双硫脲衍生物作为高效酪氨酸酶抑制剂的发现：实验与计算联合研究揭示其抗黑色素生成机制

本研究通过实验与计算相结合的策略，发现含氯取代基的双硫脲衍生物（化合物4）对蘑菇酪氨酸酶（Tyrosinase）的抑制活性（IC50 61.63 μM）显著优于对照品曲酸（KA），其通过结合催化铜离子（CuA/CuB）及活性位点残基（H61/H85/H263等），在分子动力学模拟（MD）中展现更高稳定性（RMSD 2.56 ?）和结合自由能（ΔGbind -34.72 kcal/mol）。细胞实验证实其能有效抑制B16F10黑色素瘤细胞的黑色素合成，且符合类药五规则（Lipinski's rule），为新型美白剂开发提供候选分子。

　　

酪氨酸酶抑制机制与黑色素调控新突破

Abstract

酪氨酸酶作为黑色素合成的关键限速酶，是皮肤色素沉着疾病治疗的重要靶点。当前抑制剂如氢醌存在皮肤刺激等副作用，亟需开发新型高效抑制剂。本研究聚焦16种双硫脲衍生物，通过多学科交叉策略揭示其抑制机制。

1. 引言

酪氨酸酶催化L-酪氨酸转化为L-多巴（L-DOPA），进而生成真黑素（eumelanin）和褐黑素（pheomelanin）。其过度活化导致黄褐斑、雀斑等超色素沉着疾病。尽管硫脲类衍生物（如PTU）已报道具有抑制活性，但双硫脲衍生物的作用尚未探索。

2. 方法与材料

化合物通过二甲苯二胺与苯基异硫氰酸酯缩合合成，HPLC纯度>95%。采用蘑菇酪氨酸酶体外抑制实验初筛活性分子，结合分子对接（CB-DOCK2）、40 ns分子动力学模拟（AMBER16）及MM/PBSA结合自由能计算分析相互作用。铜螯合实验（CuSO₄-邻苯二酚紫法）和B16F10细胞黑色素测定验证功能。

3. 结果与讨论

3.1 酪氨酸酶抑制活性

化合物4（含双氯取代）在50 μM浓度下抑制率达37.99%，显著优于曲酸（KA）。剂量实验显示其IC₅₀为61.63 μM，较KA（168.73 μM）活性提升2.7倍。

3.2 分子相互作用机制

对接显示化合物4的硫脲基与T261形成氢键，氯原子与CuA/CuB及组氨酸残基（H61/H85/H94等）发生π相互作用。MD模拟中，化合物4-酪氨酸酶复合物RMSD（2.56 ?）和回转半径（Rg 20.66 ?）均低于KA系统，结合位点原子接触数（60.49）更高，提示更稳定结合。

3.3 能量贡献与关键残基

MM/PBSA分析表明，范德华力（ΔE_vdW -36.73 kcal/mol）是主要驱动力。关键结合残基包括H61、H85、E256等，其中H61/H85/H263直接参与铜离子配位。

3.4 功能验证

化合物4在5 mM浓度下铜螯合率达64%。细胞层面，30 μM即可显著抑制α-MSH诱导的黑色素生成（效果强于KA 30-100倍），且1-10 μM浓度对B16F10细胞活力无显著影响。

3.5 药物开发潜力

SwissADME预测显示化合物4符合类药五规则（MW 454.38 Da, logP 5.38, HBD 4, TPSA 92.74 ?²），具备良好成药性。

4. 结论

双硫脲骨架通过铜螯合和稳定结合酪氨酸酶活性口袋，展现出优于传统抑制剂的抗黑色素生成活性，为皮肤病理性色素沉着治疗提供新候选结构。