细胞生物学杂志ChineseJournalofCellBiology2004，26：561—566http：／／www．cjcb．org植物细胞色素P450余小林曹家树崔辉梅叶纨芝(浙江大学农业与生物技术学院园艺系；农业部园艺植物生长发育与生物技术重点开放实验室，杭州310029)摘要对植物细胞色素P450(CYP450)基因的分离，植物CYP450在苯丙烷类物质、芥子油苷及IAA和萜类等物质的生物合成中的功能，以及对天然生物合成与人工合成物质的解毒功能等研究进展作了简要的综述。指出分离植物细胞色素P450基因，并对其生物学功能进行分析以及植物细胞色素P450降解除草剂的机制及其在环境生物修复等方面的应用是今后一段时间内植物CYP450领域的研究热点。关键词植物细胞色素P450；基因分离；生物合成；解毒细胞色素P450(以下简称CYP450)是广泛存在于动植物及细菌、真菌等细胞内的，与内质网、线粒体、质体、高尔基体等细胞器膜结合的一类具有混合功能的血红素氧化酶系，是一个古老的基因超家族，也是近年来国际学术界的研究焦点之一。近年的基因组测序结果揭示，CYP450是高等植物中最大的酶蛋白家族『31。研究表明，其三维结构非常保守，经典的CYP450在催化中心有高度保守的FxxGxRxCxC的结构域『41。CYP450最早是以CO结合蛋白质而被发现的，因其还原型与CO结合后在波长450am有最大吸收峰而得名。CYP450催化的反应过程包括两步：电子由NADPH／NADH传至黄素蛋白及铁硫蛋白(或NADPH—CytP450还原酶)，然后再传递至CYP450氧化酶。CYP450催化氧化反应可以用如下方程式表示：R—H+o2+NADPH+H—+R—oH+H2o+NADP+研究结果显示，各种CYP450酶催化的反应广泛而复杂，主要有烷基的羟化，烯基的环氧化，烃基的氧化，氮、硫、氧位的脱烷基化，氮位的羟化和氧化，硫位的氧化，氧化性脱氨、脱卤和脱氢，氧化性的碳碳键断裂及一些还原反应等。正因为CYP450的多种功能而被人们称为万能的生物催化剂。已有作者对P450与植物次生代谢以及植物P450基因的表达和调控等内容做过详尽的综述『5'刚，本文主要对植物CYP450基因的分离、植物CYP450的生物合成功能及其解毒功能等作简要的综述。1植物细胞色素P450基因的分离在自然界中，CYP450酶系无处不在。据统计，人们已经从不同的生物中分离出268个家族的CYP450，其中细菌75个家族，低等原核生物72个家族，植物52个家族，动物69个家族(httP：／／drnelson．utmem．edu／CytochromeP450．htm1)。随着植物基因组计划的顺利进行，从植物中分离获得CYP450基因数量也目益增多。当前，研究者主要从拟南芥、番茄、水稻、玉米、大豆等农作物中分离获得CYP450基因全长或片段。根据研究的不同深度和广度，其分离的数量也有很大的差异，其中拟南芥以1249条CYP450ESTs，分属39个基因家族和67基因亚家族而位居首位。目前，已经对1059条植物CYP450的基因序列进行了命名，占所有生物2377条已命名的CYP450的基因序列的45％。综合http：／／drnelson．utmem．edu／CytochromeP450．html等网站上所发表的数据，就从植物中分离获得的CYP450基因全长或片段简要见表1。2植物CYP45O的生物学功能从功能意义上植物CYP450可以分为两大类型【71，一种是具有生物合成功能的CYP450，此类P450在木质素中间物、植物激素、甾醇、萜类、黄酮类、异黄酮和呋喃香豆素等生物物质的合成中起重要作用；另一类为代谢解毒的CYP450，可以催化外源化合物如除草剂、农药等变成非毒性产物。还有一收稿日期：2003—12．3l接受日期：200407．08浙江省重大科技项目资助(No．021102536)通讯作者。'rel／Fax：0571—86971188．E·mail：jshcao@zju．edu．cn维普资讯http://www.cqvip.com562-综述些CYP450可能活化某些无毒性的物质如前除草剂(proherbicide)成为具有毒性的除草剂【引。2．1CYP450在生物物质合成中的作用2．1．1苯丙烷类的生物合成在苯丙烷的生物合成中，已报道的CYP450催化反应超过l6。近年来，随着突变体库的快速构建以及基因剔除等实验方法的建立，越来越多催化植物次生代谢物质合成相关酶的基因功能被阐明。研究结果显示，CYP450在植物黄酮类物质的合成反应中起着至关重要的作用，其催化的生物合成途径如图1所示【。从苯丙氨酸4一香豆辅酶A开始...
