芹菜素对黄嘌呤氧化酶活性的抑制机理研究

利用紫外、荧光光谱法和圆二色谱法结合分子对接技术探讨芹菜素对黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase,XO)催化活性(底物黄嘌呤)抑制作用机理。结果表明:芹菜素具有明显可逆的混合竞争型抑制XO作用,其半数抑制浓度(IC50)和抑制常数(Ki)分别为8.63、2.35μmol/L;芹菜素主要通过疏水作用力与XO形成基态复合物,并引起XO二级结构(α-螺旋含量增加)发生改变;分子对接结果显示芹菜素通过结合到XO的活性空腔,并与周围氨基酸相互作用,占据疏水通道,从而抑制XO活性。     

异甘草素抑制α-葡萄糖苷酶的分子机制

α-葡萄糖苷酶活性与糖尿病患者的餐后血糖水平有重要关联,寻找食源性的α-葡萄糖苷酶抑制剂是当前功能性食品研究的热点。异甘草素是甘草的重要活性成分,相关研究表明甘草提取物具有α-葡萄糖苷酶抑制活性,推测与异甘草素有关。鉴于此,本实验通过酶抑制、荧光猝灭以及分子对接等方法研究异甘草素抑制α-葡萄糖苷酶活性的机制。结果表明,异甘草素以竞争性与非竞争性相混合的方式抑制α-葡萄糖苷酶,其抑制效果明显优于阿卡波糖。荧光猝灭分析结果表明在疏水作用力驱动下异甘草素可与α-葡萄糖苷酶结合生成复合物,结合位点数为1。分子对接结果验证了相关实验结论：异甘草素位于酶的疏水口袋中,与残基Asp202和Arg400以氢键结合,并与周围众多的疏水残基存在疏水作用,共同维持该复合物结构。本研究对于开发新型的食源性α-葡萄糖苷酶抑制剂、推动异甘草素在功能性食品和医药领域的应用具有一定的参考意义。     

槲皮素对酪氨酸酶的抑制作用与分子机理

本文以L-多巴为底物,采用酶抑制动力学法研究了槲皮素对酪氨酸酶的抑制作用大小及类型,并采用荧光光谱技术分析其与酪氨酸酶的猝灭作用类型、结合位点、作用力类型。在此基础上,进一步利用柔性分子对接技术分析槲皮素对酪氨酸酶的抑制机理。结果表明,槲皮素对酪氨酸酶具有抑制作用,抑制常数KI为36 m M,以竞争性抑制剂形式抑制酪氨酸酶活性,是一种可逆性抑制剂;槲皮素以1:1比例通过氢键和疏水作用力结合于酪氨酸酶活性中心,且对酪氨酸酶的荧光产生静态淬灭作用,具有氢键及疏水作用力;分子对接结果验证了以上实验结论:槲皮素占据了酪氨酸酶活性中心,且与活性中心部位的Asn260和Gly62残基形成了强烈的氢键作用,同时伴有疏水作用共同稳定复合物的结构。     

芹菜素-8-C-葡萄糖苷对淀粉消化酶抑制作用机制

采用酶活动力学、荧光光谱、圆二色谱和分子对接等技术系统探究芹菜素-8-C-葡萄糖苷对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性调控效果及机制。结果显示,芹菜素-8-C-葡萄糖苷对α-葡萄糖苷酶有良好的抑制效果,IC50值为293.5 mg/L,抑制类型为非竞争性抑制。但对α-淀粉酶无显著抑制效果。荧光光谱结果表明芹菜素-8-C-葡萄糖苷可作为猝灭剂分子与α-葡萄糖苷酶结合,发生静态猝灭,改变酶蛋白氨基酸疏水环境。圆二色谱则显示芹菜素-8-C-葡萄糖苷和α-葡萄糖苷酶之间的相互作用使酶分子的二级结构变得松散,α-螺旋和β-转角下降。分子对接结果进一步证实芹菜素-8-C-葡萄糖苷和α-葡萄糖苷酶之间作用力主要为氢键,最低结合能为-7.2 kcal/mol。本研究揭示了芹菜素-8-C-葡萄糖苷对淀粉消化酶尤其是α-葡萄糖苷酶的抑制作用机制,为未来将芹菜素-8-C-葡萄糖苷作为健康食品辅料或药物开发提供一定理论基础。     

