一般的なCYP4F11遺伝的変異体の機能的特性評価と、エリスロマイシン代謝と20-HETE合成における機能的に欠陥のあるCYP4F11バリアントの同定

CYP4F11は、CYP4F2とともに、アラキドン酸からの20-ヒドロキシエイコサテトラエン酸（20-HETE）の合成に重要な役割を果たします。韓国人の被験者における4つの非同義バリアントを含む、全エクソームシーケンスによって21のバリアントを特定しました。野生型CYP4F11および4つのコーディングバリアント（C276R、D315N、D374Y、およびD446N）のタンパク質を、大腸菌DH5α細胞で発現させ、シトクロムP450特異的炭素単酸化差分スペクトルを投与しました。野生型CYP4F2も発現および精製され、その活性をCYP4F11野生型と比較しました。野生型CYP4F11は、エリスロマイシンN-デメチラーゼ活性の最大クリアランスが最も高く、その後にD374Y、D446N、C276R、およびD315Nがバリアントを示しました。特に、CYP4F11 D315Nタンパク質は、野生型と比較して固有クリアランスの約50％の減少を示しました。野生型CYP4F11とアラキドン酸から20-HETEを合成するバリアントの能力は類似していた。ただし、CYP4F11 D315Nバリアントは、野生型活性の68％のみを示しました。さらに、20-heteを合成するCYP4F2の能力は、CYP4F11の能力よりも1.7倍大きかった。全体として、我々の結果は、CYP4F11 D315Nの遺伝的変異体を運ぶ個人でCYP4F11基質の代謝が減少する可能性があることを示唆しており、一般的なD446N CYP4F11バリアントを持つ個人は、野生型CYP4F11を発現する個人として同等の20-HETE合成を示す可能性が高い。

CYP4F11, together with CYP4F2, plays an important role in the synthesis of 20-hydroxyeicosatetraenoic acid (20-HETE) from arachidonic acid. We identified 21 variants by whole exome sequencing, including 4 non-synonymous variants in Korean subjects. The proteins of the wild-type CYP4F11 and the four coding variants (C276R, D315N, D374Y, and D446N) were expressed in Escherichia coli DH5α cells and purified to give cytochrome P450-specific carbon monoxide difference spectra. Wild-type CYP4F2 was also expressed and purified to compare its activity with the CYP4F11 wild-type. Wild-type CYP4F11 exhibited the highest maximal clearance for erythromycin N-demethylase activity followed by the variants D374Y, D446N, C276R, and D315N. In particular, the CYP4F11 D315N protein showed about 50% decrease in intrinsic clearance compared to the wild type. The ability of wild-type CYP4F11 and the variants to synthesize 20-HETE from arachidonic acid was similar; the CYP4F11 D315N variant, however, showed only 68% of wild-type activity. Furthermore, the ability of CYP4F2 to synthesize 20-HETE was 1.7-fold greater than that of CYP4F11. Overall, our results suggest that the metabolism of CYP4F11 substrates may be reduced in individuals carrying the CYP4F11 D315N genetic variant and individuals carrying the common D446N CYP4F11 variant likely exhibit comparable 20-HETE synthesis as individuals expressing wild-type CYP4F11.