《LWT》：NPs-Chip-Ligand Fishing: A novel strategy for exploring targets and screening active ingredients in food-derived natural products
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本研究针对食品源天然产物活性成分-靶点关系难以系统解析的瓶颈，创新性提出NPs-Chip-配体垂钓策略，以人参皂苷为模型成功鉴定MDH2为关键靶点，发现Rb1等四种高亲和力活性成分，为功能性食品精准研发提供新范式。
当我们享用一杯人参茶时，可曾想过这杯看似简单的饮品中，究竟哪些成分在发挥作用？它们又是如何与人体内的分子“精准对接”产生健康效益的？这正是当前食品科学和营养医学面临的重大挑战——面对食品源天然产物（Natural Products, NPs）中成千上万的化学成分，如何像侦探一样，从复杂的混合物中锁定真正起效的“活性分子”，并找到它们在体内的作用靶点。
传统研究往往采用“化整为零”的策略，先分离纯化单一成分再研究其活性，但这种方法存在明显局限：天然产物中各成分常协同作用，单独研究可能丢失关键信息；此外，盲目筛选靶点如同大海捞针，效率极低且易出现假阳性。以人参皂苷为例，作为人参的核心活性成分，虽然其抗氧化、神经保护等功效已被证实，但具体通过哪些分子靶点发挥作用，一直是未解之谜。
这项发表于《LWT》的研究，正是为了破解这一难题。研究团队创新性地提出了“NPs-Chip-配体垂钓策略”，这是一种“双管齐下”的系统性方法：首先将天然产物混合物整体固定于芯片表面，从蛋白质组中“钓”出潜在靶点；随后用这些靶点反向“钓”出混合物中与之结合的活性成分。该研究以人参皂苷为概念验证模型，成功揭示了其与线粒体能量代谢关键酶MDH2的互作机制。
为开展这项研究，作者团队采用了几项关键技术：通过环氧活化琼脂糖凝胶制备人参皂苷芯片（NPs-Chip），利用亲和富集技术筛选靶点蛋白；基于细胞热转移分析（Cellular Thermal Shift Assay, CETSA）验证靶点结合；建立氧-葡萄糖剥夺/再灌注（OGD/R）细胞模型评估药效；整合表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）和磁珠配体垂钓技术筛选活性成分；最后通过分子对接和酶活性测定确认结合位点与功能抑制。所有实验均设置严格对照，确保结果可靠性。
研究结果部分，首先展示了标准化的NPs-Chip-配体垂钓策略流程图，清晰呈现了从靶点发现到活性成分鉴定的完整流程。在靶点发现阶段，通过人参皂苷芯片与小鼠皮层蛋白提取物孵育，经银染和质谱分析，在两轮独立实验中鉴定出12个重叠靶点蛋白。其中苹果酸脱氢酶2（Malate Dehydrogenase 2, MDH2）因在MaxQuant中置信度评分最高，且结构域分析显示其具有乳酸脱氢酶N端和C端结构域特征，被确定为重点研究对象。CETSA实验进一步证实人参皂苷可显著提高MDH2的热稳定性，验证了二者直接结合。
在功能验证方面，研究者在PC12细胞中建立OGD/R模型，模拟脑缺血再灌注损伤。结果显示，20 μg/mL人参皂苷处理可显著改善细胞形态，提高细胞活力（MTT法），减少乳酸脱氢酶（LDH）泄漏，并抑制活性氧（ROS）生成。蛋白质组学分析发现，人参皂苷处理后三羧酸循环（TCA cycle）相关通路显著下调，而核糖体生物合成、磷酸戊糖途径等被激活，提示其可能通过调节能量代谢发挥保护作用。
确定MDH2为关键靶点后，研究进入“反向垂钓”阶段。通过表达纯化重组MDH2蛋白，结合SPR和磁珠配体垂钓技术，从人参皂苷混合物中筛选出4种高亲和力成分：Rb1、Rd、Rf和Rg3。SPR动力学分析显示，Rb1与MDH2的结合亲和力最强（KD = 5.02 × 10-5M）。分子对接发现Rb1可嵌入MDH2的NAD+结合口袋，与Thr123、Pro99、Gly101等残基形成氢键。酶活性实验证实Rb1能以剂量依赖方式抑制MDH2活性，20 μM浓度下抑制率达40%。
综合研究结果，该论文得出以下重要结论：首先，NPs-Chip-配体垂钓策略成功克服了传统方法对复杂天然产物研究的局限性，首次系统性鉴定了人参皂苷与MDH2的互作关系；其次，MDH2作为线粒体TCA循环关键酶，其功能抑制可减少ROS生成，这为人参皂苷抗OGD/R损伤提供了全新分子机制解释；最后，发现Rb1为MDH2最强效抑制剂，为开发靶向能量代谢的功能性食品提供了科学依据。
讨论部分强调，该策略的优势在于保持天然产物混合物的完整性，避免单一成分研究可能遗漏的协同效应。虽然该方法目前适用于含羟基、氨基等亲核基团的化合物，但通过优化固定化方法，未来有望扩展至更多类别的天然产物。研究也指出局限性，如未考虑体内代谢转化，且MDH2抑制对能量代谢的长期影响需进一步评估。不过，这项研究为食品科学领域提供了一种可推广的系统生物学方法，有望加速从传统经验性食品向证据驱动型功能性食品的转变。
这项研究不仅解开了人参皂苷“如何起效”的谜题，更建立了一套普适性研究范式。当我们下次再端起那杯人参茶时，或许能更深刻地理解，这杯饮品中蕴藏的不仅是千年传统智慧，更有现代科学解码的精准分子对话。
