柚皮素对α-葡萄糖苷酶的抑制作用及其机制

为研究柚皮素对α-葡萄糖苷酶的抑制作用,本文采用酶动力学、荧光光谱和分子对接等方法研究了柚皮素对α-葡萄糖苷酶的抑制效果、抑制作用类型及其抑制作用的分子机制。柚皮素对α-葡萄糖苷酶的IC₅₀为0.174 mmol/L,显著低于阿卡波糖的0.721 mmol/L,为非竞争型抑制剂,K_i值为0.114 mmol/L;柚皮素和α-葡萄糖苷酶的结合导致了酶分子的内在荧光静态猝灭,猝灭常数为0.1598×104 L/mol,结合位点数n为1。分子对接结果显示,在氢键、离子键、疏水作用、π-π T型堆积、静电作用五种作用力的驱动下,柚皮素结合于α-葡萄糖苷酶分子的一个疏水口袋中,结合能为?7.6 kJ/mol。本文研究结果表明,柚皮素是一种较好的食源性α-葡萄糖苷酶抑制剂,在辅助治疗糖尿病功能食品中具有良好的应用前景。     

甜菊醇、异甜菊醇抑制α-葡萄糖苷酶和HMG-CoA还原酶的分子机制研究

本文研究了甜菊醇、异甜菊醇抑制高血糖、高血脂代谢关键酶α-葡萄糖苷酶、HMG-CoA还原酶活性的分子机制。采用分光光度法测定甜菊醇、异甜菊醇对α-葡萄糖苷酶、HMG-CoA还原酶抑制率,用双倒数作图法研究甜菊醇、异甜菊醇的酶抑制动力学,利用AutoDock软件对甜菊醇、异甜菊醇与α-葡萄糖苷酶、HMG-CoA还原酶的结合模式进行分析。结果表明:甜菊醇、异甜菊醇对α-葡萄糖苷酶的IC₅₀分别为70.75、49.65 mg/L,采用竞争性与非竞争性相混合的方式抑制α-葡萄糖苷酶;甜菊醇、异甜菊醇对HMG-CoA还原酶的IC₅₀分别为46.29、36.66 mg/L,竞争性抑制HMG-CoA还原酶。分子对接的分析结果表明甜菊醇、异甜菊醇分别位于α-葡萄糖苷酶、HMG-CoA还原酶的疏水口袋中,与多个氨基酸残基结合,并存在疏水作用。本研究对于开发新型的食源性α-葡萄糖苷酶和HMG-CoA还原酶抑制剂,推动甜菊醇、异甜菊醇在食品和医药领域的应用具有一定的参考意义。     

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。     

栀子黄对淀粉消化酶的抑制动力学及相互作用研究

淀粉酶和α-葡萄糖苷酶是淀粉消化关键酶,也是治疗Ⅱ型糖尿病的关键酶。利用酶抑制动力学和荧光光谱技术研究栀子黄对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制活性及其互作机制。结果表明,栀子黄以竞争性方式抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶,其缔合常数Kic分别为1.47 mg/mL和0.58 mg/mL。荧光光谱表明:栀子黄对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的内源荧光有较强的猝灭能力,通过Stern-Volmer方程得到栀子黄对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的猝灭是以静态猝灭为主的混合型猝灭。焓和熵的变化表明:栀子黄与葡萄糖苷酶的结合主要由范德华力和疏水相互作用驱动,结合距离分别为4.77nm和5.19 nm。同步荧光表明,栀子黄与α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的结合引起酶的重排和构象变化,从而引起酪氨酸残基或/和色氨酸残基的变化。     

芫花素对α-葡萄糖苷酶的抑制作用

为研究芫花素对α-葡萄糖苷酶的抑制作用及其机理，本文以芫花素为研究对象，运用紫外光谱法和荧光光谱法测定了芫花素对α-葡萄糖苷酶的抑制作用，主要包括抑制活性、抑制类型和荧光猝灭特性。结果显示:芫花素对α-葡萄糖苷酶有显著的抑制作用，该抑制类型为竞争性抑制，芫花素与α-葡萄糖苷酶主要通过氢键和范德华力的作用自发地结合，其结合位点数在温度291和310 K时分别约为2.8和2.2。芫花素和α-葡萄糖苷酶复合物的形成使得α-葡萄糖苷酶的荧光产生静态猝灭，最终导致芫花素对α-葡萄糖苷酶产生抑制作用。     