黑木耳多糖与乳清分离蛋白分子间作用力的研究

目的 研究黑木耳多糖与乳清分离蛋白分子间的作用力。方法 本研究利用化学键解离剂处理黑木耳多糖-乳清分离蛋白复合物,通过可见光吸收光谱、傅里叶红外光谱、荧光光谱技术检测其浊度及二级、三级结构变化,分析维系该复合物的主要作用力,并利用离子交换色谱进行单糖组成成分分析,结合分子对接技术预测其结合位点。结果 浊度结果表明,氢键和疏水相互作用是维持复合物稳定的主要作用力;红外光谱、荧光光谱检测发现,尿素、十二烷基硫酸钠的添加改变了复合物的二级和三级结构,再次证明复合物间的主要作用力为氢键和疏水相互作用;黑木耳多糖的单糖成分主要为甘露糖(63.4%);分子对接结果显示,甘露糖主要通过氢键与乳清分离蛋白的组氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、色氨酸等氨基酸残基结合。结论 本研究揭示了黑木耳多糖通过氢键及疏水相互作用与乳清分离蛋白结合,并预测结合位点在组氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、色氨酸等氨基酸残基处,研究结果为黑木耳多糖-乳清分离蛋白复合物在酸性环境中的应用提供了理论基础。     

大豆皂苷Ⅱ与人血清白蛋白相互作用机制研究

为研究吸收进入人体血循环的大豆皂苷Ⅱ与人血清白蛋白(HSA)相互作用机理。采用圆二色光谱、内源荧光光谱和分子模拟方法检测表征皂苷Ⅱ与HSA之间的相互作用。圆二色光谱结果显示,大豆皂苷Ⅱ与HSA的浓度比例为1∶2或1∶4时,HSA的二级结构α螺旋含量上升,β折叠含量下降。荧光光谱显示,大豆皂苷Ⅱ对HSA的立体构象有影响。分子模拟显示它们之间的结合作用力以氢键和疏水相互作用为主,HSA与皂苷糖基链中葡萄糖醛酸基(Glc A)和鼠李糖基(Rha)部分形成氢键作用的氨基酸残基包括Glu153、Ser192、Gln196、Glu450、Asp451和Ser454等,与皂苷配基三萜烯部分形成疏水相互作用的氨基酸残基主要有Ala、Leu、Val和Trp等。     

鞣花酸抑制酪氨酸酶的动力学、荧光光谱分析及分子对接

以蘑菇酪氨酸酶为靶点,采用抑制动力学、荧光光谱分析结合分子对接模拟技术,系统研究鞣花酸(ellagic acid,EA)对酪氨酸酶的抑制作用及机理。体外研究与动力学结果表明,EA以可逆的混合型抑制方式显著抑制酪氨酸酶活性(IC₅₀=0.05 mg/mL),其结合常数K_IIS,表明EA与游离酶的结合比与酶-底物复合物的结合更紧密。荧光光谱猝灭分析表明,EA与酪氨酸酶存在静态猝灭作用,两者通过自发的吸热过程结合生成复合物,主要作用力为疏水作用力,只有1个或1类结合位点。同步和三维荧光光谱分析表明,EA使酪氨酸酶的微环境极性增大,疏水能力减弱,酪氨酸酶的Trp残基更靠近结合位点。分子对接模拟分析进一步印证上述实验结果,形象地表明EA对酪氨酸酶为混合型抑制,EA主要通过疏水作用力和氢键与游离酶或酶-底物复合物进行结合,最终导致酶活性降低。本研究对EA在食品工业中作为保鲜剂的各种应用具有一定参考意义。     

