人参皂苷CK抑制真菌CYP51蛋白的作用机制及其应用研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jie_er
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)和胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)是两种世界范围内常见的果蔬真菌,它们都可以侵染植物,导致宿主植物组织发生腐烂,造成不可逆的结构破坏。在当前人们对于灰葡萄孢菌、胶孢炭疽菌等果蔬真菌的抑制,主要是采用化学杀菌剂处理,食源性的真菌抑制剂却鲜有报道。研究发现在真菌细胞膜上的羊毛甾醇14α-去甲基化酶(Sterol 14α-demethylase,CYP51)在细胞膜的麦角甾醇生物合成过程中的起到了重要的催化作用。目前已使用的抑制剂是通过对CYP51蛋白进行抑制,从而干扰麦角甾醇合成,使真菌活性受到影响。本研究使用了基于受体的虚拟筛选技术,在人参皂苷化合物数据库中发现了能够同时抑制灰葡萄孢菌和胶孢炭疽菌CYP51蛋白的人参皂苷CK,又利用分子对接等计算生物学技术以及抑菌实验等进行了验证,对人参皂苷CK抑制CYP51蛋白的作用机制、抑菌能力和在保鲜中的实际应用进行了分析研究。本文的主要研究内容包括:(1)抗真菌CYP51蛋白抑制剂的虚拟筛选基于本实验室前期的工作基础,构建了灰葡萄孢菌和胶孢炭疽菌CYP51蛋白的稳定结构。同时,完成人参皂苷化合物3D结构数据库的建设优化。借助Auto Dock vina软件,以受试真菌CYP51蛋白作为受体,对人参皂苷化合物数据库进行虚拟筛选。对筛选结束后结合能量最高的前10位候选化合物进行实验验证,发现人参皂苷CK对受试菌种同时具有明显抑制效果,其IC50分别为27.63μg/m L、43.01μg/m L,远远低于其他几种化合物。而后通过HPLC实验,以麦角甾醇相对含量为指标,验证人参皂苷CK对CYP51蛋白的抑制能力,其IC50分别为12.357μg/m L和19.100μg/m L。(2)人参皂苷CK抑制CYP51的作用机制研究利用计算生物学中的分子对接、分子动力学模拟等方法,开展了人参皂苷CK与两种受试真菌CYP51蛋白作用机制的探究。根据分子对接结合能量排序以及复合体系结构观察,确认人参皂苷CK能够对接在CYP51的活性区域内,并形成较强的相互作用,对接的结合能分别为-14.248 kcal/mol和-13.304 kcal/mol。通过对蛋白配体复合体系的分子动力学模拟,发现人参皂苷CK与两个CYP51蛋白的复合体系分别于20 ns和25 ns后趋于平衡,说明复合物体系能够很好的结合。观察模拟结束后的复合体系结构,发现灰葡萄孢菌CYP51蛋白活性中心的氨基酸残基MET439,CYS458,ILE459,GLN462和胶孢炭疽菌CYP51蛋白活性中心的氨基酸残基MET497,PHE498均与人参皂苷CK形成强烈的氢键相互作用。蛋白配体的稳定结合可能是人参皂苷CK对真菌CYP51蛋白表现出较强抑制效果的重要原因。(3)人参皂苷CK对受试真菌活性抑制效果的研究最小抑菌浓度(MIC)实验显示人参皂苷CK对两受试菌种的MIC分别为32μg/m L和64μg/m L,能够抑制菌丝生长的IC50分别为27.63μg/m L和43.01μg/m L。观察受试菌种菌丝体形态,发现人参皂苷CK作用后菌丝出现褶皱并粗糙,浓度继续增大时,则会导致更加严重的菌丝损伤。受试菌种细胞内容物泄漏量、胞外p H值和可溶性还原糖含量的测定,说明人参皂苷CK处理造成了受试真菌的细胞膜损伤,通透性增大,细胞质大量流出。受试菌种微观结构的观察显示真菌内部出现细胞器消失现象,且细胞壁细胞膜的损伤十分严重,进而导致了真菌的衰败和死亡。(4)人参皂苷CK对樱桃番茄抑菌保鲜效果的研究人参皂苷CK被应用于感染灰葡萄孢菌的樱桃番茄的抑菌保鲜实验中。细胞毒性实验的结果表明,所使用的人参皂苷CK在实验设置的剂量下没有表现出对J774小鼠巨噬细胞的细胞毒性,与空白对照组相比甚至对细胞表现出一定的保护作用,我们认为这可能与人参皂苷CK自身存在的抗炎抗氧化有关。经人参皂苷CK处理后,樱桃番茄感染模型的感官指标如失重率、色度值、腐烂率、组织硬度等都表现出一定的波动。与感染模型的BC组相比,32μg/m L和64μg/m L人参皂苷CK组抑制了灰葡萄孢菌的生长,降低了樱桃番茄重量、色度和硬度的损失,维持了樱桃番茄的感官品质。丙二醛(MDA)含量检测的结果表明人参皂苷CK能够有效抑制灰葡萄孢菌,降低丙二醛的含量。以上结果表明,经过人参皂苷CK处理后的樱桃番茄其腐烂程度有所降低,其储藏期也被延长。因此人参皂苷CK有潜力成为一种食源性的真菌抑制剂,应用在果蔬采后储藏保鲜中。本研究以果蔬真菌CYP51蛋白为作用靶点,充分利用了基于受体的虚拟筛选技术,发现一种食源性的真菌抑制剂人参皂苷CK,并结合分子动力学模拟解释了其作用机制,在抑制果蔬真菌和樱桃番茄保鲜实验中探究其实际应用效果,以期为开发一种新型食源性真菌抑制剂提供理论研究基础。
