马齿苋种子甲醇提取物的植物化学筛选、抗氧化及抗菌活性研究:基于分子对接的机制解析

【字体: 时间:2025年06月19日 来源:Journal of Genetic Engineering and Biotechnology 3.6

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  研究人员针对天然抗氧化剂和抗菌剂需求增长及微生物耐药性问题,开展马齿苋(Portulaca oleracea, PO)种子甲醇提取物的系统研究。通过GCMS分析鉴定出68种活性成分(含秋水仙碱等关键化合物),结合DPPH/NO自由基清除实验证实其抗氧化活性(IC50 分别为125.2/402.89 μg/mL),对金黄色葡萄球菌(16mm抑菌圈)和酿酒酵母(23mm)等微生物显示显著抑制。分子 docking 揭示秋水仙碱与β-微管蛋白(5FNV)和ABC转运体(6J9W)的高亲和力结合(-9.77 kcal/mol),为开发新型植物源抗菌剂提供理论依据。

  

在天然药物研发领域,微生物耐药性危机和氧化应激相关疾病的蔓延正推动科学家重新审视传统药用植物的价值。马齿苋(Portulaca oleracea)这种被WHO认证为"全球万灵药"的古老植物,其叶片和茎秆的药用价值已被广泛研究,但种子——这种植物在恶劣环境中延续生命的核心载体——却长期被科学界忽视。有趣的是,传统医学典籍中早有记载马齿苋种子对感染和代谢紊乱的疗效,现代研究也发现其酚类含量可能高于其他部位,这种"被忽视的宝藏"现状激发了研究人员的探索热情。

克什米尔大学的研究团队在《Journal of Genetic Engineering and Biotechnology》发表的研究中,首次系统揭示了马齿苋种子甲醇提取物的多维度生物活性。他们采用冷浸法提取种子成分,通过DPPH/NO自由基清除实验和还原力测定评估抗氧化活性,运用琼脂扩散法测试抗菌效果,结合GC-MS鉴定活性成分,并采用Autodock Vina进行分子对接模拟,最后通过SwissADME/pkCSM平台预测化合物ADMET特性。

研究结果显示,甲醇提取物含有丰富的生物活性成分。定性植物化学分析检测到黄酮类、三萜类等12类成分,TLC谱图显示多数活性成分具有较强极性。在抗氧化方面,提取物展现出浓度依赖的还原能力,其DPPH和NO清除IC50
值分别为125.2 μg/mL和402.89 μg/mL,虽弱于抗坏血酸标准品,但还原力测定中却表现出更优的铁离子(Fe3+
)还原能力。抗菌实验获得突破性发现:提取物对所有测试细菌均产生11-16mm抑菌圈,尤其对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)效果显著;更引人注目的是对真菌Saccharomyces cerevisiae和Hypochrea viridescens的强效抑制(23mm抑菌圈),这为治疗真菌血症等感染提供了新思路。

GC-MS分析鉴定出68种化合物,其中秋水仙碱(Colchicine)、正癸酸(n-decanoic acid)和三环氧癸烷(triepoxydecane)被选作分子对接研究对象。计算生物学模拟揭示:秋水仙碱与真菌β-微管蛋白(5FNV)和ABC转运体(6J9W)的结合能均达-9.77 kcal/mol,主要通过范德华力与SER165、PHE202等残基相互作用,并形成关键氢键。这种特异性结合暗示其可能干扰微管组装和药物外排泵功能,为解释提取物的卓越抗真菌活性提供了分子基础。ADMET预测显示,三种主要化合物均符合Lipinski五规则,其中秋水仙碱和正癸酸无致突变性,而三环氧癸烷的AMES测试阳性提示需谨慎评估其安全性。

这项研究的意义在于首次系统解析了马齿苋种子的"化学防御武器库",其多重生物活性既验证了传统药用经验,又为现代药物研发提供了新线索。特别是秋水仙碱与真菌靶点的强效结合,不仅解释了提取物的抗真菌机制,还为设计新型微管抑制剂提供了模板分子。研究团队在讨论中指出,种子长期休眠的生存策略可能塑造了独特的代谢谱——极性抗氧化剂保护遗传物质,而非极性抗菌成分构成化学屏障,这种"双重防御"的生态适应机制值得深入探究。未来研究应聚焦活性成分的分离纯化,并在动物模型中验证其治疗指数,同时探索不同提取溶剂对活性谱的影响,以充分释放这种"植物长寿种子"的治疗潜力。

该成果的转化前景广阔:在医药领域,可开发针对耐药菌感染和氧化应激相关疾病的复方制剂;在农业领域,提取物或可替代化学杀菌剂用于作物保护。研究也存在一定局限,如未采用MIC定量抗菌活性、未解析成分间协同效应等,这些都为后续研究指明了方向。总体而言,这项研究架起了传统植物智慧与现代药物研发的桥梁,为应对全球健康挑战提供了源自自然的解决方案。

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