猪关键代谢酶CYP3A22的功能、结构及表达调控机制

乙酰甲喹和T-2毒素分别是我国养殖业大量使用的兽药和污染我国饲料及食品的主要霉菌毒素。它们在畜禽体内代谢形成的有毒有害物质可能通过肉、蛋、奶等食物对人类健康造成危害，日益引起人们的关注。细胞色素P450氧化酶(Cytochrome P450，CYP)是动物肝脏中主要的代谢酶类，我们的前期研究结果显示猪CYP3A22在外源性生物转化中起着关键作用，对T-2毒素及乙酰甲喹在猪体内的解毒代谢发挥重要作用。本项目以猪CYP3A22为研究对象，通过与人CYP3A4序列比对，对其可能的关键氨基酸残基进行定点突变，确定影响其催化活性、底物结合及特异性的关键位点，揭示其结构与功能的相关性；利用荧光素酶报告基因系统、凝胶阻滞、染色质免疫沉淀等技术研究其表达调控机制。本研究将阐明猪关键代谢酶CYP3A22的催化机制及结构学基础，明确有毒有害物质形成的分子机制。

研究参与重要内源或外源化合物代谢的猪细胞色素P450氧化酶（Cytochrome P450, CYP）的功能、结构、催化机制和调控机理，不但对兽医药理与毒理学研究非常重要，对于新药研发、人类健康也同等重要。我们的前期研究结果显示CYP3A22是猪肝脏中一个重要的代谢酶，它能代谢T-2毒素和乙酰甲喹。本项目在此基础上，通过体外重组表达、点突变、荧光素酶报告基因系统、凝胶阻滞、染色质免疫沉淀等多种实验方法和手段，系统研究CYP3A22的催化及调控分子机制。首先，尝试了不同的原核表达策略优化CYP3A22的表达。然后，利用软件初步构建了CYP3A22蛋白的三维结构。在此基础上，利用分子模拟对接技术揭示CYP3A22蛋白的Met57、Arg105、Arg106、Ser119、Arg212、Phe213、Asp214、Phe215、Ala305、Ile301、Thr309、Ile369、Ala370、Ala371、Arg372、Gly481和Ile483位于T-2毒素5Å范围，其中Phe213、Thr309和Gly481三个残基能与T-2毒素分子形成氢键。这些结果提示以上氨基酸残基可能是CYP3A22与T-2毒素分子识别和结合的关键位点。阐明CYP3A22的表达调控分子机制：NF-Y和Sp1分别与近端区CCAAT元件和GC-box元件结合调控CYP3A22的本底表达，而NF-Y与近端区CCAAT元件结合还能介导T-2毒素对其的诱导表达。