羟肟酸代谢新机制：细胞色素P450氧化途径的发现及其对组蛋白去乙酰化酶抑制剂设计的启示

【编辑推荐】本研究颠覆了羟肟酸代谢传统认知，首次揭示细胞色素P450（P450）介导的氧化途径是羟肟酸转化为羧酸的主要机制（而非既往认为的水解作用）。通过18O标记实验和Griess检测，证实P450过氧铁中间体亲核攻击羰基碳，产生羧酸代谢物M351及活性氮物种。该发现为优化HDAC抑制剂代谢稳定性提供全新视角。

　　

Highlight

羟肟酸作为优异的金属离子螯合基团，在组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂设计中广泛应用。然而其代谢不稳定性导致快速转化为羧酸，传统观点认为该过程由水解作用主导。本研究以HDAC抑制剂双硫胺酯（bisthianostat）为模型药物，揭示了细胞色素P450（P450）在羟肟酸氧化代谢中的核心作用。

关键发现

• 肝脏微粒体是羧酸代谢物M351生成的主要场所，NADPH依赖性反应显著增强该过程

• 化学抑制实验证实P450（尤其是CYP3A4/5和CYP2C8/9）是主导代谢酶

• ¹⁸O标记实验显示P450过氧铁物种亲核攻击羰基碳，同步产生亚硝酸盐副产物

• 分子对接揭示羟肟酸基团与P450催化中心的距离决定氧化代谢效率

Discussion

传统理论将羟肟酸代谢归因于酯酶介导的水解，但本研究证明P450氧化才是主要途径。这种新型代谢机制具有底物特异性，8种羟肟酸衍生物的代谢实验显示催化效率差异达20倍。该发现不仅解释了HDAC抑制剂（如vorinostat）的快速清除现象，更为理性药物设计提供了关键靶点——通过调控分子构象改变P450代谢敏感性。

Conclusion

本研究首次系统阐明P450在羟肟酸代谢中的核心地位，突破性地提出"氧化优先于水解"的新范式。这些发现对改善HDAC抑制剂的药代动力学特性具有重要指导价值，为基于代谢途径优化的抗癌药物开发开辟了新思路。