Cytochrome P4503A4(CYP3A4) is the most abundnat CYPs in human liver, comparising approximately 30% of the total liver CYPs contents ans is involbed in the metabolism of more than 60% of currently used therapeutic drugs. The expression of CYP3A4 is induced by a variety of structurally unrelated xonobiotics including the antibiotic rifampicin and endogenous hormones, and might be mediated through steroid and xenobiotic receptor(SXR) system. The molecular mechanisms underlying regulation of CYP3A4 gene expression hae not been understood. In order to gain the insight of the molecular mechanism of CYP3A4 gene expression, study has been undertaken to investigate if the histone deacelylation is involved in the regulation of CYP3A4 gene expression by proximal promoter or not. Also SXR was investigated to see if they were involved in the regulation of CYP3A4 proximal promoter activity. HepG2 or Hena-I cells were transfected with a plasmid containing~1kb of the CYP3A4 proximal promoter region (-863 to +64bp) cloned in front of a reporter gene, luciferase, in the presence or absence of SXR or hER. Transfected cells were treated with CYP3A4 inducers such as rifampicin, PCN and RU 486, or with estradiol, in order to exmine to regulation of CYP3A4 gene expression in the presence or absence of trichostatin A (TSA). In HepG2 cells, CYP3A4 inducers and estradiol increased significantly the luciferase activity by CYP3A4 proximal promoter, only when TSA was co-treated after SXR cotransfection. In the case of Hepa-I cells CYP3A4 inducers and estradiol incressed modestly the luciferase activity when TSA was co-treated, but this increment was not enhanced by SXR cotransfection in contrast to HepG2 cells. Taken together, these results indicated that the inhibition of histone deacetylation was required to SXR-mediated increase in CYP3A4 proximal promoter region when rifampicin, or PCN was treated. Futher a trans-activation by SXR may demand other species-specific transcription factors.
Objectives : This study was performed to investigate the metabolic site of some medicinal herbs in the liver associated with CYP (Cytochrome P450). Methods : Cytochrome P450 is the major enzymes involved in drug metabolism and bioactivation. CYP3A4 and CYP2D6, the major CYP isoforms in humans, catalyse the major proportion of drugs available on the market. Scintillation proximity assay (SPA) is often used in studies to identify compounds that inhibit CYP3A4 and CYP2D6. 28 herbal extracts and radioisotopes were attached competitively to SPA beads, and followed by measuring the remaining radioisotopes in the medium. Erythromycin and dexamethasone, inhibitors of CYP3A4 and CYP2D6, were used as controls respectively. Results : Most of the 28 herbal extracts showed dose-dependent affinity to the CYP3A4 while some of the herbs showed affinity to the CYP2D6. Conclusions : These results suggest that most of the 28 herbal extracts are metabolized safely in the liver, combined with CYP3A4 and CYP2D6.
Kim Ja Young;Ahn Mee Ryung;Kim Dae-Kee;Sheen Yhun Yhong
Archives of Pharmacal Research
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제27권4호
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pp.407-414
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2004
The expression of CYP3A4 gene is induced by a variety of structurally unrelated xenobiotics including the antibiotic rifampicin, pregnenolone 16-carbonitrile (PCN), and endogenous hormones, that might mediate through steroid and xenobiotic receptor (SXR) system. The molecular mechanisms underlying regulation of CYP3A4 gene expression have not been understood. In order to gain the insight of the molecular mechanism of CYP3A4 gene expression, study has been undertaken to investigate if the histone deacetylation is involved in the regulation of CYP3A4 gene expression by proximal promoter in human hepatoma HepG2 cells. Also we have investigated to see if SXR is involved in the regulation of CYP3A4 proximal promoter activity in human hepatoma HepG2 cells. HepG2 cells were transfected with a plasmid PCYP3A4-Luc containing ${\~}1kb$ of the CYP3A4 proximal promoter region (-863 to +64 bp) in front of a reporter gene, luciferase, in the presence or absence of pSAP-SXR. In HepG2 cells, CYP3A4 inducers, such as rifampicin, PCN and RU486 showed minimal stimulation of CYP3A4 proximal promoter activity in the absence of SXR and histone deacetylase (HDAC) inhibitors. 4-Dimethylamino-H-[4-(2-hydroxycarbamoylvinyl)benzyl]benzamide (IN2001), a new class HDAC inhibitor significantly increased CYP3A4 proximal promoter activity over untreated control cells and rifampicin concomitant treatment with IN2001 increased further CYP3A4 proximal promoter activity that was stimulated by IN2001 The results of this study demon-strated that both HDAC inhibitors and SXR are essential to increase of CYP3A4 proximal promoter activity by CYP3A4 inducers such as PCN, rifampicin, and RU486. Especially SXR seems to be important for the dose dependent response of CYP3A4 inducing chemicals to stimulate CYP3A4 proximal promoter activity. Also this data suggested that HDAC inhibitors seemed to facilitate the CYP3A4 proximal promoter to be activated by chemicals.
