第八卷 第十期 - 2009年五月二十二日
核受體PXR的多型性影響代謝酵素CYP3A4的誘導是透過轉錄因子SRC-1,且此交互作用與不同配位體有關
黃金鼎

國立成功大學醫學院藥學生物科技研究所
jinding@mail.ncku.edu.tw

Pharmacogenetics and genomics 17: 369-382 (2007)

 
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品在人體中是經由一大群酵素,叫cytochrome P450,所代謝。這些酵素中最重要的是CYP3A4,CYP3A4的代謝會因使用某些藥品時間漸長而增加,例如肺結核用藥rifampicin。這就是所謂的誘導作用。代謝誘導看起來是人體防禦外來物質侵入體內的重要機轉,但在藥品治療上卻使治療失效。

細胞核中受體PXR是CYP3A4誘導的重要媒介。從下圖中,你可以看到外來物質(▲),或稱配位體,可以和CYP3A4的驅動子結合而啟動CYP3A4的代謝。就像這樣,rifampicin可以與PXR結合而增加CYP3A4酵素,而所增加的CYP3A4會代謝rifampicin,使refampicin失效無法抑制結核桿菌。其他還有很多種藥品會被CYP3A4代謝。它們與rifampicin併用時也可能失效。所以說代謝酵素誘導作用是藥品治療學上的重要課題。
幾年前,我們實驗室發現了一個PXR的基因多型性(林雲冰等Phamacogenet.Genom.15,337-341,2005).PXR的第158個胺基酸Q有些人會是K,這樣改變後的PXR就不會被rifampicin所誘導。這個突變顯然有臨床意義,但是我們不了解這樣一個胺基酸的變化為什麼那麼重要。根據PXR晶體的X光繞射,Q158的位置在α1,不是在PXR與藥品配位的位置。這個突變不會影響rifampicin與PXR的結合或是PXR蛋白質的量。我們因而假設這個突變會影響PXR和其他核蛋白的交互作用。

下圖中說明一個基因的活化或抑制需要很多種轉錄因子。在眾多的轉錄因子中,我們由文獻資料決定由SRC-1及SMRT開始我們的研究。


研究蛋白質與蛋白質的交互作用最常用的方法叫做mammalian two hybrid 法。在下圖中,我們說明這個方法使用兩種轉錄因子 GAL4及VP16。GAL4是一種可以和DNA(驅動子)結合的半轉錄因子;VP16是一個活化因子但無法與DNA結合,必須這兩種蛋白質結合在一起時基因才會被活化。我們以一種pBIND媒介序列把SRC-1與GAL4串在一起,再用另一種叫pACT的媒介序列把PXR(Q158)或PXR(K158)與VP16串在一起。如果SRC-1與PXR能結合,GAL4就會與VP16結合而使來自螢火蟲的螢光酵素產生螢光。依此化學螢光的強度,我們可以知道兩種蛋白質結合的程度。


最後一張圖中顯示了我們實驗結果中的一個圖。Q158-PXR會與SRC-1結合,而K158-PXR不會。顯然PXR的第158個位置是與SRC-1結合的重要位置。這個發現,事實上是研究基因多型性中第一個發現轉錄因子的蛋白質與蛋白質的交互作用也會因基因突變而改變的例子,這會是以後一個新的領域。


除了Q158K的自然突變外,我們也在PXR的不同位置也製造了另外九個突變。另外,我們除了rifampicin 之外,也研究了clotrimazol、paclitaxel、nifedipine三種藥品的酵素誘導作用。在各種藥品及各種突變的組合中,我們發現SRC-1與PXR的交互作用會因所用的藥品種類而不同。

另一方面,我們發現PXR的Q158突變並不會影響PXR與SMRT的交互作用。而且,PXR與SMRT的交互作用也和藥品種類關係不大。一個簡單的結論:PXR在不活化態是與SMRT在一起,當PXR的配位體(藥品)來了,PXR就與SMRT分開而與RXR並坐在CYP3A4的驅動子上。SRC-1隨之帶來了CBP/p300等轉錄因子過來,CYP3A4的轉錄也就開始了。

References
1. Y. P. Lim, C. H. Liu, L. J. Shyu, J. D. Huang (2005) Functional characterization of a novel polymorphism of pregnane X receptor, Q158K, in Chinese subjects. Pharmacogenet. Genom. 15, 337-341.
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