基于膜交互作用的黄酮类化合物抑制大肠杆菌的机理及定量构效关系研究

【摘要】黄酮类化合物广泛存在于植物界中,具有良好的生理药理活性。其广泛的来源及优良的抑菌活性,使其成为天然防腐剂的最佳候选之一。本文选取大肠杆菌为靶标菌,研究黄酮类化合物的抑菌活性与其结构间的关系；采用脂质体对大肠杆菌细胞膜进行人工模拟,研究黄酮类化合物的抑菌活性与膜交互作用的关系。通过构建2D,3D-QSAR模型,对黄酮类化合物的抑菌活性进行预测并对其抑制机理进行深入探讨。主要的研究内容及结果如下：1.通过微量稀释法测定了黄酮类化合物对大肠杆菌的抑菌活性,计算得出半数抑菌浓度值(MIC50)。所测定的黄酮类化合物对大肠杆菌的抑菌活性由强至弱为：山奈酚>槲皮素>白杨素>木犀草素>黄芩素>桔皮素>5,6,7,4’-四甲氧基黄酮>大豆苷元>染料木苷>芒柄花素>葛根素。根据MIC50值对黄酮类化合物结构与抑菌活性的关系进行了初步评价。结果如下：与异黄酮的母环结构相比,黄酮的母环结构更有利于化合物抑菌能力的展现；A环上C-8位的甲氧基取代,C环C-3位的羟基取代可增强黄酮类化合物的抑菌活性；4或5个A环或B环上的甲氧基取代,A环上C-7和C-8位的糖苷基取代会降低黄酮类化合物对大肠杆菌的抑菌活性。2.采用DPPC/DPPG体积比为1：2的最佳配比制备脂质体,对大肠杆菌细胞膜进行人工模拟,利用DPH荧光偏振光度法测定了11种黄酮类化合物对人工膜的流动性的影响,发现膜交互作用极有可能是黄酮类化合物对大肠杆菌产生抑菌作用的重要机制。结果如下：5种黄酮使人工膜的流动性减弱,多甲氧基黄酮和异黄酮则增强了人工膜的流动性；黄酮类化合物的抑菌活性与其对人工膜产生的交互作用存在显著的正相关。3.将11种黄酮类化合物对大肠杆菌的MIC50值作为生物活性数据集,采用密度泛函法计算得出量子化学参数集,利用统计学方法进行回归分析构建了黄酮类化合物抑菌活性的二维定量构效关系方程。得到的模型为：pMIC50=2.749+0.391CLogP+1.946C3。q2达到0.769,R2pred达到0.691,表明模型具有很好的内、外部稳定性,稳定可靠,可用来预测黄酮类化合物的抑菌活性并对其抑菌机制作出合理解释。模型指出黄酮类化合物的疏水性和电子效应是影响其抑菌活性的主要因素,且两个因素中,疏水性对抑菌活性的影响更大。增大CLogP值和C3值有利于增强黄酮类化合物的抑菌活性。4.将11种黄酮类化合物对大肠杆菌的MIC50值作为生物活性数据集,采用syby17.3软件,构建了黄酮类化合物抑菌活性的CoMFA和CoMSIA模型,q2=0.523/0.613,r2=0.998/0.999；由模型获得的三维等势图分析得出在黄酮类化合物A环C-5和C-8以及B环的C-4’和C-5’位引入正电性基团,B环C-3’和C-6’和C环C-3位引入负电性基团,A环C-5位,C环C-3位和整个B环引入大体积基团,A环C-6,C-7和C-8位和B环C-2’位引入小体积基团,A环的C-7和C-8位引入疏水性基团,C环C-3位引入亲水性基团有利于提高其抑菌活性。
【作者】吴婷；
【导师】徐晓云；
【作者基本信息】华中农业大学，食品科学，2014，硕士
【关键词】黄酮类化合物；抑菌活性；膜交互作用；2D-QSAR；3D-QSAR；

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