In the present study we evaluated comparative herb-drug interaction potential of red ginseng total powder, ginsenoside Rg1, and Rb1 by inhibition of CYP isoforms including CYP1A2, CYP2A6, CYP2B6, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1 and CYP3A4 using pooled human liver microsomes (HLMs). As measured by liquid chromatography-electrospray ionization tandem mass spectrometry, red ginseng total powder inhibited significantly activities of CYP1A2, CYP2A6, CYP2B6, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1 and testosterone 6-beta hydroxylation by CYP3A4, but the $IC_{50}$ values were higher than $556{\mu}g/ml$. Activities of CYP2B6, CYP2C9, CYP2D6 and CYP3A4 were inhibited by ginsenoside Rb1. Also, activities of CYP1A2, CYP2A6, CYP2B6, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6 and testosterone 6-beta hydroxylation by CYP3A4 were inhibited by ginsenoside Rg1. The $IC_{50}$ values of ginsenoside Rb1 and Rg1 were higher than $200{\mu}g/ml$. Based on $IC_{50}$ values against CYP isoforms, ginsenosides-drug interactions by CYP inhibition may be very low in clinical situations.
Cytochrome P450 3A4 (CYP3A4) is the most abundant CYPs in human liver, comprising approximately $30\%$ of the total liver CYPs contents and is involved in the metabolism of more than $60\%$ of currently used therapeutic drugs. However, the molecular mechanisms underly-ing regulation of CYP3A4 gene expression have not been understood. Thus, this study has been carried out to gain the insight of the molecular mechanism of CYP3A4 gene expression, investigating if the histone deacetylation is involved in the regulation of CYP3A4 gene expression by proximal promoter. Also SXR was investigated to see if they were involved in the regulation of CYP3A4 proximal promoter activity. Hepa-1 cells were transfected with a plasmid containing ${\~}1kb$ of the human CYP3A4 proximal promoter region (863 to +64 bp) cloned in front of a reporter gene, luciferase, in the presence or absence of SXR. Transfected cells were treated with CYP3A4 inducers such as rifampicin, PCN and RU 486, in order to examine the regulation of CYP3A4 gene expression in the presence or absence of trichostatin A (TSA). In Hepa-1 cells, CYP3A4 inducers increased modestly the luciferase activity when TSA was co-treated, but this increment was not enhanced by SXR cotransfection. Taken together, these results indicated that the inhibition of histone deacetylation was required to SXR-mediated increase in CYP3A4 proximal promoter region when rifampicin, or PCN was treated. Further a trans-activation by SXR may demand other species-specific transcription factors.
Cytochrome P450 (CYP) 3A4 is of great interest because of its important roles in the oxidation of numerous drugs and xenobiotics. HDJ-1, a molecular chaperone in human, is known to assist the correct folding of unfolded proteins. To achieve a high yield of recombinant human CYP3A4 in Escherichia coli, the CYP3A4 encoding gene was co-expressed with the chaperone HDJ-1, under the control of an inducible tac promoter in a bicistronic format. The levels of expression of the CYP3A4 in the bicistronic construct reached up to 715 nmol $(liter culture)^{-1}$ within 16 h at $37^{\circ}C$, which was about a 3.3-fold increase compared to that of the CYP3A4 alone without the HDJ-1. By co-expression with HDJ-1, the catalytic activity of CYP3A4 was also increased by -15-fold. The amount of activity increase was similar to that of the CYP production at the whole cell level. The present over-expression system may be useful for the rapid production of large amounts of active CYP3A4 in E. coli.
한국응용약물학회 2003년도 Annual Meeting of KSAP : International Symposium on Pharmaceutical and Biomedical Sciences on Obesity
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pp.88-88
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2003
Cytochrome P-450 3A4 (CYP3A4) is major enzyme in human liver, the role of this is detoxification and metabolizing more than 50% clinical drugs in use. Expression of CYP3A4 is transciptionally regulated by the Pregnenolone X receptor (PXR), of which human form is Steroid and Xenobiotics receptor (SXR). SXR is activated by wide range of endogenous and exogenous compounds, and then induces CYP3A4 gene expression. In the previous study, it has been known that proximal promoter (-864 to +64) does not response to chemical inducers such as pregnenolone 16a-carbonitrile (PCN), Rifampicin, Estrogen in terms of transcription of CYP 3A4 in cultured cells. Here, we developed luciferase reporter gene assay system to detect SXR-based CYP 3A4 transcriptional activity. We have used CYP3A4-Luc plasmid that contains proximal promoter of human CYP3A4 gene upstream of the luciferase gene. We did transient transfection of 3A4-luciferase gene and SXR. In the HepG2 cells transfected with CYP3A4-Luc, when rifampicin treatment was combined with histone deacetylase inhibitor (HDAC Inhibitor), such as Trichostatin A, Hc-toxin and IN 2001 of the luciferase activity was induced 10-20 fold over control.