其他文献
随着高光谱遥感技术与应用的不断深入,人们可以获取更高空间与光谱分辨率的高光谱图像,如何更为有效地利用图像中的空间与光谱信息改善分类精度有着重要的研究意义。传统高光谱图像分类方法将高光谱数据视为向量或张量形式进行处理,未能充分挖掘光谱矢量的连续性与相关性特征,导致高光谱图像分类时往往会面临高维数、空间与光谱冗余性和非线性等挑战。因此,本文基于函数型数据分析,结合高光谱数据的特点,提出了利用空间、光谱
学位
聚乙烯吡咯烷酮(PVP)从膜表面的洗脱是血液透析器使用过程中的重要问题之一。本研究旨在探讨电子束灭菌及储存时间对血液透析器中PVP洗脱的影响。选取同一批号自制聚醚砜中空纤维血液透析膜,组装成血液透析器,依次编为A~G组,分别进行电子束灭菌和室温储存。然后模拟临床血液透析标准操作,用500 mL灭菌注射用水替代血液,以200 mL·min-1的流速于37℃下循环5.5 h,用高效液相色谱法测定循环液
期刊
电动汽车等应用领域对锂离子电池能量密度的需求日益增长,LiNi0.9Co0.1O2因其高比容量和价格适中等优势受到了广泛的关注,有潜力成为下一代锂离子电池正极材料。然而,锂镍混排、H2–H3相变引起的微裂纹和表面副反应等问题导致LiNi0.9Co0.1O2的充放电循环稳定性较差。通过掺杂W6+对LiNi0.9Co0.1O2的微结构进行了有效调控,并调节一次晶粒的表面能使其由无序堆积的不规则形状转变
期刊
在遥感成像过程中受硬件设备和外界环境的影响,遥感图像会产生不同程度的退化现象,严重影响图像的信息提取与应用。为了获取高质量清晰图像,通过升级成像传感器来改善图像质量的方式存在成本高、成像环境复杂等问题,因此通常采用图像复原算法来提高图像质量。图像复原过程属于不适定性问题求解,由于正则化的方法可以引入图像的先验信息,改善图像处理过程中的不适定性,因此正则化方法被广泛应用于图像复原领域。本文针对图像退
学位
随着城市的不断发展及棚改项目的实施,建筑垃圾收运处置越来越成为固体废物处理领域关注的重点。以海口市建筑垃圾管理和再生利用情况为依托进行调研,分析了海口市建筑垃圾的基本情况、收运和资源化运营管理情况、相关管理政策及管理与处置中存在的问题,并对此提出相应的建议,以期对城市建筑垃圾处置提供参考。
期刊
《“十三五”公路养护管理发展纲要》指出,养护精细化程度不高,公路管理信息化、智能化水平偏低是当前工作中存在的突出问题,全面推广技术状况监测和路面自动化采集,是提升养护科学决策水平的必要手段,本文依托车载养护巡查系统研发项目,重点围绕车载系统技术架构设计、前方景观图像、侧方城市部件图像、路面图像及位置、姿态、振动信息的采集与处理等关键技术进行深入研究,主要研究内容如下:(1)车载系统的技术架构:对系
学位
随着社会的发展与技术的进步,化工机械设备在生产中不断发挥着举足轻重的作用。因此,及时对化工机械设备进行管理和维护就显得极为重要。文章主要就石油化工机械设备的管理与维护的目的、任务和目前存在的问题出发,结合在工作中积累的经验,对石油化工机械设备的管理与维护提出相应措施,从而促进其设备的使用寿命的延长,不断提高其在生产过程中的效率,有效提升经济效益。
期刊
《中国制造2025》和《“十三五”国家科技创新规划》以体现信息技术与制造技术深度融合的数字化、网络化、智能化制造为主线,加快推进我国制造业由大变强,提升我国制造业的国际竞争力。传感器作为被动元件,感知、检测信息,是推动智能化,信息化,自动化的重要推力,因此被列为优先发展领域。柔性传感器由于其具有灵敏度高、适应性强、可弯曲、可穿戴等优点,广泛应用于人机交互、机器人等人工智能领域,成为研发新一代传感器
学位
报纸
WO3电致变色器件具有变色响应时间短、光学对比度高等优点,在汽车后视镜、智能窗等领域具有重要应用。近年来,随着可穿戴电子设备的迅速发展,柔性WO3薄膜的制备成为柔性电致变色器件领域的研究热点。但WO3结晶温度较高,而受聚合物衬底可耐受温度的限制,通常需要采用磁控溅射、电子束蒸镀等真空气相沉积技术制备晶态柔性WO3薄膜。此技术对设备要求高,且所制备的薄膜结构较致密,不利于电解液的渗透和电解质离子的快
期刊