细胞色素 P450，亚家族 IIA，多肽 6

CYP2A6 基因编码一种酶（ EC 1.14.14.1 ），该酶在人肝微粒体中尼古丁和香豆素的氧化中起主要作用。已确定影响酶活性和肺癌易感性的 CYP2A6 基因多态性。

▼ 克隆与表达
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菲利普斯等人（1985）使用编码大鼠肝微粒体膜的苯巴比妥诱导型细胞色素 P-450 变体的 cDNA 克隆作为探针来筛选人类 cDNA 文库。限制性作图显示分离的 2 个菌落含有编码相同 cDNA 序列重叠区域的质粒。该序列显示出与从其他物种分离的细胞色素 P-450 同工酶相当的同源性。苯巴比妥诱导型 P-450 基因是由人类 19 号染色体编码的多基因家族的成员。苯巴比妥的诱导几乎完全在转录水平介导。

山野等人（1989）从肝脏 cDNA 文库中分离出人类 CYP2A3 cDNA。人类基因编码一个 448 个氨基酸的多肽，与大鼠蛋白质有 85% 的同一性。

山野等人（1990）从人肝 mRNA 制备的 lambda-gt11 文库中分离出 2 个编码 CYP2A 基因亚家族中 P450 的 cDNA。2 种 cDNA 仅 1 个氨基酸不同，leu160 与 his（L160H；122720.0001 ），并且可能代表等位基因。该基因被指定为 CYP2A3，显示主要负责人肝脏中的香豆素 7-羟化酶活性。这种活性的表达水平在肝脏中变化高达 40 倍。mRNA 的水平也有显着差异，3 个样本没有检测到 mRNA。当克隆人 CYP2A3 基因时，它显示编码 IIA3，香豆素 7-羟化酶的酶（Yamano 等，1990）。不幸的是，CYP2A3 名称已经被用于大鼠基因，并且不确定人类基因是否与大鼠基因直系同源。因此，人IIA3基因产物由命名为CYP2A6的基因编码（ Nebert，1994 ）。

费尔南德斯-萨尔格罗等人（1995）克隆3个完整基因CYP2A，CYP2A6，CYP2A7（608054），和CYP2A13（608055）中，除了2个假基因外显子5后截断，位于19q13.2。

▼ 基因结构
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费尔南德斯-萨尔格罗等人（1995）确定 CYP2A6 基因包含 9 个外显子。

▼ 测绘
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通过原位杂交，戴维斯等人（1986）将 P450PB 分配给 19q13.1-q13.3。谢泼德等人（1985）在对来自人类-啮齿动物细胞杂交体的 DNA 的 Southern 分析中使用了相同的探针，并同样得出结论，该基因位于 19 号染色体上。Mitchell 等人（1989）得出结论，CYP2A、CYP2B 和 CYP2F 基因簇位于 19 号染色体上分泌基因座（ 182100 ）的远端。通过荧光原位杂交，Trask 等人（1993）将 CYP2A 基因定位到 19q13.2。通过脉冲场凝胶电泳，Miles 等人（1989）证明 CYP2A 和 CYP2B 基因位于相同的 350-kb 基因组 DNA 片段内。

费尔南德斯-萨尔格罗等人（1995）确定了 CYP2 基因簇的结构组织，它在染色体 19q13.2 上跨越 350 kb。他们还确定了转录的方向。

对应于人类 19 号染色体上的PEPD（ 613230 ）、GPI（ 172400 ）和 P450PB 的基因位于小鼠 7 号染色体上（Matsunaga 等，1990）。在小鼠中，香豆素羟化酶（一种 P-450 酶）的基因 Coh 与近端 7 号染色体上的 Gpi1 密切相关。Davis（1987）研究了使用 CYP1 基因座（新命名法中的 CYP2）的 RFLP与 PEPD 多态性相关联。在男性中，观察到在 theta = 0.01 时的最大 lod 得分为 2.69。在小鼠中，同源 2 位点在 7 号染色体上彼此相距在 10 cM 以内。Miles等人（1989）讨论了 CYP2A 而不是 CYP2B 负责小鼠香豆素羟化酶活性的可能性。迈尔斯等人（1990）证明在小鼠中，Cyp2a 与 Cyp2b（与人类的同源基因一样）和 Coh 密切相关，根据生化证据（Negishi 等，1989），Coh 由P450IIA 基因亚家族的成员编码.