柚皮素对胰脂肪酶抑制作用的研究

抑制胰脂肪酶的活性能够有效地减少肥胖的发生。该研究从酶学动力学、荧光猝灭和分子对接的不同角度研究柚皮素对胰脂肪酶的抑制作用。抑制酶活性试验结果表明,柚皮素以可逆竞争性方式抑制胰脂肪酶的活性,且半数抑制浓度为2.413 mmol/L。荧光猝灭试验结果显示,柚皮素与胰脂肪酶结合后酶的荧光被猝灭,胰脂肪酶的构象发生变化。分子对接结果显示,柚皮素与胰脂肪酶形成了酶-抑制剂复合物,阻止了酶和底物的结合,从而导致酶催化活性降低。     

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。     

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。     

鼠尾草酸对α-淀粉酶的抑制作用

抑制α-淀粉酶的活性可以有效降低餐后血糖浓度升高,故本实验从抑制率、抑制类型、荧光猝灭效应及分子模拟几个方面出发研究鼠尾草酸对α-淀粉酶的抑制作用。结果显示,鼠尾草酸对α-淀粉酶有较为显著的抑制作用,半数抑制浓度为1.12 mg/mL,以可逆的竞争性方式抑制α-淀粉酶的活性。荧光猝灭实验结果表明,鼠尾草酸与α-淀粉酶结合后使α-淀粉酶的荧光特性发生静态猝灭。分子对接结果显示鼠尾草酸与α-淀粉酶作用后没有催化底物生成新的产物,而是形成可逆的酶-抑制剂复合物,引起变构调节,从而扰乱了α-淀粉酶的构象动力学,最终导致酶催化活性降低。     

1-脱氧野尻霉素对α-葡萄糖苷酶的抑制作用机制

运用紫外光谱法、荧光光谱法和圆二色光谱法,研究桑叶提取物1-脱氧野尻霉素（1-deoxynojirimycin,DNJ）对α-葡萄糖苷酶的作用。结果发现：DNJ与α-葡萄糖苷酶反应的半抑制浓度为0.297 μg/mL,作用类型为竞争型抑制;其与α-葡萄糖苷酶主要通过静电吸引力相互作用形成基态复合物,并使α-葡萄糖苷酶的内源荧光猝灭;DNJ与α-葡萄糖苷酶相互作用形成复合物的过程是熵驱动的吸热反应,静电吸引力是两者结合反应的主要驱动力。不同温度（273、298、310 K）条件下荧光猝灭常数（Ksv）分别为1.48×104、1.29×104、1.12×104 L/mol。DNJ使α-葡萄糖苷酶的构象发生变化,且使其二级结构重新排列;诱导酶活性口袋关闭,不利于底物结合到活性位点,推测这可能是DNJ抑制α-葡萄糖苷酶活性从而降低血糖水平的机理。     

荔枝壳多酚对α-葡萄糖苷酶的抑制作用

α-葡萄糖苷酶可水解寡糖的α-1,4糖苷键,抑制其活性可降低餐后血糖水平。通过酶促动力学和荧光猝灭反应研究了荔枝壳游离酚和结合酚对α-葡萄糖苷酶的抑制作用。结果表明,荔枝壳游离酚和结合酚对α-葡萄糖苷酶活性均具有抑制作用,其半数抑制浓度(IC50)分别为11μg/mL和112μg/mL;游离酚和结合酚对α-葡萄糖苷酶的抑制作用均为混合型抑制,前者对α-葡萄糖苷酶的荧光猝灭为静态猝灭,后者为静-动态联合猝灭,两者与α-葡萄糖苷酶的结合位点数为1。综上所述,荔枝壳游离酚对α-葡萄糖苷酶具有更强的抑制效果,对降低餐后血糖水平具有积极的作用。     

