哺乳动物细胞色素P450酶中底物识别位点与功能的进化关系

细胞色素P450(cytochrome P450,CYP)酶存在于所有哺乳动物中,它们从共同的祖先通过基因倍增进化而来,以一种"爆炸性"的趋势形成了庞大的超家族。除代谢脂质等内源性物质外,部分CYP酶还在药物等外源性物质的代谢方面起到重要作用。通过收集和注释哺乳动物CYP酶的序列发现,家族规模发生显著变化的七个活跃亚家族均属于CYP1~4家族,相比之下,非CYP1~4家族的家族规模则基本保持稳定。基于二级结构的预测结果,六段底物识别位点(substrate recognition sites,SRSs)的进化速率在CYP1~4家族中,特别是活跃的亚家族中,也显著快于非CYP1~4家族。同时,SRS1~3的进化速率显著快于SRS4~6,说明SRS1-3在更大程度上决定了CYP酶在进化过程中所获得的新功能。