Cytochrome P-450 3A4 (CYP3A4) is major enzyme in human liver, the role of this Is detoxification and metabolizing more than 50% clinical drugs in use. Expression of CYP3A4 is transciptionally regulated by the Pregnenolone X receptor (PXR), of which human form is Steroid and Xenobiotics receptor (SXR). SXR is activated by wide range of endogenous and exogenous compounds, and then induces CYP3A4 gene expression. In the previous study, it has been known that proximal promoter (-864 to +64) does not response to chemical inducers such as pregnenolone 16a-carbonitrile (PCN), Rifampicin, Estrogen in terms of transcription of CYP 3A4 in cultured cells. Here, we developed luciferase reporter gene assay system to detect SXR-based CYP 3A4 transcriptional activity. We have used CYP3A4-Luc plasmid that contains proximal promoter of human CYP3A4 gene upstream of the luciferase gene. We did transient transfection of 3A4-luciferase gene and SXR. In the HepG2 cells transfected with CYP3A4-Luc, when rifampicin treatment was combined with histone deacetylase inhibitor (HDAC Inhibitor), such as Trichostatin A, Hc-toxin and IN 2001 of the luciferase activity was induced 10-20 fold over control.
Jun Sang Yu;Young Seok Ji;So Young Jo;Xiang-Lan Piao;Hye Hyun Yoo
Mass Spectrometry Letters
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제14권3호
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pp.116-119
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2023
Gynostemma pentaphyllum (Thunb.) Makino extract, a natural product with a history of traditional use, has gained attention for its potential health benefits. This study aimed to investigate its effects on key cytochrome P450 (CYP) enzymes using LC-MS/MS. Human liver microsomes and cDNA-expressed CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19, and CYP3A4 supersomes were employed. Enzyme activity was assessed based on the formation of CYP-specific marker metabolites. The resulting data showed that the extract exhibited inhibitory effects on CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19, and CYP3A4. Thus, G. pentaphyllum extract may influence the pharmacokinetics of drugs metabolized by CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19, and CYP3A4. These findings emphasize the importance of considering potential herb-drug interactions when incorporating this extract into therapeutic regimens or dietary supplements.
플라스틱은 전세계적으로 사용량이 증가함에 따라 해양 환경으로 유입되는 플라스틱 쓰레기의 양도 꾸준히 증가하고 있으며, 미세플라스틱은 해양 생물에 의해 섭취되어 소화관에 축적됨에 따라 성장과 생식에 유해한 영향을 미친다. Cytochrome P450 (CYP)는 환경 오염물질을 대사하는 해독효소로 알려져 있으나 지각류에서는 그 기능에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 기수산 물벼룩 Diaphanosoma celebensis에서 clan 2, 3, 4에 각각 속하는 CYP 유전자 9종(clan 2: CYP370A4, CYP370C5; clan 3: CYP350A1, CYP350C5, CYP361A1; clan 4: CYP4AN-like, CYP4AP2, CYP4AP3, CYP4C33-like1)의 서열에 대해 진화적으로 보존된 서열의 유사도를 분석하고 계통분석을 실시하였다. 또한 3종류의 서로 다른 크기의 polystyrene beads (0.05-, 0.5-, 6-㎛ PS beads; 0.1, 1, and 10 mg/L)에 48시간 노출된 기수산 물벼룩에서 이들 9종의 CYP 유전자의 발현을 real time reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR)로 분석하였다. 결과적으로 기수산 물벼룩 CYP 유전자는 모두 진화적으로 보존된 motif를 가지고 있으며 계통분석 결과 각각 clan 2, 3, 4에 속하는 것으로 확인되었다. 이는 기능적으로 보존되어 있음을 의미한다. CYP 유전자 중 clan 2에 속하는 CYP370C5와 clan 3에 속하는 CYP360A1, 그리고 clan 4에서는 CYP4C122 유전자의 발현이 0.05-㎛ PS beads에 노출되었을 때 유의하게 증가하는 양상을 보였으며, 이는 이들 유전자가 PS 대사에 관여한다는 것을 의미한다. 본 연구는 미세플라스틱이 해양 무척추 동물에 미치는 생물 영향을 분자적 수준에서 이해하는데 도움이 될 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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