黄嘌呤氧化酶多酚抑制剂的筛选及其作用机制

黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase,XOD)是人体内次黄嘌呤和黄嘌呤代谢产生尿酸的关键酶,而多酚单体可抑制黄嘌呤氧化酶从而减少尿酸合成进而缓解痛风症状。为探究来源于天然产物的多酚单体对XOD的抑制作用机制,首先研究几种常见活性较好的多酚单体对黄嘌呤氧化酶的抑制率,及其对XOD的抑制动力学,并且通过荧光猝灭实验与分子对接模拟多酚单体与XOD之间的相互作用形式。在6种多酚单体中,白藜芦醇、表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate,EGCG)和橙皮苷对黄嘌呤氧化酶活性的抑制效果较好,室温下IC50分别为261.22、150.51、97.08μmol/L,是黄嘌呤氧化酶的竞争性抑制剂。荧光猝灭实验表明,单体与XOD结合使酶的内源荧光发生了猝灭现象,猝灭机制为静态猝灭。分子对接模拟表明,多酚单体能与XOD的氨基酸残基结合,结合位点位于钼蝶呤(molybdopterin,Mo-Pt)辅因子或黄素腺嘌呤二核苷酸(flavine-adenine dinucleotide,FAD)结构域的异恶嗪环附近。多酚单体是有效的XOD竞争性抑制剂,可以通过抑制黄嘌呤氧化酶的活性有效降低尿酸水平,在天然产物的开发和功能性食品的应用中具有很好的前景。     

芹菜素对二肽基肽酶Ⅳ的抑制作用及其机制

目的：探究芹菜素降血糖作用的机制。方法：考察不同浓度的芹菜素对糖尿病治疗靶点二肽基肽酶Ⅳ(dipeptidyl peptidase-4,DPP-4)的抑制活性，并进一步利用酶动力学、荧光光谱、分子对接等实验手段明确了芹菜素对DPP-4的抑制类型以及作用机制。结果：芹菜素对DPP-4具有可逆的非竞争性抑制作用，其半数抑制浓度为(62.45±1.22)μg/mL;芹菜素主要通过氢键和范德华力作用与DPP-4形成基态复合物，造成DPP-4内在荧光的猝灭；芹菜素可与DPP-4分子中VAL-207、ARG-358、TYR-662残基形成较强的氢键，并与周围众多的疏水残基存在疏水作用，共同维持该复合物的结构。结论：本试验结果可为芹菜及芹菜素类降血糖产品的开发提供科学依据。     

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。     

5-二十一烷基间苯二酚抑制α-葡萄糖苷酶活性的分子机制

小麦麸皮烷基间苯二酚可抑制α-葡萄糖苷酶活性,具有控制餐后高血糖的潜在作用,但是其作用分子机制尚未阐明。本实验采用荧光光谱、圆二色光谱以及分子对接技术研究小麦麸皮中含量最高的5-二十一烷基间苯二酚与α-葡萄糖苷酶的相互作用及抑制机制。结果显示,5-二十一烷基间苯二酚可使α-葡萄糖苷酶的内在荧光静态猝灭,不同温度(298、304、310 K)条件下结合常数K_A分别为149.8、46.2、20.3 L/mol;5-二十一烷基间苯二酚与酶分子结合降低酶分子结构中α-螺旋含量,增加β-折叠、β-转角以及无规卷曲含量;5-二十一烷基间苯二酚的苯环3—OH可与酶分子Tyr158的—COOH形成氢键,苯环5—OH的氢原子和氧原子分别与Lys156的—NH_2氢原子和Leu313的—COOH氧原子形成氢键,另外推测酶分子中Phe159、Pro312、Phe314、Asn415等氨基酸是与烷基间苯二酚形成疏水作用的重要位点。     

谷物植物化学物中α-葡萄糖苷酶抑制剂的筛选及其分子机制

目的：从谷物植物化学物中筛选潜在的人源α-葡萄糖苷酶抑制剂。方法：构建小分子数据库,采用分子对接结合ADME和Lipinski性质从265 种中筛选出了10 种具有人源α-葡萄糖苷酶抑制潜力的植物化学物。结果：体外抑制活性实验结果显示牡荆素和异牡荆素两种常见碳苷黄酮及其苷元芹菜素抑制酵母源α-葡萄糖苷酶活力的能力为芹菜素＞牡荆素＞异牡荆素,与分子对接打分结果不一致。进一步的分子动力学和弱相互作用分析结果表明,虽然上述3 种植物化学物都能与关键氨基酸残基稳定结合,但可能是结构中的糖苷取代增大了立体位阻效应,使后两者在活性口袋中的运动轨迹范围不同于芹菜素,导致三者产生活性差异。结论：研究可为从谷物植物化学物中筛选人源α-葡萄糖苷酶抑制剂及结构改造提供依据。     

