在分子对接和CAVER通道分析框架下评估Salvia heldreichiana的植物化学成分、抗氧化活性和酶抑制潜力

《ChemistryOpen》：Evaluation of the Phytochemical Composition, Antioxidant Activity, and Enzyme Inhibitory Potential of Salvia heldreichiana Within the Framework of Molecular Docking and CAVER Tunnel Analysis

　　

药用植物广泛应用于传统医学，鼠尾草属（Salvia）物种在土耳其民间医学中占有重要地位。本研究综合评估了Salvia heldreichiana的植物化学成分、抗氧化潜力、酶抑制活性、分子对接及CAVER通道特性。高效液相色谱（HPLC）分析鉴定出4-羟基苯甲酸、迷迭香酸、对香豆酸和白杨素为主要生物活性成分。提取物表现出高总酚含量和显著的DPPH自由基清除活性，表明其具有强抗氧化潜力。气相色谱-质谱联用（GC–MS）分析显示挥发油成分主要为1,8-桉叶素、α-蒎烯和对伞花烃。甲醇提取物还对乙酰胆碱酯酶和酪氨酸酶表现出可测量的抑制活性，提示其在神经保护和皮肤病学应用方面的潜在意义。分子对接结果表明，迷迭香酸和白杨素对所选蛋白靶标（包括1ACJ、2Y9X和3NVY）显示出强结合亲和力。此外，CAVER分析揭示了连接活性位点与蛋白表面的连续且结构可行的通道，支持配体迁移的合理性。总体而言，研究结果表明，S. heldreichiana因其丰富的酚类组成和生物活性特性，可能成为针对氧化应激相关及酶相关疾病的辅助治疗中具有前景的天然来源。

**论文解读：Salvia heldreichiana的植物化学、抗氧化及酶抑制潜力——基于分子对接与CAVER通道分析的综合评估**

### 研究背景与目的

活性氧（ROS）与活性氮（RNS）在正常细胞代谢及环境因素作用下持续生成，导致氧化应激，而大脑因高耗氧量和有限的抗氧化防御系统尤其易受氧化损伤，氧化应激是神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）的重要诱因。目前阿尔茨海默病的药物治疗主要依赖乙酰胆碱酯酶（AChE）抑制剂（如多奈哌齐、加兰他敏）和N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体拮抗剂，但疗效随时间递减。植物来源的天然抗氧化剂因能中和自由基并保护神经完整性而受到广泛关注。鼠尾草属（Salvia）在土耳其民间医学中应用广泛，且具有显著的抗氧化、抗菌及细胞毒性活性，但Salvia heldreichiana的全面植物化学特征、酶抑制机制及配体迁移通道尚未被系统研究。为此，研究人员开展了本研究，旨在评估S. heldreichiana甲醇提取物的抗氧化能力、AChE与酪氨酸酶（Tyr）抑制活性，并通过HPLC和GC–MS解析其化学成分，结合分子对接和CAVER通道分析探讨活性成分与靶酶的作用机制。该研究发表在《ChemistryOpen》。

### 主要技术方法

研究人员于2024年7月在土耳其梅尔辛省塔尔苏斯地区（C4网格；S. Do?u 3113）采集了S. heldreichiana标本，经标准方法干燥粉碎后以甲醇进行静态浸提（1:10 w/v，72 h，室温避光）。采用高效液相色谱-二极管阵列检测（HPLC-DAD）定量分析酚类化合物，使用两根ACE 5 C₁₈反相色谱柱（250×4.6 mm，5 μm），分别以乙腈/1.5%乙酸和甲醇/1.5%乙酸为流动相进行梯度洗脱。采用固相微萃取（SPME）结合气相色谱-质谱联用（GC–MS）（HP-5 MS色谱柱，氦气载气，EI 70 eV）鉴定挥发成分。通过DPPH自由基清除实验测定抗氧化活性（IC₅₀），以Folin-Ciocalteu法测定总酚含量（TPC）。基于Ellman法测定AChE抑制活性（以乙酰硫代胆碱碘化物为底物，加兰他敏为阳性对照），采用改进的多巴色素法（以L-DOPA为底物，曲酸为阳性对照）测定酪氨酸酶抑制活性。利用CAVER Analyst软件对蛋白结构（PDB ID: 1ACJ、2Y9X、3NVY）进行隧道分析，参数设置：最小探针半径0.9 ?，壳深4，壳半径3，聚类阈值3.5。使用AutoDock Vina算法将主要化合物（α-蒎烯、对伞花烃、1,8-桉叶素、4-羟基苯甲酸、迷迭香酸、白杨素）对接至靶蛋白活性位点，结合自由能（ΔG）及交互模式（氢键、π-π堆积、π-烷基接触等）被系统评估。

