对黑果越橘（Aronia melanocarpa）多酚氧化酶的全面体外和计算机模拟分析：该酶的纯化与表征及其被氨基甲酸酯衍生物的抑制作用

《Journal of Food Measurement and Characterization》：Comprehensive in vitro and in silico analysis of chokeberry (Aronia melanocarpa) polyphenol oxidase: purification and characterization of the enzyme and its inhibition by carbamate derivatives

黑加仑多酚氧化酶（PPO）经单步亲和色谱纯化51.94倍，分子量约100 kDa，催化参数Km为5.43-7.5 mM，Vmax达1428.5-1666.6 EU/mL。羰基化衍生物中化合物7（含苯甲酰氨基和甲基供电子基团）表现最佳抑制活性（Ki=0.018 μM）和抗氧化能力，分子对接显示其与PPO活性位点关键残基形成稳定氢键及疏水相互作用，验证了结构-活性关系。

　　

摘要

由多酚氧化酶催化的酶促褐变是由于采后衰老以及生物和非生物胁迫（包括物理损伤）导致细胞膜受损而引起的，这会导致水果和蔬菜的颜色变化。黑果越橘（Aronia melanocarpa）作为一种富含多酚的植物，在营养学和医学领域受到了广泛关注，因为它具有强大的抗氧化能力，并可能对人类健康产生保护作用。本研究旨在从黑果越橘中纯化多酚氧化酶（PPO），表征其关键的生化特性，并评估氨基甲酸酯衍生物的抑制活性和抗氧化能力。首先，通过单步亲和层析法将该酶纯化了51.94倍。通过SDS-PAGE测定，该酶的分子量约为100 kDa，在凝胶图上呈现为一个单一条带。其对儿茶酚的K_M值为5.43 mM，V_max值为1,428.5 EU/mL；对4-甲基儿茶酚的K_M值为7.5 mM，V_max值为1,666.6 EU/mL。在抑制研究中，化合物7（其苯基位置含有氨基甲酸酯基团和一个供电子的甲基）被证明是最有效的PPO抑制剂，其抑制常数K_i为0.018 μM。此外，化合物7还表现出最强的抗氧化活性。计算机分子对接和结合能计算进一步支持了这些发现，显示化合物7与酶活性位点残基之间存在强烈的相互作用。诱导契合对接模拟表明，化合物7形成了稳定的氢键和疏水相互作用，这与它的高结合亲和力和较低的IC??值一致。这些计算结果证实了实验数据，并突显了合理设计的氨基甲酸酯衍生物作为有效PPO抑制剂的潜力。