杨梅素对α-葡萄糖苷酶的抑制活性机理研究

为了揭示杨梅素对α-葡萄糖苷酶活性抑制作用的机理,本文利用现代光谱分析方法,结合原子力显微镜和分子模拟对接技术对杨梅素与α-葡萄糖苷酶之间的相互作用进行了研究。结果表明,杨梅素对α-葡萄糖苷酶的活性具有很强的抑制作用,IC50值为0.99×10-5mol/L。酶抑制动力学研究发现杨梅素对α-葡萄糖苷酶的抑制作用属于典型的竞争型抑制,α-葡萄糖苷酶中存在一个或一类杨梅素的抑制位点,同时杨梅素可与α-葡萄糖苷酶中的荧光发色团发生相互作用,静态淬灭其内源性荧光。分子模拟对接实验表明,杨梅素可以与TYR158、GLN279、GLU277、ASP215和ASP352氨基酸之间形成氢键,改变α-葡萄糖苷酶周围的微环境,使其产生聚集的现象。从而起到抑制作用。     

罗汉果皂甙粗提物的α-葡萄糖苷酶体外抑制活性研究

目的:研究罗汉果皂甙粗提物对α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用。方法:通过利用荧光光谱法和分光光度法探讨罗汉果皂甙粗提物体外抑制α-葡萄糖苷酶的效果。结果:罗汉果皂甙粗提物对α-葡萄糖苷酶具有一定的抑制作用,其IC50值为9.125 mg/m L。动力学分析及荧光光谱法分析表明,罗汉果皂甙粗提物对α-葡萄糖苷酶的抑制作用为混合型抑制,对α-葡萄糖苷酶内源性荧光产生强烈的静态猝灭作用。结论:罗汉果皂甙粗提物对α-葡萄糖苷酶具有抑制作用,提示罗汉果在降血糖产品开发方面具有较好的应用前景。     

光谱法与分子对接研究槲皮素与牛血清白蛋白的结合特性

采用荧光光谱、紫外吸收光谱及分子对接研究了槲皮素与牛血清白蛋白(BSA)分子间的相互作用。结果表明,槲皮素对BSA有明显的荧光猝灭作用,加入槲皮素后BSA的紫外图谱发生变化,荧光猝灭常数Ksv与温度呈负相关,22℃的猝灭速率Kq为1.68×1013 L/(mol·s),说明槲皮素对BSA的荧光猝灭属于静态猝灭范畴。22℃时槲皮素与BSA相互作用的结合常数K为6.93×105 L/mol,结合位点数n为1.1467。热力学参数表明二者的结合力主要为疏水作用力,同步荧光光谱表明槲皮素与BSA的结合影响BSA的构象。分子对接结果表明槲皮素结合在BSA的亚结构区域II(siteⅠ)中,主要通过疏水作用结合同时还存在氢键及静电作用力,槲皮素与Trp-213氨基酸残基的作用距离更近,分子对接研究结果与光谱实验结果对应一致。     

枸杞叶黄酮对胰脂肪酶活性的抑制作用

采用酶动力学法探讨枸杞叶黄酮对胰脂肪酶活性的抑制作用。采用紫外、荧光和红外光谱研究枸杞叶黄酮与胰脂肪酶相互作用的机理。结果表明:枸杞叶黄酮对胰脂肪酶活性有抑制作用,半抑制浓度(IC50)为(0.910±0.008) mg/mL,抑制类型为可逆非竞争抑制,抑制常数为6.04 mg/mL。紫外和荧光光谱显示:枸杞叶黄酮能使胰脂肪酶芳香氨基酸暴露,微环境和酶构象改变,内源荧光猝灭,猝灭类型为动态猝灭为主的混合型猝灭。热力学参数显示:枸杞叶黄酮与胰脂肪酶的相互作用力主要为疏水相互作用。红外光谱显示:枸杞叶黄酮对酶蛋白二级结构的影响,主要表现为复合物结构变得有序化,β-折叠向α-螺旋的转化。枸杞叶黄酮通过改变胰脂肪酶结构和微环境,进而抑制胰脂肪酶活性。