芹菜素通过非共价和共价结合修饰乳铁蛋白的结构和功能:抗氧化、抗菌及抗癌活性

《Food Chemistry》:Apigenin modifies the structure and function of Lactoferrin through non-covalent and covalent binding: Antioxidant, antibacterial, and anticancer activities

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月03日 来源:Food Chemistry 10.4

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   •乳铁蛋白(LF)与木犀草素(AP)形成了非共价和共价复合物。•LF-AP共价复合物的亲和力强于非共价LF + AP。•AP结合,尤其是共价结合,降低了α-螺旋含量和粒径。•LF-AP显示出强效的细胞内和细胞外抗氧化及抗菌活性。•LF-AP表现出显著的协同抗癌和促凋亡活性。引

  
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    乳铁蛋白(LF)与木犀草素(AP)形成了非共价和共价复合物。
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    LF-AP共价复合物的亲和力强于非共价LF + AP。
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    AP结合,尤其是共价结合,降低了α-螺旋含量和粒径。
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    LF-AP显示出强效的细胞内和细胞外抗氧化及抗菌活性。
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    LF-AP表现出显著的协同抗癌和促凋亡活性。

引言

作为重要的营养来源,牛奶富含多种生物活性功能蛋白。其中,乳铁蛋白(LF)是哺乳动物乳汁中广泛存在的一种关键糖蛋白,在母乳中含量尤为丰富。它通常被添加到婴幼儿配方奶粉中,以模拟母乳成分并促进肠道健康(Playford & Weiser, 2021)。研究表明,LF可缓解胃肠不适并具有多种生物活性,如抗氧化、抗菌、抗癌和抗炎作用(Kanwar et al., 2015)。LF的铁的螯合能力使其能够抑制病原微生物的生长(Kowalczyk et al., 2022),而它调节细胞信号通路的能力则有助于其抗癌效果(Jiang & L?nnerdal, 2017)。然而,天然LF在生理环境下容易降解(Discepola et al., 2025; Li, Al-Wraikat, et al., 2024),这可能损害其抗菌和抗癌活性。因此,各种LF修饰方法应运而生,如酶处理、乙酰化和糖基化(Hao et al., 2018; Li et al., 2021; Lin et al., 2022)。值得注意的是,通过多酚结合进行蛋白质修饰以提升功能性的方法日益被认为是极具前景的途径,并引起了广泛关注。
多酚主要通过非共价或共价键与蛋白质结合(Cheng et al., 2023)。这两种结合模式均能修饰蛋白质结构并增强功能特性,包括发泡能力以及抗菌、抗氧化和抗癌活性(Guo et al., 2021; Jiang et al., 2018; Li, Kang, et al., 2024; Zhang, Chen, et al., 2022)。关于非共价蛋白质-多酚复合物的研究,已较为全面地揭示了其在抗癌和抗菌领域的应用(Dutta et al., 2025; Kashyap et al., 2021; Xue et al., 2024; Yan et al., 2021)。具体而言,LF与其非共价复合物山奈酚可协同抑制HeLa细胞(Xue et al., 2024),而LF与百里香的复合物对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)表现出更强的抗菌效果(Yan et al., 2021)。此外,Li等人(2024b)发现LF与咖啡酸的共价结合物的抗氧化和抗菌活性优于非共价结合物。这些发现表明,多酚的共价与非共价结合模式对LF的功能特性产生不同影响,值得进一步深入研究。然而,比较多酚与LF之间非共价和共价结合的研究仍然有限(Li et al., 2021; Li, Al-Wraikat, et al., 2024; Li, Kang, et al., 2024; Zhang, Li, et al., 2022),且其对LF抗癌活性的影响尚未见报道。
在众多珍贵的类黄酮多酚中,木犀草素(AP,4′,5,7-三羟基黄酮,图S1)因其广泛的天然来源和多样的生物活性而备受关注。AP常见于多种植物和蔬菜中,如欧芹、橙皮、洋甘菊、橄榄和肉豆蔻(Dutta et al., 2025)。AP具有多种生物活性,如自由基清除、抗肿瘤、抗菌、抗炎和免疫刺激作用(Ali et al., 2016; Kashyap et al., 2021)。乳清蛋白-AP纳米复合物被发现能抑制肿瘤细胞增殖(Hong et al., 2021)。因此,AP结合有望增强LF的功能特性,包括其抗菌和抗癌活性。然而,目前尚无研究报告AP与LF之间的共价或非共价相互作用及其对LF抗菌和抗癌特性的影响。
本研究阐明了AP通过非共价和共价结合模式对LF结构和功能的不同影响,特别关注其在抗癌和抗菌应用中的效果。通过多光谱分析表征了LF-AP复合物的形成机制和结构变化。此外,还评估了不同结合模式下复合物在体外的抗氧化、抗癌和抗菌性能。这些发现加深了对LF-多酚复合物功能调控的理解,并为基于此类体系开发新型功能性食品奠定了基础。

章节摘要

材料

乳铁蛋白(LF,≥95%)、木犀草素(AP,≥98%)、1-氨基萘-8-磺酸(ANS,≥98%)、2,2′-偶氮双(2-甲基丙酰胺)二盐酸盐(AAPH,≥99%)、邻苯二醛(OPA,99%)、二铵2,2′-偶氮双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)(ABTS,≥98%)及福林-酚试剂购自源叶生物技术有限公司(上海,中国)。LO2和A549细胞系购自普诺赛生命科技(武汉,中国)。金黄色葡萄球菌(ATCC 25923)

AP结合能力的测定

图1A展示了LF + AP和LF-AP复合物中AP的结合能力。结合AP的量随AP浓度的增加而增加直至达到平台期,表明AP可通过非共价或共价相互作用与LF结合。在非共价体系中,AP主要通过弱相互作用与LF结合,包括静电相互作用、疏水相互作用、氢键和范德华力(Shi et al., 2024a, Shi et al., 2024b)。在

结论

本研究比较了通过非共价和共价相互作用形成的LF与AP复合物在结构、理化性质和功能方面的差异。在相同的AP浓度下,LF-AP表现出比LF + AP更高的AP结合效率和更低的游离巯基(SH)含量。相互作用分析表明,共价复合物的结合常数更高,结合位点更多,证实了其优越的结合强度。LF与AP之间的非共价结合主要由

CRediT作者贡献声明

刘慧敏:初稿撰写、可视化、验证、方法论、调查、形式分析。苑丽霞:方法论、形式分析。陈爱珠:可视化、调查。杨怡云:审阅与编辑、形式分析。王越:审阅与编辑、形式分析。卢晓薇:可视化、形式分析。严智宁:可视化、形式分析。刘敏:审阅与编辑、监督、资源、方法论、经费获取、形式

资助

本研究得到国家自然科学基金(批准号:22073039)和聊城大学重点纵向培育项目(编号:318062303)的资助。

未引用参考文献

Xu et al., 2021
Zheng, Chen, Deng and Guo, 2018

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报道工作的已知经济利益或个人关系。

致谢

感谢山东省蛋白质与多肽药物应用技术研发重点实验室提供的技术支持。本研究获得国家自然科学基金(批准号:22073039)和聊城大学重点纵向培育项目(编号:318062303)的资助。
刘慧敏|苑丽霞|陈爱珠|杨怡云|王越|卢晓薇|严智宁|刘敏
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