▼ 分子遗传学
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Wood 和 Conney（1974）发现 DBA-2J 小鼠的基础和苯巴比妥诱导的香豆素肝脏代谢率显着高于其他品系。杂种中的中间活性表明共显性遗传。他们预测了人类的类似变异。Kratz（1976）研究了通过针活检获得的肝脏中的香豆素 7-羟化酶活性。观察到 4 倍的范围并将其解释为遗传。服用可能诱导酶活性的药物的人被排除在研究之外。

费尔南德斯-萨尔格罗等人（1995）确定了 3 个不同的 CYP2A6 等位基因：功能性 CYP2A6 等位基因；变体 1（v1），它有一个单碱基突变（T 到 A），导致外显子 3 的 leu 到他的变化（CYP2A6*2；122720.0001）；和 v2，由外显子 3、6 和 8 中野生型 CYP2A6 和 CYP2A7 基因之间的基因转换形成（CYP2A6*3；122720.0004）。中岛等人（1996）还确定了 3 个 CYP2A6 等位基因：野生型（CYP2A6*1）和 2 个无效或无活性的等位基因，CYP2A6*2 和 CYP2A6*3。

尼古丁是烟草中建立和维持烟草依赖的主要化合物。大多数这种尼古丁被 CYP2A6 酶代谢为可替宁。皮亚内扎等人（1998）表明，由于拥有无效等位基因 CYP2A6*2（ 122720.0001 ）和/或 CYP2A6*3（ 122720.0004 ），个体缺乏全功能 CYP2A6），因此尼古丁代谢受损的人受到显着保护，不会成为依赖烟草的吸烟者。此外，与尼古丁代谢正常的吸烟者相比，尼古丁代谢因此受损的吸烟者吸烟的数量明显减少。携带 CYP2A6-null 等位基因的个体患烟草相关癌症和其他医学并发症的风险应该降低，因为他们成为吸烟者的风险降低，如果他们确实变得依赖，他们的吸烟量比尼古丁代谢正常的人少。由于烟草烟雾含有可被 CYP2A6 激活为致癌物的亚硝胺，携带 CYP2A6 无效等位基因的个体在激活烟草烟雾致癌物方面的效率也可能较低。皮亚内扎等人（1998）发现在依赖吸烟者中，尼古丁代谢受损的个体（1 或 2 个 CYP2A6 无效等位基因的携带者）的频率低于对照组（12.3% 对 19.6%）。即使是无效等位基因的杂合子也显示出烟草依赖风险的显着降低。CYP2A6 基因型可能会显着影响香烟以外来源的尼古丁水平，例如，用于长期维持烟草依赖和治疗其他综合征（如阿尔茨海默病（ 104300 ）和图雷特综合征（ 137580 ））的尼古丁替代疗法）。CYP2A6-null 等位基因对烟草依赖风险和减少消费的保护作用表明抑制这种酶可能是帮助预防和治疗吸烟的新方法。

Sabol 和 Hamer（1999）试图复制Pianezza 等人的发现（1998）通过使用Pianezza 等人描述的相同 2 步 PCR 测定法分析 385 个人的群体中的 CYP2A6 基因（1998）。他们发现基因型与吸烟状况或吸烟量之间没有关联。然后，他们开发了一种单步 PCR 方法，该方法对 CYP2A6 位点具有特异性，并消除了两步法检测到的高假阳性突变率。尽管该测定法给出了低得多的突变等位基因频率，但 CYP2A6 基因型与吸烟行为再次没有关联。

