探究 CYP1A2 错义突变：为个性化药物治疗提供关键依据

为探究 CYP1A2 基因单核苷酸多态性（SNPs）影响，研究人员开展相关研究，发现 T385A 等突变影响酶功能，对个性化医疗意义重大。

　　在人体这个复杂的 “小宇宙” 里，基因就像一个个精密的 “小开关”，掌控着各种生命活动。其中，单核苷酸多态性（SNPs）作为基因的微小变化，却可能带来巨大影响。细胞色素 P450 1A2（CYP1A2）是肝脏中参与药物和内源性化合物代谢的关键酶，它的基因一旦出现 SNP，就可能改变酶的活性，进而影响药物疗效，甚至引发毒性反应。然而，目前对于 SNP 在人群中的分布情况以及其对不同人群的风险，人们了解得还不够深入。为了填补这一知识空白，来自伊朗和加拿大的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Heliyon》杂志上。

研究人员运用了多种技术方法来深入探究 CYP1A2 基因的奥秘。首先，他们从美国国立生物技术信息中心数据库（NCBI）获取了 CYP1A2 基因的完整序列和三维结构，还从其他数据库获得了相关底物的结构。接着，利用 Expasy ProtParam 服务器评估突变对 CYP1A2 理化性质的影响；通过 GarnierOsguthorpe–Robson 方法（GOR4）预测蛋白质的二级结构；从 NCBI 的 dbSNP 数据库筛选 CYP1A2 基因的 SNP，并进行分析。此外，借助 PyMOL 软件生成 CYP1A2 突变体，使用 PROSA-web 等工具验证突变体结构，运用分子动力学模拟（MD）和分子对接技术研究突变对酶结构、稳定性及与底物结合亲和力的影响。

研究结果丰富且具有重要价值。在对 CYP1A2 基因的研究中，研究人员发现了多种类型的突变，包括缺失、插入、倒位和 SNP，且这些突变在基因序列上的出现频率各不相同。经过筛选，确定了 8 个位于酶活性位点腔内的有害错义单核苷酸多态性（nsSNPs），它们导致了 R137W、R108W、T124I、T385A、A317T、I386T、L382W 和 I386F 这 8 种氨基酸的替换，产生了具有不同特征的酶突变模型。

对 CYP1A2 的序列研究表明，该酶由 516 个氨基酸组成，具有特定的分子量、等电点、氨基酸组成和稳定性指数等理化性质。同时，确定了 29 个对 CYP1A2 活性位点腔结构有贡献的氨基酸，它们分布在酶的核心和近端表面，部分氨基酸还与相应配体有直接相互作用。

突变对 CYP1A2 的理化性质和二级结构产生了显著影响。与野生型相比，突变体的分子量、亲水性、脂肪族性、稳定性指数和等电点等参数发生了变化，二级结构也有所改变。例如，R137W、T124I 和 I386T 突变的二级结构与野生型相同，而其他突变则不同；R108W、T385A 和 I386F 突变的延伸链比例最低，A317T 和 L382W 突变的 α - 螺旋比例最低。

功能特征评估显示，不同的突变对 CYP1A2 的功能产生了不同影响。基于 Z 评分、I-Mutant 3.0、PANTHER 和 PhD-SNP 等参数的分析表明，R137W 和 A317T 与野生型相比功能变化最大；除 T124I 外，其他突变体的稳定性更高；R137W、R108W 和 A317T 突变显示出一定的致病性；T124I 和 L382W 可能具有有害影响；根据 PredictSNP 服务器分析，R108W、R137W、A317T 和 L382W 突变被预测为更具危害性，而 T124I、T385A、I386F 和 I386T 突变为中性。

分子动力学模拟结果表明，突变对 CYP1A2 的结构稳定性产生了显著影响。大多数突变体的均方根偏差（RMSD）值高于野生型，表明突变使蛋白质结构不稳定。其中，T385A 突变的平均 RMSD 值最高，达到 0.388nm，是最不稳定的变体；R137W 和 R108W 突变的 RMSD 值最低，稳定性相对较高。均方根波动（RMSF）分析显示，T385A 和 L382W 突变在 N 端区域的波动较大，表明这两个突变体的灵活性较高。此外，所有突变体的分子内氢键数量均少于野生型，结构稳定性降低。

分子对接研究评估了突变对 CYP1A2 与底物结合亲和力的影响。结果显示，多数突变对酶与底物的结合亲和力有积极影响，但也有部分突变降低了结合亲和力。例如，T385A 突变对黄曲霉毒素 B1 的结合亲和力与野生型相同，而对其他一些底物的结合亲和力降低；I386F 突变对多种底物的结合亲和力均降低。同时，研究还发现 T385A 突变对华法林的结合亲和力增加，这可能会影响华法林的代谢，增加毒性风险或延长抗凝效果。

在讨论和结论部分，研究人员指出，SNP 是人类遗传变异的主要原因，对评估个体疾病易感性和进行个性化药物治疗具有重要意义。虽然对 CYP1A2 基因多态性的研究已经取得了一些进展，但该领域仍处于早期阶段。本次研究通过多种计算工具预测了 CYP1A2 基因的多个功能性 nsSNPs，并分析了它们与致病性的可能关联。模拟结果显示，T385A 变体的结构变化最为显著，其 N 端灵活性增加，所有突变体均存在氢键丢失的情况，这些变化影响了蛋白质结构的稳定性、活性位点氨基酸的稳定性以及蛋白质与底物和药物的相互作用。

这项研究不仅有助于设计实验研究，还为深入理解 CYP1A2 及其他细胞色素 P450 的结构 - 功能关系提供了新的视角，为个性化医学和药代遗传学的发展奠定了基础。它可以帮助预测个体对药物的反应，根据基因变异制定更精准的药物治疗方案，从而提高药物治疗的安全性和有效性，对未来的临床实践具有重要的指导意义。