黄芩素、金雀异黄素和异甘草素抑制α-淀粉酶的分子机制：多光谱表征与模拟揭示结合互作及构象变化

为解决传统降糖药物阿卡波糖因过度抑制α-淀粉酶（AMY）导致胃肠道副作用的问题，研究人员通过整合多光谱技术（荧光/UV-Vis/FTIR）、热力学表征（DSC-XRD-SEM）及120 ns分子动力学模拟，系统解析了黄芩素（Bai）、金雀异黄素（Gen）和异甘草素（Isl）对AMY的混合型抑制机制。研究发现三者通过竞争性结合改变AMY的Trp微环境及二级结构，提升结晶度与热稳定性，为开发天然降糖制剂提供理论依据。

　　

研究背景与意义
2型糖尿病（T2DM）已成为全球公共卫生挑战，其核心特征是高血糖引发的代谢紊乱。控制餐后血糖的关键靶点之一是抑制α-淀粉酶（AMY），该酶负责将多糖分解为可吸收的单糖。尽管阿卡波糖等药物能有效抑制AMY，但因其过度抑制导致腹胀等副作用，患者依从性受限。天然黄酮类化合物因其温和的生物学效应备受关注，但既往研究多局限于单一技术手段或常见黄酮骨架，对特定结构化合物的作用机制缺乏系统性探索。

研究机构与方法
国内研究人员以猪胰腺AMY为模型，选取结构独特的5,6-二羟基黄酮（Bai）、4′-羟基异黄酮（Gen）和二氢查尔酮（Isl），通过以下技术开展研究：1）酶动力学分析（IC₅₀测定）；2）多光谱联用（荧光猝灭、UV-Vis和FTIR光谱）；3）热力学与形貌表征（DSC、XRD、SEM）；4）分子对接与120 ns分子动力学（MD）模拟。

研究结果

1. α-淀粉酶抑制活性分析
   Bai、Gen和Isl对AMY的IC₅₀分别为22.44±0.92、24.78±1.91和26.78±1.79 μmoL·L^?1，呈剂量依赖性混合型抑制（以竞争性为主）。

2. 结合机制与构象变化
   静态猝灭实验显示三者与AMY形成基态复合物，结合常数排序为Bai>Gen>Isl。FTIR证实其诱导AMY二级结构重排，显著改变Trp残基微环境极性。

3. 热稳定性与聚集态分析
   DSC和XRD表明复合物结晶度提升，SEM观察到致密聚集体形成，且热稳定性增强。

4. 分子相互作用差异
   MD模拟揭示Bai/Gen主要通过范德华力或氢键结合，而Isl以疏水作用为主导。

结论与意义
该研究首次通过多维技术阐明Bai/Gen/Isl与AMY的精细互作机制：1）竞争性结合引发酶构象变化；2）提升热稳定性的聚集态特征；3）结构特异性决定作用力类型。成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，为设计低副作用天然降糖药物提供了结构优化依据，突破了单一技术研究的局限性。