综述:毛细管电泳技术在酶抑制剂筛选中的研究进展

【字体: 时间:2025年06月06日 来源:Journal of Chromatography A 3.8

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  (编辑推荐)本综述系统梳理了2019-2024年间毛细管电泳(CE)在酶抑制剂筛选中的应用进展,重点对比了均相(homogeneous)与非均相(heterogeneous)系统模式的技术优势。CE凭借温和缓冲体系、多样分离模式、低样本消耗等特点,成为克服高效液相色谱(HPLC)、光谱法等传统技术局限性的关键工具,为靶向酶(如α-葡萄糖苷酶、脂酶)的代谢疾病药物研发提供新思路。

  

Abstract
酶作为具有高度特异性催化活性的蛋白质,与代谢、信号转导等生理过程密切相关,是药物研究的重要靶点。酶抑制剂作为先导分子的重要来源,其快速、准确、可靠的筛选方法开发极具价值。毛细管电泳(CE)凭借温和缓冲体系、多样分离模式、短分析时间和低样本消耗等独特优势,已成为酶抑制剂筛选的有力工具。本文系统总结了2019-2024年基于均相与非均相系统模式的CE技术研究进展,并探讨了该领域的技术挑战与发展趋势。

Introduction
酶作为高效生物催化剂,其异常调控与多种疾病相关。例如,脂酶抑制剂通过抑制膳食甘油三酯吸收防治肥胖,α-葡萄糖苷酶抑制剂可延缓碳水化合物消化以治疗II型糖尿病。传统筛选方法如高效液相色谱(HPLC)存在有机溶剂消耗大、色谱柱成本高的问题;光谱法则受限于分析物光谱特性差异。CE通过紫外(UV)或质谱(MS)联用技术,能有效分离结构或分子量相近的生物分子,且无需固定相,避免了抑制剂与固定相的非特异性结合问题。

Offline homogeneous analysis
均相离线分析中,酶与底物在溶液中直接反应,经淬灭后转移至毛细管电泳分析。该方法无需载体修饰,避免了酶构象变化或活性位点掩蔽,适用于快速筛选可逆抑制剂(如竞争性抑制剂IC50
测定)。典型案例包括通过CE-UV联用检测β-内酰胺酶抑制剂对底物水解产物的定量分析。

Offline heterogeneous analysis
非均相离线分析将酶固定于载体(如磁性纳米颗粒或整体柱IMER),反应后分离检测。载体材料创新是近年研究热点,例如基于金属有机框架(MOF)的固定化酶载体可提高酶稳定性。此模式尤其适用于多酶级联反应研究,如糖代谢通路中多个酶抑制剂的同步筛选。

CE for enzyme inhibition kinetics research
CE可精准测定抑制动力学参数(如Ki
值),区分竞争性、非竞争性和反竞争性抑制机制。在线反应监测技术(如动态pH梯度CE)能实时追踪酶促反应进程,为不可逆抑制剂(如共价结合型)的作用机制研究提供新视角。

Conclusion
CE技术通过多元化操作模式推动酶抑制剂筛选发展,其中非均相系统因载体创新备受关注。未来趋势包括微流控CE整合、人工智能辅助数据分析等,这些突破将进一步加速靶向酶药物的研发进程。

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