基于蛋白质构象变化的姜黄素-透明质酸核壳纳米粒构建及其增效机制研究

本研究针对姜黄素(Curcumin)水溶性差、生物利用度低等应用瓶颈，通过pH驱动法构建肌原纤维蛋白(MP)-姜黄素(PC)纳米核，利用透明质酸(HA)自组装形成核壳结构(PCH)。光谱学与分子动力学模拟证实，姜黄素诱导的蛋白构象变化增强了HA吸附，显著提升载药量(EE/LC)与稳定性。该研究为功能性食品递送系统设计提供了新策略。

　　

在功能性食品和药物递送领域，姜黄素(Curcumin)因其卓越的抗炎、抗氧化特性备受关注，但其水溶性差、化学不稳定性及低生物利用度成为应用瓶颈。传统递送系统如脂质体存在"非天然"标签争议，而蛋白质-多糖复合物凭借天然、可降解特性成为理想载体。肌原纤维蛋白(MP)作为肉类主要蛋白，其独特的pH响应性构象变化为包埋疏水分子提供了可能，但高浓度姜黄素易引发蛋白聚集。与此同时，透明质酸(HA)因其CD44受体靶向性和"隐形"特性，成为肿瘤靶向递送的热门材料。如何通过分子相互作用调控构建高效核壳纳米系统，成为突破递送效率的关键科学问题。

南京农业大学的研究团队在《Food Hydrocolloids》发表研究，通过pH驱动法构建MP-姜黄素(PC)纳米核，利用HA自组装形成核壳结构(PCH)。研究采用紫外光谱(UV-vis)和荧光光谱分析结合常数，圆二色谱(CD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)解析二级结构变化，石英晶体微天平(QCM-D)实时监测吸附动力学，结合分子对接(Molecular Docking)和分子动力学模拟(MD)揭示相互作用机制。

研究结果

1. 溶解度与稳定性
   通过Turbiscan稳定性指数证实，PCH核壳结构使蛋白溶解度提升23%，HA覆盖PC表面疏水位点有效抑制聚集。QCM-D显示频率偏移(Δf)增加3.5倍，能量耗散(ΔD)降低62%，表明HA吸附层更致密。

2. 光谱学证据
   UV-vis显示PCH在425 nm处吸光度增强1.8倍，荧光猝灭常数K_sv
   达2.4×10⁴
   M^-1
   ，证实姜黄素诱导MP构象变化暴露出更多氢键位点。CD谱显示α-螺旋含量从18.7%增至24.3%，β-折叠降低9.2%，FTIR在1650 cm^-1
   处酰胺I带红移证实氢键网络重构。

3. 分子相互作用机制
   MD模拟显示PC-HA结合自由能(ΔG)为-28.6 kcal/mol，其中氢键贡献率达76%。关键作用位点包括MP的Lys213与HA葡糖醛酸的羧基，以及Tyr157与N-乙酰葡糖胺的羟基。

结论与意义
该研究创新性发现姜黄素通过诱导MP形成熔球态(Molten globule-like)构象，暴露出隐藏的氢键位点，从而增强HA吸附效率。当姜黄素负载量为1.2 mg/g蛋白时，核壳纳米粒的包封率(EE)达89%，较PC组提升41%。这种"构象开关"效应为精准调控蛋白-多糖相互作用提供了新思路，所构建的PCH系统兼具胃肠稳定性与CD44靶向性，在功能性食品和肿瘤靶向递送领域具有双重应用价值。研究首次将QCM-D能量耗散信号与分子模拟结合，为生物大分子相互作用研究建立了多尺度分析方法框架。