大蒜硫醚对葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的抑制作用

从大蒜中提取大蒜油,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对其进行定性分析;采用酶活实时监测技术,揭示大蒜油、二烯丙基二硫醚(DADS)和二烯丙基三硫醚(DATS)对葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(Glucose 6 Phosphate Dehydrogenase,G6PD)活性的抑制作用。酶动力学分析表明DADS/DATS对G6PD的抑制作用属于竞争性与非竞争性的混合性抑制。分子荧光技术分析表明DADS/DATS可对G6PD蛋白产生内源荧光淬灭,且为静态淬灭,提示DADS/DATS和G6PD蛋白结合位点数近似为1。热力学分析表明DADS-G6PD体系主要通过疏水作用结合,DATS-G6PD体系主要通过氢键和范德华力结合。利用3D和2D分子对接技术展示DADS/DATS可进入G6PD分子内部,且DADS与G6PD结合性能更好。DADS可与G6PD结合位点周围Ala-377、Val-376、Phe-216、Gly-222、Phe-221、Pro-223等疏水性氨基酸残基形成疏水作用,与Arg-219、Asn-218、Lys-275、Arg-215、Trp-225等极性氨基酸残基形成静电力,且以疏水作用为主。DATS可与G6PD结合位点周围Phe-253、Gly-254、Ala-335、Ile-472、Ile-255、Leu-469、Leu-305等疏水性氨基酸残基形成疏水相互作用,与Arg-175、Lys-476、Arg-257、Thr-334、Thr-333、Glu-473等极性氨基酸残基形成静电吸引。DATS中心位置的S可与Phe235形成氢键,键长为3.2 ?魡。疏水作用、静电力和氢键是DADS/DATS对G6PD的主要作用方式。     

血管紧张素转化酶抑制二肽抑制ACE作用的柔性分子对接

食源性血管紧张素转化酶（angiotensin Ⅰ-converting enzyme,ACE）抑制肽可有效抑制生物体内ACE活性,进而起到降压疗效,且作用温和,无副作用,是高血压治疗的理想药物,但其分子作用机制一直未有明确解释。本实验选取4 个代表性食源ACE抑制二肽（Gly-Phe、Gly-Tyr、Val-Phe、Ile-Tyr）为研究对象,采用柔性分子对接的方法研究它们与ACE的相互作用模型与分子机理。分子对接结果表明：氢键、亲水、疏水、静电等作用力同时对二肽与ACE的结合有贡献,但以氢键作用为主;ACE分子中Ala354、Glu384、Arg522等氨基酸残基为二肽与其结合的重要活性位点;ACE抑制二肽中氮端氨基对其抑制活性影响显著。通过以上分子机理研究可为指导开发强活性ACE抑制肽提供理论指导。     

多光谱法和分子对接模拟研究鞣花酸与牛血清蛋白的相互作用

鞣花酸（EA）是一种具有抗氧化、抗癌、抗突变、抗炎等多种生理活性的天然多酚,鞣花酸与蛋白的相互作用直接影响其在人体的转运与代谢。本文运用多种光谱学方法与分子对接模拟法研究EA与牛血清蛋白（BSA）互作的反应机理。紫外光谱和荧光光谱研究结果表明：EA通过静态方式猝灭BSA的内源荧光,EA与BSA按1.5∶1比例通过自发的放热过程结合,形成稳定的复合物,初步确定其主要作用力为范德华力和氢键。红外光谱和圆二色谱研究表明：EA的加入对BSA的二级结构影响显著,导致BSA中α-螺旋结构减少,β-折叠、β-转角和无规则卷曲结构增加,且EA与BSA间可能存在疏水作用力。分子对接模拟进一步验证了上述光谱分析结果,说明主导EA和BSA结合的作用力除范德华力和氢键外,还有一定的疏水作用力。EA在BSA上的最佳结合位点位于亚结构域ⅡA与亚结构域ⅢA间的疏水空腔内,距离site Ⅰ更近。EA与His145、Pro110、Arg458等残基间存在疏水相互作用,与Arg144残基间存在氢键作用。本研究阐明EA与BSA相互作用的分子机制,为EA在体内转运及代谢研究提供了参考。     

