异荭草素与荭草素抑制脲酶的分子机制：酶动力学、光谱表征与分子对接研究

针对幽门螺杆菌（H. pylori）感染治疗靶点脲酶（urease）的抑制需求，研究人员以天然黄酮类化合物异荭草素（isoorientin）和荭草素（orientin）为研究对象，通过酶动力学、光谱学及分子 docking 技术揭示其混合型抑制机制。结果表明，两者通过氢键、疏水作用等改变脲酶构象，IC50分别为63.42 μM和71.61 μM，为开发低毒天然抑制剂及功能性食品提供科学依据。

　　

幽门螺杆菌（H. pylori）感染是全球约50%人口面临的健康威胁，尤其在发展中国家呈上升趋势。这种细菌依赖其分泌的脲酶（urease）在胃酸环境中存活，通过分解尿素产生氨（NH₃）中和胃酸，进而引发胃炎、胃溃疡甚至胃癌。尽管现有合成脲酶抑制剂（如羟基脲、硫脲衍生物）可阻断脲酶活性，但毒性大、稳定性差等问题限制了临床应用。因此，从天然产物中发掘高效低毒的脲酶抑制剂成为研究热点。

贵州某研究团队以药用植物Polygonum orientale L.中的两种C-糖基化黄酮——异荭草素（isoorientin）和荭草素（orientin）为研究对象，首次系统评估其对脲酶的抑制机制。研究采用酶动力学分析、荧光猝灭（fluorescence quenching）、同步荧光（synchronous fluorescence）、圆二色谱（circular dichroism）及分子对接（molecular docking）等技术，揭示了两种化合物通过改变脲酶构象实现抑制的分子基础。论文发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

关键方法

1. 体外抑制活性测定：通过脲酶-尿素反应体系测定IC₅₀；
2. 酶动力学分析：Lineweaver-Burk双倒数图判断抑制类型；
3. 光谱技术：静态猝灭机制分析结合常数，同步荧光和三维荧光检测酶微环境变化，圆二色谱解析二级结构改变；
4. 分子对接：AutoDock模拟化合物与脲酶活性位点结合模式。

研究结果

1. 体外抑制活性与动力学机制
异荭草素和荭草素对脲酶的IC₅₀分别为63.42±1.80 μM和71.61±3.35 μM，抑制率最高达74.63%和75.48%。动力学分析显示两者均为混合型抑制剂，既可竞争性占据活性中心，又能通过非竞争方式干扰酶催化。

2. 光谱学相互作用
静态猝灭实验表明，两者通过氢键（异荭草素）或疏水作用（荭草素）与脲酶结合，形成稳定复合物。同步荧光显示色氨酸（Trp）残基微环境极性增强，提示酶活性中心构象改变；圆二色谱证实α-螺旋含量下降，导致酶失活。

3. 分子对接验证
异荭草素结合能（-6.42 kcal/mol）优于荭草素（-5.73 kcal/mol），主要与脲酶His⁴⁹²、Ala⁴⁴⁰等残基形成氢键网络，而荭草素则更多依赖疏水腔（如Leu⁵²³）结合。

结论与意义
该研究首次阐明异荭草素和荭草素通过多机制协同抑制脲酶：①直接竞争活性位点；②诱导酶构象变化；③破坏镍离子（Ni²⁺）配位环境。这不仅为Polygonum orientale L.开发为抗H. pylori功能性食品提供理论支撑，更为设计低毒、高稳定性的天然脲酶抑制剂开辟新思路。未来可进一步优化结构以提高结合特异性，或探索与其他抗菌成分的协同效应。