Yokoi 和 Kamataki（1998）在日本受试者中发现了 CYP2A6 和 CYP2D6（ 124030 ）基因的新突变。奥斯卡森等人（1999）鉴定了 CYP2A6（ 122720.0002 ）的缺失等位基因，这在欧洲人中很少见，但在 96 名中国受试者中的频率为 15.1%。在中国人群中，他们未检测到 CYP2A6*2 等位基因（ 122720.0001 ），而Fernandez-Salguero 等人先前报道的频率为 11% 至 20%（1995）。

在对 463 名法国成年人的研究中，Gambier 等人（2005）发现，与 CYP2A6*1A（野生型）纯合子的受试者相比，CYP2A6*1B（一种以 3-prime 侧翼区域的基因转换为特征的等位基因）纯合子的受试者每天吸烟明显更多他们在 5 年内的每日香烟消费量。根据 CYP2A6 基因型，未观察到吸烟与不吸烟状态的显着差异。

斋藤等人（2003）提供了日本人群中 8 个 CYP450 基因、9 个酯酶基因和 2 个其他基因中的 680 个变体的目录。

Mwenifumbo 等（2008）在 281 名非洲黑人后裔的单倍型、等位基因频率和体内 CYP2A6 活性方面表征了非同义 CYP2A6 序列变异。该队列可分为正常、中等和缓慢尼古丁代谢组。此外，对具有异常表型-基因型关系的个体的等位基因进行了测序，结果发现了 5 个新的未表征等位基因和至少 1 个新的重复等位基因。共有 7% 的非洲黑人后裔人口至少具有 8 个新特征等位基因中的一个，29% 具有至少 1 个先前确定的等位基因。这些发现有助于提高 CYP2A6 基因型与行为、疾病或药理学表型之间关联研究的准确性。

▼ 动物模型
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保利尼等人（1999）发现补充高剂量 β-替卡替尼的大鼠肺中致癌物质代谢酶 CYP1A1（ 108330 ）、CYP1A2（ 124060 ）、CYP3A（ 124010 ）、CYP2B（ 123930 ）和 CYP2A显着增加。作者认为，人体中相应高水平的 CYP 会使个体易患广泛生物活性的烟草烟雾致癌物的癌症风险，从而解释了 β-胡萝卜素对吸烟者的致癌作用。

▼ 基因家族
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细胞色素 P-450 是肝脏混合功能单加氧酶的主要组成蛋白之一。它们在类固醇的代谢、药物和外源性物质的解毒以及致癌物的激活中发挥着核心作用。药物和环境污染物的大部分 I 期代谢是由细胞色素 P-450 酶完成的。在这个过程中，1 个或多个水溶性基团（如羟基）被引入脂溶性母体分子，从而使其容易受到 II 相结合酶的攻击。I 相，尤其是 II 相产品的水溶性增加，可以方便地排泄。由 P-450 酶催化并显示遗传变异的药物代谢过程的例子包括异喹啉的 4-羟基化和 sparteine 的 N-氧化（见124030）。参见Nebert 和 Gonzalez（1987）的评论。

由于 P450 超家族非常古老（祖先基因存在于 35 亿多年前，在药物、动植物相互作用和有机物燃烧之前的时间），Nebert（1991）提出 P450 酶，以及与其他所谓的“药物代谢”酶一样，在维持内源性配体的稳态水平方面发挥重要作用，这些内源性配体参与影响体内平衡、生长、分化和神经内分泌功能的基因的配体调节转录。

到 1992 年 12 月 14 日，纳尔逊等人（1993）积累了 221 个 P450 基因和 12 个假定的假基因列表，代表 31 个真核生物（包括 11 个哺乳动物和 3 个植物物种）和 11 个原核生物。在当时描述的 36 个基因家族中，在所有检查的哺乳动物中发现了 12 个家族。这 12 个科包括 22 个哺乳动物亚科，其中 17 个和 15 个已分别定位到人和小鼠基因组中的特定染色体位点。每个亚科往往是一组紧密相连的基因；有例外。