乳源ACE抑制肽作用于靶标模拟分子机理研究

利用分子柔性对接方法模拟研究4种较典型的血管紧张素转化酶Ⅰ(ACE)抑制肽KVLPVP(Lys-Val-Leu-Pro-Val-Pro)、YKVPQL(Tyr-Lys-Val-Pro-Gln-Leu)、VYPFPG(Val-Tyr-Pro-Phe-Pro-Gly)、IASGQP(Ile-Ala-Ser-Gly-Gln-Pro)与ACE相互作用的分子机理,确定它们的作用位点、作用力类型及相互作用能。结果表明：4种ACE抑制肽与ACE的活性口袋之间存在氢键、疏水、亲水、静电力、配位键等相互作用力,它们共同维持了肽与ACE复合物构象的稳定。ACE活性口袋中的关键氨基酸残基为：His353、Ala354、Ser355、Ala356、Glu384、Glu411、Pro519、Arg522、Tyr523,小肽分子中的关键基团为：氮端氨基、肽键羰基、碳端羧基;KVLPVP、YKVPQL、VYPFPG、IASGQP与ACE之间的结合能呈由低到高的趋势,表明它们与ACE之间的结合依次减弱,这与它们的IC50值依次增大的趋势相一致。     

活性引导结合高速逆流色谱分离蓝莓活性成分及其与α-葡萄糖苷酶的相互作用

基于活性引导结合高速逆流色谱(HSCCC)技术,分离蓝莓中具有抑制α-葡萄糖苷酶活性的组分。首先,经不同溶剂提取后,活性成分在水中得到富集;其次,通过HSCCC分离水提物,得到6种组分,其中F4对α-葡萄糖苷酶的抑制率显著高于其它几种;再次将F4采用Sephadex LH-20葡聚糖凝胶纯化,得到高纯的组分Ⅰ;最后通过紫外光谱、傅里叶红外光谱、高效液相色谱-质谱联用及核磁技术鉴定组分Ⅰ为矢车菊-3-O-葡萄糖苷(C3G),纯度为95.06%。此外,采用多光谱扫描和分子对接技术对C3G与α-葡萄糖苷酶的相互作用进行表征。研究发现C3G与α-葡萄糖苷酶通过氢键自发结合形成复合物。与C3G复合后,α-葡萄糖苷酶的二级结构发生不同程度的变化,其中α-螺旋和β-转角降低,β-折叠和不规则卷曲增加。分子对接模拟发现C3G与残基Leu 313、Ser 157、Tyr 158、Phe 314、Arg 315和Asp 307以氢键结合,并与周围4个疏水残基存在疏水作用,共同维持复合物结构。本研究结果对开发2型糖尿病功能性食品具有重要意义。     

光谱法及分子模拟分析大豆皂苷II与牛血清白蛋白的相互作用

采用内源荧光光谱、圆二色光谱以及分子模拟表征了大豆皂苷Ⅱ与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用。内源荧光光谱显示,大豆皂苷Ⅱ使BSA最大发射波长略微蓝移且出现荧光猝灭,色氨酸残基的微环境疏水性增加,蛋白质分子构象发生改变;大豆皂苷Ⅱ也使BSA的圆二色光谱负椭圆率下降,肽链伸展,改变了BSA的二级结构。计算机模拟分子对接显示了两者稳定的结合,大豆皂苷Ⅱ的阿拉伯糖基及鼠李糖基与BSA形成氢键作用,参与其中的重要氨基酸有Asp108、Asp111、Arg144和Arg458,皂苷的三萜烯部分则伸进由15个氨基酸残基构成的疏水腔中形成疏水相互作用。     

