红藻Kappaphycus alvarezii中藻红蛋白的分离鉴定及其抗菌、抗氧化与抗肺癌活性研究

本研究从红藻Kappaphycus alvarezii中提取纯化藻红蛋白(PE)，系统评估其抗菌、抗氧化及抗肺癌活性。研究人员通过多步纯化技术获得高纯度PE(纯度指数5.63)，发现其对肺炎克雷伯菌等病原体具有显著抑制效果(最小抑菌圈11 mm)，并展现强抗氧化能力(总抗氧化活性73.27%)。尤为重要的是，PE对人肺癌细胞A549表现出剂量依赖性细胞毒性(IC50=131.7 μg mL-1)，通过Annexin V/PI染色证实其诱导凋亡机制。结合FT-IR、HPLC和分子对接分析，揭示了PE作为天然抗癌剂的生物医学潜力，为海洋药物开发提供新思路。

　　

肺癌作为全球癌症相关死亡的主要诱因之一，其治疗面临化疗药物毒副作用和细菌继发感染的双重挑战。与此同时，抗生素耐药性问题日益严峻，亟需开发新型天然抗菌抗肿瘤药物。红藻Kappaphycus alvarezii作为全球第五大养殖海藻，传统上主要用于卡拉胶生产，但其富含的藻红蛋白(Phycoerythrin, PE)的生物活性尚未充分挖掘。这项由印度Krishna Institute of Science and Technology等机构合作的研究，首次系统揭示了该藻PE的多重生物活性及其抗肺癌机制，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员采用冻融循环结合磷酸盐缓冲液提取法获取PE，通过硫酸铵沉淀、透析和凝胶层析进行纯化。利用FT-IR分析功能基团，HPLC和GC-MS鉴定活性成分。抗菌实验采用琼脂扩散法，抗氧化活性通过DPPH、ABTS等5种方法评估。抗肿瘤效应采用MTT法检测A549细胞活力，Annexin V/PI染色验证凋亡。分子对接模拟分析了4种活性化合物与13种抗菌靶蛋白的相互作用。

提取和纯化藻红蛋白色素
通过三步纯化工艺使PE纯度提升至5.63，回收率11%。蛋白含量达69.84%，显著高于常规单步纯化方法。

藻红蛋白的表征
FT-IR显示PE含丰富羟基(3446 cm^-1)和羧基(3130 cm^-1)；HPLC检出β-谷甾醇等抗癌成分；GC-MS鉴定出2-溴丁氧查尔酮等关键抗菌化合物。

藻红蛋白的抗菌活性
对肺炎克雷伯菌抑菌圈达20 mm，对大肠杆菌(17 mm)和铜绿假单胞菌(18 mm)也显示显著抑制，分子对接证实其与DNA旋转酶等靶点强结合(最低结合能-7.26 kcal/mol)。

体外抗氧化活性
在1000 μg mL^-1浓度下，总抗氧化能力达73.27%，ABTS清除率61.92%，证实PE具有强自由基中和能力。

体外抗癌活性
MTT法检测细胞毒性
PE呈剂量依赖性抑制A549细胞增殖，500 μg mL^-1时细胞存活率降至46.36%，IC₅₀为131.7 μg mL^-1。

藻红蛋白诱导癌细胞凋亡
Annexin V/PI染色显示203.4 μg mL^-1 PE处理组出现显著凋亡特征(黄色荧光)，证实其通过线粒体途径触发程序性死亡。

这项研究首次阐明K. alvarezii来源PE通过多重机制发挥生物活性：其抗菌作用源于与细菌GyrA/B等靶点的特异性结合；抗氧化能力归因于酚羟基等活性基团；抗肺癌效应则通过激活凋亡通路实现。相较于合成药物，PE具有天然低毒、多靶点作用的优势，为开发抗肺癌-抗菌双重功能药物提供了新思路。特别是2-溴丁氧查尔酮等成分与抗菌靶点的强亲和力(-7.26 kcal/mol)，为后续结构优化奠定了理论基础。该成果不仅拓展了红藻资源的高值化利用途径，更为解决癌症治疗中的细菌耐药问题提供了海洋药物候选方案。