纳尔逊等人（1996）对细胞色素 P450 基因家族的序列、基因作图和命名进行了更新。

霍夫曼等人（2001）报道了在 19 号染色体上的基因簇内发现了另外 3 个 CYP2 亚家族的基因，并组装了该区域的完整图谱。他们回顾了来自所有 6 个亚科的基因的组织、结构和表达，并提出了这个复杂基因簇进化的一般假设。

▼ 进化
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在小鼠 2A 亚科中，2 个 P450s 特异性催化类固醇 15-α-羟化酶或香豆素 7-羟化酶活性；这些基因分别命名为 Cyp2a-4 和 Cyp2a-5。艾达等人（1994）发现，尽管 Mus musculusdomesticus 品系包含这两种基因，但野生小鼠品系 Mus spretus 仅包含 Cyp2a-5。因此，在进化上，Cyp2a-5 是 Cyp2a-4 的祖先。此外，Cyp2a-4 的谱系最近在 300 万年前在祖先小鼠中出现。证据表明 P450 基因超家族的快速进化。这两个基因在小鼠 7 号染色体上紧密相连（Lush 和 Andrews，1978 年）。林德伯格等人（1992）还发现证据表明，最近在祖先小鼠中的重复建立了从祖先香豆素 7-羟化酶基因到编码类固醇 15-α-羟化酶活性的基因的后代。

▼ 命名法
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“细胞色素”的字面意思是“细胞中的有色物质”。颜色源自这种血红素蛋白中铁的亚原子特性，事实上，当试管中存在足够浓度的细胞色素时，细胞色素会呈现红色。“P-450”表示当材料被还原并与一氧化碳结合时，其主要光学吸收峰（Soret 最大值）在约 450 nm 处具有不寻常的特性（Omura 和 Sato，1964 年）。P-450 这个名字是暂时的，直到对该物质有更多的了解，但它一直存在，因为发现了不断增加的复杂性，并且无法就更好的命名法达成一致。这是的建议Nebert（1986），该基因被象征CYP1，CYP2等。Nebert, 1986 ）由 15 号染色体编码的二恶英诱导型 P450 称为 CYP1，由 19 号染色体编码的 P450 称为 CYP2A。

纳尔逊等人（1993）指出，国际生物化学联盟的命名委员会更喜欢用术语“血红素硫醇蛋白”代替 P450 的“细胞色素”（ Palmer 和 Reedijk，1991 ）。最初的术语“细胞色素 P-450”是Sato 和 Omura（1961）给蛋白质的临时名称的延续。事实上，这些蛋白质不是细胞色素。对于基因和 cDNA，Nelson 等人（1993）推荐，正如 Nebert 及其同事早期的报告（例如，Nebert，1991），人的根符号是 CYP，小鼠的根符号是 Cyp，后跟一个表示家族的阿拉伯指趾，一个表示亚家族的字母（当存在 2 个或更多时），以及一个代表亚家族内单个基因的阿拉伯指趾。连字符应位于小鼠基因的最终指趾之前。基因编号后的“P”（小鼠中的“p”）表示假基因。如果基因是家族的唯一成员，则不需要包括亚家族字母和基因编号。建议将人类命名系统用于除小鼠以外的所有物种。

▼ 等位基因变体（ 5 精选示例）：
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.0001 香豆素，代谢不良
尼古丁，代谢不良，包括
CYP2A6，V1
CYPA6*2
CYP2A6、LEU160HIS
山野等人（1990）发现了 CYP2A6 基因的变异等位基因，该基因具有单个氨基酸取代（leu160 到 his；L160H）并编码不稳定且催化失活的酶。对来自香豆素 7-羟基化表型的受试者的 DNA 进行基于 PCR 的诊断分析，证实变异 1 等位基因无法产生催化活性酶。费尔南德斯-萨尔格罗等人（1995）在芬兰人中发现变体 1（v1）等位基因的频率为 15%，没有 v2 的等位基因（ 122720.0004）类型。在非裔美国人中，在 40 个等位基因中没有发现 CYP2A6 v1 等位基因的例子；v2 等位基因的频率为 2.5%。日本人有 20% v1 等位基因和 28% v2 等位基因。台湾人有 11% 的 v1 等位基因和 6% 的 v2 等位基因。如果 v1 和 v2 等位基因都编码催化缺陷酶，则预计日本人群中香豆素不良代谢者的频率高达 10%（ 122700 ）。