NaCl浓度对麦醇溶蛋白与槲皮素相互作用的影响

利用荧光光谱、紫外光谱、傅里叶变换红外光谱法,研究不同NaCl浓度下麦醇溶蛋白（gliadin,G）与槲皮素（quercetin,Q）的相互作用。荧光光谱分析结果表明：不同NaCl浓度下,Q导致G荧光猝灭现象的发生,且随NaCl浓度的增大,荧光强度伴随明显蓝移现象（10?nm左右）;当Q浓度为50?μmol/L时,荧光猝灭率为96%～98%,表明两者发生强相互作用;Q对G产生静态或动、静态结合的猝灭作用;50?mmol/L?NaCl浓度下,G与Q的结合常数（Ka）和结合位点数（n）数值最大,为4.87×107?L/mol和1.477?1,说明添加适量NaCl有利于相互作用的增强。热力学数据分析结果表明：50?mmol/L?NaCl浓度下,G与Q之间主要为疏水作用力,而其他NaCl浓度下,G与Q之间主要为氢键相互作用。同步光谱和紫外光谱分析结果表明：Q改变了G中芳香族氨基酸所处的微环境,使蛋白分子构象发生变化,且色氨酸残基对蛋白固有荧光的猝灭贡献更大。傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱分析结果表明：在特定NaCl浓度下G与Q存在特定作用方式,氢键或疏水相互作用在复合物的形成中起重要作用,蛋白质的二级、三级结构及氨基酸侧链微环境发生改变。研究结果证明,NaCl浓度影响蛋白-多酚的相互作用,添加适量NaCl有利于G和Q的结合以及蛋白质的构象变化。本研究为Q作为一种天然食品添加剂应用于小麦制品提供了理论基础和科学依据。     

多酚对明胶与小麦直链淀粉相互作用影响的研究

多酚类物质具有较好的生物功能活性，对明胶与小麦直链淀粉相互作用机制有一定的影响，本文采用光谱法研究明胶与淀粉相互作用以及四种多酚对其相互作用的影响。结果表明：在298～310 K范围内，淀粉能使明胶的内源荧光发生静态猝灭，明胶与淀粉之间的作用力主要是疏水作用力，加入多酚后既有疏水作用力，又有范德华力和氢键。多酚的介入进一步加强了淀粉对明胶的荧光猝灭作用，同时与明胶和淀粉之间的相互作用形成竞争，降低二者的结合稳定性。淀粉与明胶的结合影响明胶的重排和构象的变化，从而引起酪氨酸残基/色氨酸残基的变化，且结合位点更接近酪氨酸残基。     

黑曲霉α-L-鼠李糖苷酶与柚皮苷分子动力模拟研究

L-鼠李糖苷酶能够水解柚皮苷生产普鲁宁和L-鼠李糖,可用于柑橘类果汁的脱苦处理。对柚皮苷和黑曲霉α-L-鼠李糖苷酶进行分子对接,采用分子动力模拟和MM-PBSA结合的方法计算对接复合物的结合自由能,并分析了分子间相互作用以及各个残基对结合自由能的贡献。结果表明范德华作用力是黑曲霉α-L-鼠李糖苷酶与柚皮苷结合的主要驱动力,库伦电荷作用和非极性溶剂化能对结合贡献较小。Trp236、Ala340、Ile462、Phe461、Tyr516、Val522、Trp528等是黑曲霉α-L-鼠李糖苷酶和柚皮苷结合过程中形成疏水作用的重要氨基酸残基。在分子动力模拟平衡后的氢键分析中,黑曲霉α-L-鼠李糖苷酶Ser286、Phe465、Pro520残基和柚皮苷共形成了3个稳定的氢键。本研究分析了黑曲霉α-L-鼠李糖苷酶与柚皮苷结合的驱动力,以及结合过程中重要氢键及疏水性残基,为蛋白质工程改造α-L-鼠李糖苷酶提供了靶位。     

