蘭州化物所天然產物中酶抑制劑篩選研究取得新進展

  天然產物具有資源豐富、安全有效、環境友好和毒副作用小等特點,是天然酶抑制劑的重要來源之一。從天然產物中篩選有效、低毒、價廉的酶抑制劑具有重要意義。

  低共熔溶劑(Deep eutectic solvents, DES)作為一類新型離子液體,具有制備簡單、蒸氣壓低、可生物降解、成本低和設計性強等特點。近年來,中國科學院蘭州化學物理研究所中科院西北特色植物資源化學重點實驗室手性分離與微納分析課題組在新型堿性DES的設計合成及用于納米酶分析方面取得了系列成果。

  最近,研究人員以L-脯氨酸為氫鍵供體、六水合硝酸鈰為氫鍵受體,結合理論計算合成了新型DES(圖1)。

圖1. L-脯氨酸與六水合硝酸鈰以不同的摩爾比形成的混合物的玻璃化轉變溫度及三維結合模式圖 

  研究人員以摩爾比為11L-脯氨酸和六水合硝酸鈰組成的DES為溶劑、反應物和模板,制備出CeO2-Co(OH)2復合材料。結果表明,與水溶液中制備的CeO2、Co(OH)2CeO2-Co(OH)2材料相比,在該DES中制備的CeO2-Co(OH)2復合材料具有更顯著的類氧化酶活性,這主要是由于DES中制得的CeO2-Co(OH)2具有豐富的氧空位?;?/span>CeO2-Co(OH)2納米材料優異的類氧化酶活性,構建了可視化檢測乙酰膽堿酯酶活性和不可逆抑制劑篩選的新方法。 

  在此基礎上,研究人員將其成功應用于生物堿類天然產物(鹽酸小檗堿、咖啡因、喜樹堿、苦參堿和吳茱萸堿)中乙酰膽堿酯酶可逆抑制劑的篩選,并通過分子對接和動力學模擬實驗探討了其作用機理(圖2)。該研究不僅拓展了DES在納米酶中的應用,而且為從天然產物中篩選阿爾茨海默病等神經退行性疾病的治療藥物提供了一種新策略。

  

  圖2. CeO2-Co(OH)2復合材料用于乙酰膽堿酯酶活性檢測及抑制劑篩選

  該研究發表在Analytical Chemistry(2022, DOI: 10.1021/acs.analchem.2c00428),該工作得到了東北大學王建華教授團隊的支持,碩士研究生劉蕓為該論文第一作者,蘭州化物所陳佳副研究員、邱洪燈研究員和東北大學于永亮教授為共同通訊作者。  

  前期相關研究成果發表在Chinese Chemical Letters2020, 31, 1584)、Analytical and Bioanlytical Chemistry2020, 412, 4629)、Microchimica Acta2020, 187, 314)、ACS Applied Nano Materials2021, 4, 2820)、Talanta2021, 222, 121680)和ACS Sustainable Chemistry & Engineering2021, 9, 15147)上。

  以上工作得到了國家自然科學基金、中科院青年創新促進會和甘肅省自然科學基金項目的支持。

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