氢键有机框架固定弹性蛋白酶用于高效筛选金鸡菊中酶抑制剂及其抗皮肤老化应用

针对天然产物活性成分筛选效率低、酶固定化技术稳定性差的难题，研究人员创新性地采用氢键有机框架(HOFs)固定弹性蛋白酶(ELA)，构建了高负载(524.4 mg/g)、高稳定性(可重复使用12次)的ELA@HOF纳米复合物，从中药金鸡菊(Coreopsis tinctoria)水提物中高效筛选出7种ELA抑制剂，为抗皮肤衰老药物开发提供了新策略。

　　

随着全球老龄化加剧，皮肤衰老防治成为研究热点。弹性蛋白酶(Elastase, ELA)过度活跃会分解维持皮肤弹性的弹性蛋白，导致皱纹形成。传统筛选ELA抑制剂的方法存在效率低、假阳性高等缺陷，而酶固定化技术又面临活性保持与负载量的矛盾。针对这些难题，研究人员开发了一种基于氢键有机框架(Hydrogen-bonded Organic Frameworks, HOFs)的创新解决方案。

中国科学院成都生物研究所（根据基金编号T2192971推断）的研究团队选择药用植物金鸡菊(Coreopsis tinctoria)为研究对象，该植物虽已知具有降血脂等功效，但其抗皮肤衰老潜力尚未充分挖掘。通过将ELA包裹在由1,3,6,8-四(4-羧基苯基)芘(H₄TBAPy)自组装形成的HOFs中，成功构建了兼具高酶活性和稳定性的ELA@HOF纳米复合材料。

研究采用SEM、TEM等多维表征技术证实了材料的成功合成，其中BET测试显示其比表面积达524.4 mg/g，远优于传统载体。通过优化配体垂钓条件，从金鸡菊水提物中筛选出7种ELA抑制剂，包括异奥卡宁(isookanin)、紫杉叶素(taxifolin)等黄酮类化合物。分子对接揭示了这些化合物通过与ELA活性位点His57形成氢键发挥抑制作用，其中马瑞苷(marein)和奥卡宁(okanin)抑制率超过80%。

关键技术包括：1）HOFs温和自组装固定化技术；2）基于UPLC-MS的活性成分鉴定；3）酶动力学分析和分子对接模拟。研究特别注重材料稳定性验证，证明ELA@HOF在12次循环使用后仍保持85%以上活性，且对酸性环境(pH 4.0)具有显著耐受性。

主要研究结果：
【材料表征】SEM显示ELA@HOF呈750 nm棒状结构，EDS检测到酶特征元素N、S；XRD证实晶体结构保持完整；TGA显示热稳定性提升至300°C。
【性能优化】与游离酶相比，固定化酶比活性提升至25.7 U/mg，最适pH范围拓宽至7.0-8.5。
【抑制剂筛选】从200 μL提取物中高效富集到7种抑制剂，其中7,3',5'-三羟基黄烷酮为首次报道的ELA抑制剂。
【机制研究】Lineweaver-Burk双倒数曲线表明马瑞苷属于竞争性抑制剂，K_i值为0.28 μM。

这项研究的意义在于：首次将HOFs技术应用于天然产物活性成分筛选领域，解决了传统载体合成条件苛刻、酶易失活的问题。发现的ELA抑制剂为开发新型抗皱化妆品提供了候选分子，特别是马瑞苷和奥卡宁的双重功效（抑制ELA同时具有抗氧化活性）显示出协同抗衰老潜力。该方法学创新还可拓展至其他酶靶点的抑制剂筛选，为天然药物开发提供了高效技术平台。论文发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，为生物材料与天然药物研究的交叉领域提供了重要参考。