肾素与抑制性地肤子皂苷相互作用的分子机制

地肤子中的木鳖子皂苷Ic和2’-O-β-D-吡喃葡萄糖木鳖子皂苷Ic有较强抑制肾素体外活性的功能。分子对接证实两皂苷与肾素结合较好,分别形成9 个和4 个氢键,氨基酸Ser230与Tyr231是氢键作用的关键残基,而Ala229、Met303、His301、Asp38、Arg82、Tyr83与Ile137则对疏水结合起重要作用。分子动力学模拟约1 000 ps后,两复合物平衡,均方根偏差分别为0.224 nm和0.219 nm,两皂苷降低了肾素链开始约160 个氨基酸的均方根波动。分子力学泊松-波尔兹曼表面积法获得的结合自由能分别为－44.36 kcal/mol与－62.46 kcal/mol,其中主要驱动力是静电和范德华作用,而极性溶剂化能则强烈阻碍结合。3 种方法综合揭示了两种地肤子皂苷抑制肾素的分子机制。     

阿魏酸对黄嘌呤氧化酶的抑制机理

为系统地探讨阿魏酸抑制黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase,XO)活性的分子机制,采用酶学和光谱学方法测定了阿魏酸对XO抑制可逆性、抑制动力学、结合性质及结构的影响,采用分子模拟技术预测了阿魏酸与XO的结合构象。结果表明:在混合竞争的方式下,阿魏酸能可逆地抑制XO活性,抑制常数为4.5μmol/L,与咖啡酸、对香豆酸、绿原酸和没食子酸相比,阿魏酸对XO的抑制能力最强,其半抑制浓度为116.2μmol/L。荧光滴定实验结果表明:阿魏酸通过动态静态混合猝灭方式使XO荧光减少,其中静态猝灭占主导,且与XO存在一个结合位点,结合常数为3.38×10⁴L/mol(298K)；ΔG<0、ΔH<0和ΔS>0,表明该结合过程主要是以氢键和疏水作用力驱动且自发进行。分子对接结果揭示了阿魏酸进入了XO中黄素腺嘌呤二核苷酸活性区域,影响XO正常催化过程。同步荧光光谱和圆二色光谱实验表明:阿魏酸能改变XO的二级和三级结构,使XO中酪氨酸和色氨酸残基周围极性增加及疏水性降低,并且α-螺旋含量升高,β-折叠含量降低,使XO二级结构趋于紧密,这是影响XO活性的另一原因。研究以期为阿魏酸作为XO抑制剂改善高尿酸血症提供一定的理论依据。     

皂苷类似物与肾素的分子对接和结合能分析

肾素是治疗高血压疾病的重要靶标之一,对肾素抑制剂大豆皂苷I及其类似物大豆皂苷II、甘草皂苷、单葡萄糖醛酸甘草皂苷元与肾素进行分子对接,采用分子动力学模拟和MMPBSA相结合的方法计算对接复合物的结合自由能,并且对各部分贡献能以及分子间相互作用进行分析。结果表明范德华力和静电相互作用是复合物形成的主要驱动力,S2和S3是肾素和皂苷相互作用重要的活性口袋,Ala229、Asp38、Asp226、Gly228和Tyr83是肾素中与这类抑制剂形成疏水作用的重要氨基酸残基,Ser230、Tyr231、Ser84则可与抑制剂形成氢键。对接结果与皂苷抑制能力吻合性较好,可为新的肾素抑制剂的发现奠定基础。     

肾素与抑制性地肤子皂苷相互作用的分子机制（英文）

地肤子中的木鳖子皂苷Ic和2’-O-β-D-吡喃葡萄糖木鳖子皂苷Ic有较强抑制肾素体外活性的功能。分子对接证实两皂苷与肾素结合较好,分别形成9个和4个氢键,氨基酸Ser230与Tyr231是氢键作用的关键残基,而Ala229、Met303、His301、Asp38、Arg82、Tyr83与Ile137则对疏水结合起重要作用。分子动力学模拟约1 000 ps后,两复合物平衡,均方根偏差分别为0.224 nm和0.219 nm,两皂苷降低了肾素链开始约160个氨基酸的均方根波动。分子力学泊松-波尔兹曼表面积法获得的结合自由能分别为-44.36 kcal/mol与-62.46 kcal/mol,其中主要驱动力是静电和范德华作用,而极性溶剂化能则强烈阻碍结合。3种方法综合揭示了两种地肤子皂苷抑制肾素的分子机制。