中國熱科院在α－葡萄糖苷酶抑制機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展

　　中國熱科院香飲所加工與工程技術(shù)研究團(tuán)隊在α－葡萄糖苷酶抑制機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展。本研究對黃酮醇抑制α－葡萄糖苷酶的類型、淬滅機(jī)制、結(jié)構(gòu)變化、相互作用力和結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明，蘆丁、槲皮素和山奈酚三種黃酮醇均能有效抑制α－葡萄糖苷酶活性，其中槲皮素的抑制能力最強(qiáng)，蘆丁的抑制能力最弱。黃酮醇在B環(huán)上C3′的羥基化作用增強(qiáng)了其抑制能力，而在C環(huán)上C3的二糖基化作用削弱了其抑制能力。值得注意的是，黃酮醇的淬滅親和力和抑制能力并不一致，這與以往一些研究的結(jié)論不同。這可能是與B環(huán)上C3′和C環(huán)上C3′的羥基有關(guān)。此外，三種黃酮醇通過氫鍵和疏水相互作用自發(fā)結(jié)合到α－葡萄糖苷酶的活性位點(diǎn)上，使酶的構(gòu)象和疏水微環(huán)境發(fā)生改變，導(dǎo)致黃酮醇對α－葡萄糖苷酶的抑制作用顯著。以上研究結(jié)果可為α－葡萄糖苷酶抑制劑的篩選提供新的理論支持，并有助于黃酮醇在低血糖癥中的開發(fā)和應(yīng)用。

 

　　抑制α－葡萄糖苷酶活性可以延緩或抑制腸道對葡萄糖的吸收，有效降低體內(nèi)血糖水平。目前，α－葡萄糖苷酶抑制劑主要來源于一些化學(xué)合成的藥物，但長期給藥可能會對腎臟和肝臟產(chǎn)生不良副作用。因此，需要尋找天然的、抑制活性強(qiáng)的、且副作用少的新型天然α－葡萄糖苷酶抑制劑。黃酮醇是一類特異性有效的α－葡萄糖苷酶抑制劑。目前黃酮醇對α－葡萄糖苷酶抑制作用的研究主要集中在植物提取物的抑制能力或單一成分對淀粉消化特性的影響上。對于黃酮醇與α－葡萄糖苷酶的構(gòu)效關(guān)系卻鮮有報道。特別是B環(huán)羥基化和C環(huán)二糖基化對黃酮醇抑制α－葡萄糖苷酶的影響尚不清楚。

 

　　采用抑制動力學(xué)、多光譜研究和分子對接等方法分析了黃酮醇與α－葡萄糖苷酶的構(gòu)效關(guān)系與抑制機(jī)制。結(jié)果表明，蘆丁、槲皮素和山奈酚均能有效抑制α－葡萄糖苷酶，其中蘆丁和槲皮素競爭性抑制α－葡萄糖苷酶活性，山奈酚表現(xiàn)出混合抑制作用。黃酮醇對α－葡萄糖苷酶的抑制能力與其分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。B環(huán)上C3′的羥基化作用增強(qiáng)了黃酮醇的抑制能力，但減弱了淬滅作用。C環(huán)上C3的二糖基化削弱了黃酮醇的抑制能力，但增強(qiáng)了淬滅效果。熒光淬滅結(jié)果表明，黃酮醇通過單一靜態(tài)的機(jī)制有效淬滅了α－葡萄糖苷酶的固有熒光，且二者自發(fā)結(jié)合的主要作用力是疏水相互作用和氫鍵作用。同步熒光光譜、三維熒光光譜和圓二色譜表明，黃酮醇與α－葡萄糖苷酶結(jié)合改變了α－葡萄糖苷酶的構(gòu)象和疏水微環(huán)境。此外，通過分子對接可視化了黃酮醇與α－葡萄糖苷酶結(jié)合的構(gòu)象，結(jié)果表明黃酮醇B環(huán)上C3′和C環(huán)上C3的羥基對結(jié)合的穩(wěn)定性至關(guān)重要，進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)論。以上研究結(jié)果，有望為黃酮醇在功能食品高血糖管理中的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。

 

　　相關(guān)研究成果以題為《Effects of hydroxylation at C3' on B ring and diglycosylation of the hydroxyl group at C3 on the C ring on flavonols inhibition of α-glucosidase activity》發(fā)表于《Food Chemistry》。我院香飲所加工與工程技術(shù)研究室培養(yǎng)的在讀碩士覃亞娟、研究實(shí)習(xí)員陳小愛和副研究員徐飛為該論文共同第一作者，團(tuán)隊牽頭專家譚樂和研究員、張彥軍研究員和東北林業(yè)大學(xué)王萍教授為該論文并列通訊作者。

 

　　論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814622030199