哈迪迪等人（1997）鉴定了 L160H 置换纯合子的个体。服用香豆素（口服 2 毫克）后，尿液中没有可检测到的 7-羟基香豆素；相反，大约 50% 的剂量被消除为 2-羟基苯乙酸，香豆素 3-羟基化的最终产物。当进行类似测试时，他的 CYP2A6*2 等位基因杂合子的直系亲属排泄很少的 2-羟基苯乙酸，主要是 7-羟基香豆素。作者认为 CYP2A6*2 等位基因纯合子的人可能占不同人群的 1% 至 25%。

奥斯卡森等人（1998）发现常用的 CYP2A6 基因分型方法在香豆素羟化酶表型方面给出了错误的结果。他们描述了一种等位基因特异性 PCR 基因分型方法，该方法可识别主要有缺陷的 CYP2A6 等位基因并准确预测表型。在芬兰、西班牙和瑞典人群中观察到 CYP2A6*2 的等位基因频率为 1% 至 3%，远低于之前描述的频率。在中国人群中，Oscarson 等人（1999）没有检测到任何 CYP2A6*2 等位基因，这与Fernandez-Salguero 等人先前报道的 11% 到 20% 的频率形成对比（1995）。

皮亚内扎等人（1998）证明了该等位基因与烟草依赖风险的降低相关，该等位基因会导致尼古丁代谢受损（见188890）。

跟进Pianezza 等人的报告（1998），伦敦等（1999）在加利福尼亚州洛杉矶县的肺癌病例对照研究中，研究了 460 人中单个 CYP2A6 活性降低等位基因（L160H）的存在与较低的吸烟率之间的关联。与没有活性等位基因降低的受试者相比，在从未吸烟的受试者中，具有 2 个活性降低的等位基因的受试者比例略高（p = 0.057）。然而，与Pianezza 等人的发现相反（1998），具有单个活动减少的等位基因的参与者吸烟的可能性并不少。此外，伦敦等人（1999）没有发现证据表明活性降低的等位基因的存在会减少吸烟者每天消耗的卷烟数量。

顾等人（2000）使用长 PCR 和巢式 PCR 来确定 3 个 CYP2A6 等位基因（160L、160H 和 O）。采用最初开发的关联分析方法来处理 ABO 血型表型中隐含的无效等位基因，他们测试了 160H（功能无效）对减少吸烟习惯的贡献，不受等位基因对长 PCR 的影响。最重要的发现（p 小于 0.01）是，与不拥有 160H 等位基因相比，拥有 160H 等位基因与 3 年后开始定期吸烟的平均年龄相关；并且，与没有 160H 等位基因的人相比，拥有 160H 等位基因的人在任何时候戒烟的平均可能性要高 1.75 倍。

该变体被人类细胞色素 P450（CYP）等位基因命名委员会命名为 CYP2A6*2。

.0002 肺癌，预防
CYP2A6*4A
CYP2A6, DEL
奥斯卡森等人（1999）描述了一个新的 CYP2A“基因座”的结构，其中 CYP2A6 基因已被删除，导致 CYP2A6 依赖性代谢消失。他们提出该等位基因是由 CYP2A6 和 CYP2A7 基因的 3 主要侧翼区域之间的不等交叉事件产生的。奥斯卡森等人（1999）开发了一种基于 PCR 的快速检测 CYP2A6del 等位基因的方法，发现它仅存在于 1.0% 的芬兰人和 0.5% 的西班牙人中。他们得出结论，CYP2A6del 等位基因的基因分型在与吸烟行为、致癌物质激活或 CYP2A6 基因型药物代谢相关的研究中很重要，尤其是在研究东方人群时。

