Keggin型多金属氧酸盐和两种食品添加剂对酪氨酸酶的抑制作用研究

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酪氨酸酶(EC1.14.18.1,Tyrosinase)是一种结构复杂的多功能氧化还原酶,广泛存在于动植物及微生物中,活性中心含有两个铜离子,具有多种生理活性,是黑色素生成过程的关键酶。人的眼睛、头发、皮肤的颜色主要依赖黑色素,黑色素合成异常导致出现雀斑、黑皮病等皮肤疾病;在果蔬、水产品中,黑色素的生成会降低产品品质。因此,研究开发酪氨酸酶抑制剂,可以有效阻断黑色素的合成,在食品保鲜、化妆品美白、皮肤疾病药物等领域存在良好的应用前景。多金属氧酸盐(Polyoxometalates,简称为:POMs)是由氧和早期过渡金属缩合形成的金属氧簇化合物,又被称为多酸。其结构变化多样,具有多种生物活性,在生物医药研究中发挥重要作用,研究发现,多金属氧酸盐显示出抗癌、抗病毒、抗肿瘤、抑菌、抑酶等功效,可作为潜在的酪氨酸酶抑制剂进行研究。食品添加剂是用于改善食品品质,对人体无危害或危害性极低的天然或人工合成物质,抗氧化剂可以阻止或延缓食品发生氧化反应,进而提高食品品质,延长存储时间。抗氧化剂具有的特殊结构可能与酪氨酸酶作用,改变酪氨酸酶的活性。基于此,本文选择多金属氧酸盐和食品添加剂作为效应物,进行酶动力学实验,研究两类效应物与酪氨酸酶的抑制作用,并借助分子对接技术模拟两者间的结合方式。本文的主要研究内容及研究结果如下所述:(1)合成两种杂原子不同的Keggin型多金属氧酸盐(镓钼酸和硅钼酸),使用傅立叶红外光谱仪和紫外-可见分光光度计对合成化合物进行表征。酶动力学实验研究与酪氨酸酶的抑制作用,分子对接模拟与酪氨酸酶的结合作用。实验结果显示:两种化合物对酪氨酸酶均表现出可逆竞争性抑制,其中,硅钼酸(IC50=8.859±0.491 mmol/L)的抑制效果高于镓钼酸(IC50=21.860±0.625 mmol/L)。另外,多金属氧酸盐的中心原子(杂原子)电荷、氧化-还原性以及酸强度可能与酪氨酸酶抑制效果的差异性相关。分子对接显示,两种多金属氧酸盐与酪氨酸酶之间以非共价键结合,主要是氢键和范德华力,同时也证明两种化合物对酪氨酸酶为可逆抑制。(2)合成表征四种过渡金属钒取代的Keggin型磷钼酸盐Na3+nPMo12-nVnO40(n=2,3,4,5),通过酶动力学方法和分子对接模拟研究合成化合物和酪氨酸酶的相互作用。酶动力学实验结果表明,Na5PMo10V2O40对酪氨酸酶的抑制效果最好,其IC50值为7.046±0.506mmol/L,这四种化合物对酪氨酸酶均表现为可逆混合型抑制。另外,化合物对酪氨酸酶的抑制效果受到过渡金属钒取代个数的影响。分子对接结果显示化合物与酪氨酸酶之间主要存在氢键和范德华力两种非共价键相互作用。(3)选择没食子酸丙酯和L-抗坏血酸棕榈酸酯为效应物,并分别进行酶动力学实验及分子对接。结果显示,没食子酸丙酯对酪氨酸酶的抑制为可逆混合型抑制,IC50=18.036±0.823 mmol/L;L-抗坏血酸棕榈酸酯显示出可逆反竞争性抑制,IC50=2.806±0.082 mmol/L。分子对接结果显示,两种添加剂与酪氨酸酶活性中心形成氢键、范德华力相互作用。
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