### 研究结果

#### 2.1 HPLC定量植物化学分析结果
HPLC-DAD分析显示，S. heldreichiana甲醇提取物中酚酸以4-羟基苯甲酸（1661.2 mg/L）含量最高，其次为迷迭香酸（1267.9 mg/L）、对香豆酸（697.9 mg/L）和焦性没食子酸（621.5 mg/L）；香草酸、咖啡酸、丁香酸和绿原酸为中等浓度，没食子酸、阿魏酸、白藜芦醇和橄榄苦苷未检出。类黄酮中白杨素（719.6 mg/L）含量最高，表儿茶素（429.9 mg/L）和儿茶素（192.8 mg/L）次之，芦丁、杨梅素、槲皮素、黄芩苷和芹菜素含量较低。该结果表明S. heldreichiana富含特定酚酸和类黄酮。

#### 2.2 GC–MS挥发成分分析
GC–MS共鉴定出31种挥发性化合物，主要成分为桉叶油醇（1,8-桉叶素，34.007%）、1R-α-蒎烯（20.637%）和对伞花烃（16.065%）。其它单萜类（L-β-蒎烯、γ-松油烯、隐酮、(+)-2-莰酮）含量中等，倍半萜（大牻牛儿烯D、反式-卡拉烯）和二萜（阿松香三烯）含量较低。挥发成分以单萜烃和含氧单萜为主导，呈现桉叶油醇-α-蒎烯化学型特征。

#### 2.3 抗氧化活性与酶抑制
DPPH实验显示提取物IC₅₀为0.26±0.03 mg/mL，TPC为498.8±82.4 mg GAE/g提取物，表明其具有强自由基清除能力且与酚类含量相关。酶抑制实验中，提取物对AChE的IC₅₀为7.97±0.54 mg/mL，对酪氨酸酶的IC₅₀为8.69±1.35 mg/mL，虽弱于阳性对照（加兰他敏IC₅₀=1.04±0.48 mg/mL；曲酸IC₅₀=0.32±0.04 mg/mL），但作为粗提物仍显示出可测量的抑制活性，推测其与迷迭香酸、白杨素等成分的协同作用有关。

#### 2.4 CAVER隧道与分子对接分析
CAVER分析在三种靶蛋白（1ACJ、2Y9X、3NVY）中均识别出从活性位点延伸至蛋白表面的连续且几何可行的主隧道。其中，2Y9X隧道最短（Avg_L=1.93 ?）且瓶颈半径最大（Avg_BR=1.86 ?），平均吞吐量最高（0.932），表明配体迁移受限最小；1ACJ隧道较长（10.71 ?），吞吐量0.749；3NVY隧道居中（5.92 ?，吞吐量0.820）。分子对接显示，迷迭香酸对1ACJ（AChE）结合最紧密（ΔG=-10.2 kcal/mol），白杨素对2Y9X（酪氨酸酶）和3NVY（黄嘌呤氧化酶）结合最有利（ΔG分别为-7.6和-9.9 kcal/mol）。其余化合物（4-羟基苯甲酸、对伞花烃、α-蒎烯、桉叶油醇）结合能较弱（-4.4至-7.4 kcal/mol）。残基相互作用分析显示，迷迭香酸在1ACJ中与TRP84、TYR334、TRP432等残基通过氢键、π-π堆积等非共价作用结合；白杨素在2Y9X中与HIS61、HIS85、HIS94等形成氢键和π-π T形作用；在3NVY中与ARG880、THR1010、PHE914等多残基形成短程氢键和疏水接触。

### 讨论与结论

讨论部分指出，本研究结果与文献报道一致：迷迭香酸为Salvia属主要酚酸，桉叶油醇和α-蒎烯为挥发性主成分，DPPH活性与TPC呈正相关。S. heldreichiana的AChE抑制作用虽弱于标准抑制剂，但提示其在神经保护方面的潜力；酪氨酸酶抑制活性则暗示其在皮肤病学（如黑色素沉着）中的应用可能。CAVER分析验证了配体从活性位点向蛋白表面迁移的结构可行性，分子对接进一步揭示了迷迭香酸和白杨素作为最强结合剂的分子基础。结论部分（由研究人员翻译）：本研究证明，S. heldreichiana具有丰富的酚类植物化学组成和显著的生物活性，并得到实验与计算结果的共同支持。HPLC分析显示4-羟基苯甲酸、迷迭香酸、对香豆酸、焦性没食子酸和白杨素的高含量，这很可能解释观察到的强抗氧化活性（DPPH IC₅₀=0.26±0.03 mg/mL；TPC=498.8±82.4 mg GAE/g提取物）。GC–MS分析确认了以桉叶油醇、α-蒎烯和对伞花烃为主的单萜主导挥发成分谱。提取物对AChE和酪氨酸酶表现出可测量的抑制活性，提示其神经保护和皮肤病学应用潜力。CAVER分析验证了所有靶蛋白中存在结构可及的通道，支持配体迁移的可行性。分子对接将迷迭香酸和白杨素鉴定为最强的结合剂，尤其对1ACJ和3NVY，具有有利的结合能和相互作用轮廓。总体而言，植物化学组成、体外生物活性与计算分析之间的一致性凸显了S. heldreichiana作为生物活性化合物天然来源的前景，值得进一步的药理学研究。