宫本等人（1999）在日本的病例对照研究中研究了 CYP2A6 基因的遗传多态性与肺癌（ 211980 ）风险之间的关系。他们发现，肺癌患者中 CYP2A6 基因缺失（导致酶活性缺乏）纯合子的频率低于健康对照受试者。这些发现表明，由于遗传多态性导致的 CYP2A6 活性缺陷降低了肺癌风险。奥斯卡森等人（1999）发现这种缺失等位基因在欧洲人中很少见，但在 96 名中国人中的发生率为 15.1%。

该变体被人类细胞色素 P450（CYP）等位基因命名委员会命名为 CYP2A6*4A。

.0003 TEGAFUR，代谢不良
CYP2A6*11
CYP2A6、SER224PRO
在一项临床研究中，Daigo 等人（2002）对 5 名胃癌（ 137215 ）患者口服抗癌药物替加氟。在 1 名患者中，替加氟的血浆浓度-时间曲线下总面积是其他患者的 4 倍。大吾等人（2002）假设患者的不良代谢表型是由 CYP2A6 基因突变引起的。通过对患者CYP2A6基因的完整测序，他们发现有1个等位基因被删除（122720.0002）和另一个包含核苷酸 670 的 T 到 C 转换，导致 ser224 到 pro（S224P）变化。尽管 K（m）值几乎相同，但突变体 CYP2A6 替加氟代谢的 V（max）值大约是完整 CYP2A6 值的一半。

该变体被人类细胞色素 P450（CYP）等位基因命名委员会命名为 CYP2A6*11。

.0004 尼古丁，代谢不良
CYP2A6*3
CYP2A6, V2
CYP2A6，基因转换
费尔南德斯-萨尔格罗等人（1995）鉴定了 CYP2A6 基因的无效等位基因，这是由外显子 3、6 和 8 中野生型 CYP2A6 和 CYP2A7 基因之间的基因转换形成的。他们将该等位基因称为变体 2（v2）。费尔南德斯-萨尔格罗等人（1995）在芬兰人中没有发现 v2 型的等位基因。非裔美国人中 v2 等位基因的频率为 2.5%。日本人有 28% 的 v2 等位基因，台湾人有 6%。有关不同种族中 v1 和 v2 等位基因频率的比较，请参见122720.0001。

皮亚内扎等人（1998）证明了该等位基因与烟草依赖风险的降低相关，该等位基因会导致尼古丁代谢受损（见188890）。

该等位基因被人类细胞色素 P450（CYP）等位基因命名委员会命名为 CYP2A6*3。

.0005 香豆素，代谢不良
CYP2A6*12A
CYP2A6，10-氨基酸替代品
CYP2A6 酶代谢某些药物和致癌物，是尼古丁代谢最重要的酶。超过 10 种不同的等位基因变体导致酶活性消失或降低。该基因的遗传多态性对于个体对尼古丁的需求以及对肺癌和/或肝癌的易感性可能特别重要。CYP2A6 基因位于非活性的、非常相似的 CYP2A7 基因附近，并且通过这些基因之间的不等交叉和基因转换反应产生了 CYP2A6 的几个等位基因变体。奥斯卡森等人（2002）鉴定了一个新的 CYP2A6 等位基因，CYP2A6*12，它在内含子 2 中携带 CYP2A6 和 CYP2A7 基因之间的不等交叉。这导致了一个杂合等位基因，其中 5-prime 调控区和外显子 1 和 2 是 CYP2A7 起源和外显子 3到 9 个是 CYP2A6 起源的，与 CYP2A6*1 等位基因相比，导致 10 个氨基酸取代。用 CYP2A6 底物香豆素进行的表型分析表明 CYP2A6*12 等位基因导致体内 CYP2A6 活性降低。此外，当在哺乳动物 COS-1 细胞中表达时，该酶变体催化香豆素的 7-羟基化，其速率约为野生型酶的 60%，概括了香豆素抗性表型（ 122700）。CYP2A6*12 等位基因在 92 名无关西班牙人中以 2.2% 的等位基因频率存在，但在 97 名无关中国人中不存在。

该等位基因被人类细胞色素 P450（CYP）等位基因命名委员会指定为 CYP2A6*12A。