课题基金 / 基金详情

CYP2C19新突变体底物特异性的分子机制和功能研究

批准号:
82104297
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
徐仁爱
依托单位:
学科分类:
临床药理
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐仁爱

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
CYP2C19遗传多态性是导致底物药物疗效摇摆的重要原因。研究表明,CYP2C19突变体对底物的代谢动力学特征呈现显著差异,即使同一种突变体代谢底物的能力也明显不同,然而其具体机理仍不清晰。本课题前期研究发现,CYP2C19*29新突变体对氟西汀和西酞普兰的代谢具有显著特异性,变构所致的血红素与底物的距离改变可能是决定这种特异性的关键原因。因此,我们假设CYP2C19新突变体引起的底物亲和力变化决定了其底物特异性。本研究拟(1)构建CYP2C19新突变体的底物催化活性数据库,寻找底物特异性与变异位点、化学结构等因素的相关性;(2)利用等温滴定量热(ITC)和X-射线晶体学进一步探讨底物特异性的分子机制;(3)构建人源化CYP2C19小鼠模型,找出CYP2C19新突变体的代谢表型。本项目旨在构建“CYP2C19基因-分子结构-功能表型”三角关系,为实现CYP2C19个体化用药提供理论依据。
英文摘要
Cytochrome P450 2C19 (CYP2C19) genetic polymorphism is an important reason for the fluctuation of the efficacy of substrate drugs. Studies have shown that CYP2C19 variants exhibit significant differences in the metabolic kinetic characteristics of substrates, and the same variant also has different catalytic activities for different drugs, but the specific mechanism is still unclear. The preliminary study of this project found that the novel CYP2C19*29 variant had significant substrate specificity for the metabolism of fluoxetine and citalopram. The change in the distance caused by allostery between heme and substrate may be the key reason for determining this specificity. Therefore, we hypothesize that the change in substrate affinity caused by the novel CYP2C19 variant determines its substrate specificity. This project intends to (1) Construct a database of substrate catalytic activity of novel CYP2C19 variants, and look for the correlation between substrate specificity, mutation sites, chemical structure and other factors; (2) Use isothermal titration calorimetry (ITC) and X-ray crystallography to further explore the molecular mechanism of substrate specificity; (3) Establish a humanized CYP2C19 mouse model and search for the metabolic phenotype of this novel CYP2C19 variant. This project aims to establish the "CYP2C19 gene-molecular structure-functional phenotype" triangle relationship, which provides a theoretical basis for CYP2C19 personalized medicine.
CYP2C19基因是人体重要的药物代谢酶之一,参与多种临床常用药物的代谢,如抗抑郁药、抗凝药和质子泵抑制剂等。CYP2C19基因多态性在不同人群中广泛存在,对药物代谢活性的影响具有显著差异,这与个体药物疗效和不良反应密切相关。然而,关于CYP2C19新突变体的底物特异性及分子机制尚缺乏深入研究。因此,本研究结合多种实验方法对CYP2C19突变体展开系统研究。通过基因工程技术成功构建CYP2C19突变体表达载体,利用ITC技术测定蛋白与底物的亲和力参数(化学计量数、焓变和熵变),并结合酶学,详细分析了CYP2C19新突变体对8种药物(氯米帕明、他喷他多、布洛芬、氮卓斯汀、噻虫胺、西洛他唑、伏立康唑和托法替尼)的酶动力学特征,包括Vmax、Km和相对清除率等相关参数。其次,利用Cyp2c基因簇敲除大鼠模型研究其与野生型大鼠的代谢表型差异。此外,通过健康志愿者试验验证突变体对奥美拉唑的代谢动力学的影响。结果显示,不同CYP2C19突变体对多种底物表现出显著差异的代谢活性。随后,利用分子对接和动力学模拟技术进一步揭示了突变体结构变化对代谢速率和药物清除率的影响规律。结果表明其与底物的代谢位点与酶活性中心的距离以及酶-底物结合的分子对接特性密切相关。本课题还通过对中国人群CYP2C19基因多样性的筛查,鉴定出多种新突变体,并明确其遗传多态性对体外药物代谢的影响。本研究全面阐明了CYP2C19突变体在代谢活性和底物特异性上的分子机制,提供了个性化用药和精准医疗的重要理论依据。
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