孕烷X受体介导的CYP3A4基因转录调控的表观遗传分子机制的研究

约50%以上的临床药物由CYP3A4（Cytochrome P450 3A4）催化代谢。大量临床药物和内源性物质通过激活孕烷X受体（PXR）而诱导CYP3A4基因表达，构成了临床药物间相互作用的分子基础。尽管目前PXR受体调控的CYP3A4诱导已倍受关注，但CYP3A4活性诱导个体差异的机制尚不清楚。我们前期工作证明，组蛋白赖氨酸甲基化修饰如H3K4me3与利副平诱导的CYP3A4基因表达有关。由此提出假说：表观遗传学机制参与PXR介导的CYP3A4基因转录调控。本课题拟研究：1）CYP3A4基因启动子区组蛋白修饰与利福平诱导的CYP3A4基因表达关系；2)siRNA干扰沉默PXR或组蛋白修饰酶基因对CYP3A4转录活性的影响；3）组蛋白修饰酶与PXR的相互作用。该研究将有助于从表观遗传学的研究领域揭开影响CYP3A4活性个体差异分子机制，为临床上药物反应产生个体差异提供了新的解释。

CYP3A4活性受体内和体外多种因素调控，存在显著的个体差异，是导致临床上药物相互作用和不良反应的主要原因，但CYP3A4活性个体差异的分子机制目前尚不明确。本课题从遗传药理学和表观遗传药理学角度研究了导致CYP3A4表达个体差异的分子机制，主要包括3部分内容：① miRNA对CYP3A4基础表达及诱导表达的调控；② 组蛋白修饰与CYP3A4诱导表达及人肝脏发育中CYP3A4/3A7选择性表达的关系；③CYP3A4*1G多态性对CYP3A4转录及活性的影响。结果显示：① miR-577、miR-1、miR-532-3p和hsa-miR-627与肝脏CYP3A4表达及活性负相关，并直接调控CYP3A4的3’UTR而下调其表达和活性； 验证了miR-148a在中国汉族人群中与肝脏PXR、CYP3A4的表达无明显关联。②利福平诱导HepaRG 细胞CYP3A4 表达的同时miRNA 表达也发生明显改变，其中，miR-641和miR-628-3p 与利福平诱导CYP3A4负相关，双荧光素酶报告实验和过表达实验证实miR-641和miR-628-3p直接作用于CYP3A4 3’-UTR而下调其诱导表达。③CYP3A4诱导剂诱导LS174T细胞CYP3A4高表达，CYP3A4启动子区H3K4me3和H3乙酰化水平明显升高，而H3K27me3水平显著降低，研究提示ASCOM复合体可能在其中关键作用。④H3K4me2和H3K27me3与肝脏发育中CYP3A4/3A7在成人和胎儿选择性表达有关，胎肝CYP3A7启动子区H3K4me2水平明显高于CYP3A4，而H3K27me3水平明显低于后者，在新生儿及成人肝脏则相反。我们还探讨了UGT1A1在肝脏发育中的表达，UGT1A1在胎肝几乎不表达，出生后表达逐渐升高，初步研究显示可能与转录因子的表达密切相关。⑤CYP3A4*1G基因多态性可影响辛伐他汀和芬太尼人体内药动学过程，CYP3A4*1G/*1G个体有较低的代谢能力且可以调控CYP3A4启动子活性。综上所述，CYP3A4的表达和活性不仅受基因多态性的影响，更主要受表观遗传因素如miRNA和组蛋白甲基化修饰的影响，且组蛋白修饰还参与人肝脏发育中CYP3A4/3A7的选择性表达。该研究主要从表观遗传学角度揭开了影响CYP3A4活性个体差异的分子机制，为药物反应产生个体差异提供了新的解释。