中国热科院香饮所加工与工程技术研究团队在α－葡萄糖苷酶抑制机制研究方面取得新进展。本研究对黄酮醇抑制α－葡萄糖苷酶的类型、淬灭机制、结构变化、相互作用力和结合位点进行了分析。研究结果表明，芦丁、槲皮素和山奈酚三种黄酮醇均能有效抑制α－葡萄糖苷酶活性，其中槲皮素的抑制能力最强，芦丁的抑制能力最弱。黄酮醇在B环上C3′的羟基化作用增强了其抑制能力，而在C环上C3的二糖基化作用削弱了其抑制能力。值得注意的是，黄酮醇的淬灭亲和力和抑制能力并不一致，这与以往一些研究的结论不同。这可能是与B环上C3′和C环上C3′的羟基有关。此外，三种黄酮醇通过氢键和疏水相互作用自发结合到α－葡萄糖苷酶的活性位点上，使酶的构象和疏水微环境发生改变，导致黄酮醇对α－葡萄糖苷酶的抑制作用显著。以上研究结果可为α－葡萄糖苷酶抑制剂的筛选提供新的理论支持，并有助于黄酮醇在低血糖症中的开发和应用。
抑制α－葡萄糖苷酶活性可以延缓或抑制肠道对葡萄糖的吸收，有效降低体内血糖水平。目前，α－葡萄糖苷酶抑制剂主要来源于一些化学合成的药物，但长期给药可能会对肾脏和肝脏产生不良副作用。因此，需要寻找天然的、抑制活性强的、且副作用少的新型天然α－葡萄糖苷酶抑制剂。黄酮醇是一类特异性有效的α－葡萄糖苷酶抑制剂。目前黄酮醇对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单一成分对淀粉消化特性的影响上。对于黄酮醇与α－葡萄糖苷酶的构效关系却鲜有报道。特别是B环羟基化和C环二糖基化对黄酮醇抑制α－葡萄糖苷酶的影响尚不清楚。
采用抑制动力学、多光谱研究和分子对接等方法分析了黄酮醇与α－葡萄糖苷酶的构效关系与抑制机制。结果表明，芦丁、槲皮素和山奈酚均能有效抑制α－葡萄糖苷酶，其中芦丁和槲皮素竞争性抑制α－葡萄糖苷酶活性，山奈酚表现出混合抑制作用。黄酮醇对α－葡萄糖苷酶的抑制能力与其分子结构密切相关。B环上C3′的羟基化作用增强了黄酮醇的抑制能力，但减弱了淬灭作用。C环上C3的二糖基化削弱了黄酮醇的抑制能力，但增强了淬灭效果。荧光淬灭结果表明，黄酮醇通过单一静态的机制有效淬灭了α－葡萄糖苷酶的固有荧光，且二者自发结合的主要作用力是疏水相互作用和氢键作用。同步荧光光谱、三维荧光光谱和圆二色谱表明，黄酮醇与α－葡萄糖苷酶结合改变了α－葡萄糖苷酶的构象和疏水微环境。此外，通过分子对接可视化了黄酮醇与α－葡萄糖苷酶结合的构象，结果表明黄酮醇B环上C3′和C环上C3的羟基对结合的稳定性至关重要，进一步证实了上述结论。以上研究结果，有望为黄酮醇在功能食品高血糖管理中的应用奠定理论基础。
相关研究成果以题为《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》发表于《Food Chemistry》。我院香饮所加工与工程技术研究室培养的在读硕士覃亚娟、研究实习员陈小爱和副研究员徐飞为该论文共同第一作者，团队牵头专家谭乐和研究员、张彦军研究员和东北林业大学王萍教授为该论文并列通讯作者。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814622030199
日期：2022-12-22
