基于多光谱技术和计算机模拟研究牡荆素抑制α-淀粉酶的分子机制

本文采用多种光谱学方法结合计算机模拟手段，通过研究牡荆素对α-淀粉酶的抑制作用、相互作用的结合特性和空间结合构象及其诱导酶分子结构的变化对酶催化底物的影响，进而阐释牡荆素抑制α-淀粉酶的分子机制。结果表明，牡荆素以可逆性竞争的方式抑制α-淀粉酶的活性，其半抑制浓度(IC50值)为2.25×10-3 mol·L-1,抑制常数为(2.28±0.13)×10-3mol·L-1。牡荆素也能够与淀粉结合来减少淀粉的消化分解为葡萄糖。牡荆素通过单一静态方式猝灭α-淀粉酶的内源荧光，其中荧光基团Trp残基的贡献大于Tyr残基。牡荆素结合在α-淀粉酶的一个位点处，结合常数Ka为103数量级，主要依靠疏水力驱动，两者结合作用使α-淀粉酶的α-螺旋含量降低，β-折叠和β-转角含量增加，表面疏水性减小，酶结构趋于松散。分子模拟显示，牡荆素能够对接于α-淀粉酶的活性空腔，并与周围的氨基酸残基Asp197、Glu233、Ile235、His299、Asp300与His305等发生相互作用。推测牡荆素通过与α-淀粉酶结合，改变了酶分子的构象，并且与底物竞争α-淀粉酶的活性位点，而阻碍了底物被酶分解，进而抑制了α-淀粉酶的活性。