還原形成水：

RH + O₂ + 2H⁺ + 2e^– → ROH + H₂O

在P450催化循環。左下角的「Fe（V）中間體」是一種簡化：它是帶有自由基血紅素配體的Fe（IV）。

類固醇生成（Steroidogenesis），顯示出細胞色素P450酶執行的許多酶活性^[9] 。 HSD：羥基類固醇脫氫酶。

酶活檢測

混合探針底物法

該方法可以通過檢測非那西丁 O- 脫乙基( CYP1A2) 、 甲苯磺丁脲甲基羥基化( CYP2C9) 、 奧美拉唑 5- 羥基化(CYP2C19) 、 右美沙芬 O- 脫甲基化( CYP2D6) 和咪達唑侖 1'- 羥基化( CYP3A4) 的反應產物確定細胞色素P450 酶的活性。^[10]

抑制劑

抑制劑強度分級規則

細胞色素P450 酶的抑制劑強度分級規則^[11]如下：

1. IC₅₀ ＜1 μmol·L^－1為強抑制劑
2. 1μmol·L^－1＜ IC₅₀ ＜10μmol·L^－1 為中等強度抑制劑
3. 10 μmol·L^－1＜ IC₅₀ ＜100 μmol·L^－1 為弱抑制劑
4. IC₅₀ ＞100 μmol·L^－1 ，在臨床上產生明顯酶抑制作用的可能性較小

相關抑制劑

參見 CYP1A2、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、 CYP3A4。

細胞色素P450利用氧反彈機制（英語：Oxygen rebound mechanism），通過「化合物I」（與血紅素陽離子結合的鐵（IV）氧化物）的作用將碳氫化合物轉化為醇。

參見

• 類固醇生成酶
• 類固醇生成抑制劑（英語：Steroidogenesis inhibitor）
• 羊毛甾醇14α-脫甲基酶(Lanosterol 14 alpha-demethylase)
• 含P450的系統（英語：P450-containing systems）(P450-containing systems)

參考文獻

1. 漢語推薦使用規範名詞,「細胞色素P450/cytochrome P450/一類以還原態與CO結合後在波長450nm處有吸收峰的含血紅素的單鏈蛋白質」[1] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），全國科學技術名詞審定委員會
2. Gonzalez FJ, Gelboin HV. Human cytochromes P450: evolution and cDNA-directed expression. Environmental Health Perspectives. November 1992, 98: 81–5. PMC 1519618 . PMID 1486867. doi:10.1289/ehp.929881.
3. Cytochrome P450. InterPro. [2020-06-07]. （原始內容存檔於2013-05-14）.
4. Danielson PB. The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans. Current Drug Metabolism. December 2002, 3 (6): 561–97. PMID 12369887. doi:10.2174/1389200023337054.
5. Lamb DC, Lei L, Warrilow AG, Lepesheva GI, Mullins JG, Waterman MR, Kelly SL. The first virally encoded cytochrome p450. Journal of Virology. August 2009, 83 (16): 8266–9. PMC 2715754 . PMID 19515774. doi:10.1128/JVI.00289-09.
6. Sigel R, Sigel A, Sigel H. The Ubiquitous Roles of Cytochrome P450 Proteins: Metal Ions in Life Sciences. New York: Wiley. 2007. ISBN 978-0-470-01672-5.
7. Nelson D. Cytochrome P450 Homepage. Human Genomics (University of Tennessee). 2009, 4 (1): 59–65 [2014-11-13]. PMC 3500189 . PMID 19951895. doi:10.1186/1479-7364-4-1-59. （原始內容存檔於2010-06-27）.
8. 楊寶峰; 陳建國; 魏敏傑; 孫國平; 胡長平; 繆朝玉. 药物代谢动力学. 药理学 2023年8月第4版. 北京: 人民衛生出版社. : 16. ISBN 978-7-117-35197-3 （中文（簡體））.
9. Häggström, Mikael; Richfield, David. Diagram of the pathways of human steroidogenesis. WikiJournal of Medicine. 2014, 1 (1). ISSN 2002-4436. doi:10.15347/wjm/2014.005 .
10. 郭喻，汪暉． 人細胞色素 P450 同工酶探針底物特異性的研究進展［J］． 中國藥理學通報， 2007， 23( 7) : 851 －4．
11. Parmentier Y，Bossant M J，Bertrand M，et al． In vitro studies of drug metabolism［M］/ / Testa B，van de Waterbeemd H． Comprehensive Medicinal Chemistry Ⅱ - ADME- Tox Approaches． Beijing:Science Press， 2007: 246．

外部連結

• Degtyarenko K. Directory of P450-containing Systems. International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology（英語：International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology）. 2009-01-09 [2009-02-10]. （原始內容存檔於2016-07-16）.
• Estabrook R. A passion for P450s (remembrances of the early history of research on cytochrome P450). Drug Metab Dispos. 2003, 31 (12): 1461–73. PMID 14625342. doi:10.1124/dmd.31.12.1461.
• Feyereisen R. The Insect P450 Site. Institut National de la Recherche Agronomique. 2005-12-19 [2009-02-10]. （原始內容存檔於2014-05-30）.
• Flockhart DA. Cytochrome P450 drug interaction table. Indiana University-Purdue University Indianapolis. 2007 [2009-02-10]. （原始內容存檔於2007-08-30）.
• Fowler L, Mercer A. Cytochrome P450 Animated Tutorial. School of Pharmacy, London. [2009-02-10]. （原始內容存檔於2016-05-17）.
• Preissner S. Cytochrome P450 database. Nucleic Acids Research. 2010. （原始內容存檔於2011-11-03）.
• Sim SC. Human Cytochrome P450 (CYP) Allele Nomenclature Committee. Karolinska Institutet. 2008-09-04 [2009-02-10]. （原始內容存檔於2009-02-08）.
• Hazai E. Cytochrome P450 enzyme-substrate selectivity prediction. 2012-02-12. （原始內容存檔於2011-02-15）.
• Performance of P450 inhibition Studies （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） The performance of in vitro cytochrome P450 inhibition studies studies including analysis of the data.
• DDI Regulatory Guidance （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Request a guide to drug-drug interaction regulatory recommendations.
• Expanding the toolbox of cytochrome P450s through enzyme engineering （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Video by the Turner Group, University of Manchester, UK