多酚類化合物結(jié)構(gòu)對其與蛋白相互作用影響研究進展

管勤昊，湯麗華，張亮亮，黃立新*，徐曼，劉義穩(wěn)

（1.中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所，生物質(zhì)化學(xué)利用國家工程實驗室，國家林業(yè)和草原局林產(chǎn)化學(xué)工程重點實驗室，江蘇省生物質(zhì)能源與材料重點實驗室，江蘇省林業(yè)資源高效加工利用協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210042；2.華僑大學(xué)先進碳轉(zhuǎn)化技術(shù)研究院，福建 廈門 361021；3.五峰赤誠生物科技股份有限公司，湖北 宜昌 443000）

多酚又名單寧，是植物中一種含有多個酚羥基化學(xué)物質(zhì)的統(tǒng)稱。其在植物與食品中含量豐富且種類繁多，具有抗氧化、抗病毒、抗腫瘤等功效，是多種藥物的前體物質(zhì)。天然多酚類化合物多數(shù)存在于木本植物中，在林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)中屬于植物提取物，是林產(chǎn)化學(xué)資源綜合利用的對象。天然多酚在植物體內(nèi)含量較高，在部分針葉類植物樹皮中多酚含量可高達20%～40%[1]。多種食品中也含有多酚類化合物，例如茶葉中富含以表沒食子兒茶素沒食子酸酯[（-）-epigallocatechin gallate，EGCG]為代表的兒茶素類化合物，咖啡中含有綠原酸、咖啡酸等咖啡?？鼘幩犷惢衔?，葡萄、花生、虎杖等植物中富含白藜蘆醇[2]。根據(jù)多酚類化合物化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可將其分為聚棓酸酯類（含水解單寧及其相關(guān)化合物）和聚黃烷醇類（含縮合單寧及其相關(guān)化合物）兩大基本類型[3]。

蛋白質(zhì)廣泛存在于各類肉類、蛋類、奶類及谷物等食品中，是人體所需六大營養(yǎng)素之一。研究證實，多酚類化合物可以通過氫鍵、疏水相互作用、π-π 堆積作用、靜電相互作用、范德華力等作用力與蛋白質(zhì)相互連接形成絡(luò)合物，改變蛋白質(zhì)構(gòu)象結(jié)構(gòu)，生成具有獨特生理特性的多酚-蛋白相互作用體系[4]。與蛋白質(zhì)作用后的多酚在胃腸道消化過程中不易被氧化與水解，其吸收程度、靶向遞送能力與生物活性得到了提高；結(jié)合多酚后的蛋白質(zhì)在抗氧化活性、乳化特性、凝膠特性等方面也具有更強功能性[5]。

大量研究已證實多酚與蛋白質(zhì)的結(jié)合，二者的復(fù)合物會對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能特性產(chǎn)生一系列影響，例如酶活性、蛋白質(zhì)抗氧化性、消化率等。多酚結(jié)構(gòu)會影響二者之間的共價與非共價相互作用，進而對多酚蛋白質(zhì)復(fù)合物的形成過程產(chǎn)生影響。植物多酚種類繁多，本文針對多酚類化合物與蛋白質(zhì)相互作用及其構(gòu)效關(guān)系進行綜述，以期為多酚藥理作用提供新的理論依據(jù)，為天然產(chǎn)物藥物研發(fā)提供理論指導(dǎo)。

1 多酚類化合物與蛋白質(zhì)相互作用

多酚-蛋白質(zhì)相互作用是多酚的特征反應(yīng)之一，是多酚被多方面應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前，多酚類化合物與蛋白質(zhì)相互作用機制包括非共價作用及共價作用，通常非共價相互作用是多酚類化合物與蛋白質(zhì)之間的主要作用力。

1.1 非共價相互作用

常見的多酚類化合物與蛋白質(zhì)非共價相互作用類型有氫鍵、范德華力與疏水相互作用等。氫鍵是一種于氫供體A-H 鍵偶極正端與受體B 相關(guān)偶極負(fù)端之間形成的靜電吸引[6]。多酚類化合物是一種天然的氫供體，其酚羥基端可以與氨基酸殘基與羰基等含氧基團、巰基二硫鍵等含硫基團及含氮基團等多種蛋白位點形成氫鍵。多酚-蛋白質(zhì)分子間氫鍵的形成可以增強蛋白質(zhì)穩(wěn)定性與多酚類化合物溶解性，同時有助于提升多酚-蛋白質(zhì)納米顆粒的穩(wěn)定性，使其具有更加優(yōu)良的包封與遞送能力，通過分子間氫鍵構(gòu)建的蛋白質(zhì)-多酚核殼結(jié)構(gòu)自組裝納米顆?？梢杂行嵘喾釉谀c胃中的消化程度與生物利用率[7]。范德華力是一種分子間相互作用力，主要來源于分子間瞬時偶極矩相互耦合產(chǎn)生的靜電吸引作用[8]。多酚-蛋白質(zhì)相互作用體系中范德華力相關(guān)信息可以通過熱力學(xué)參數(shù)計算與分子對接獲得。通常，范德華力強度弱于氫鍵，范德華力的存在可以進一步增強多酚-蛋白質(zhì)相互作用能力，同時協(xié)助氫鍵改善蛋白質(zhì)構(gòu)象及凝膠特性等多種生理特性[9]。疏水相互作用是由疏水基團彼此靠近聚集以減小與水接觸面積的分子間作用力。多酚類化合物中苯環(huán)可以與蛋白質(zhì)中烷基等疏水基團發(fā)生疏水相互作用，導(dǎo)致蛋白質(zhì)構(gòu)象改變[10]。通常，非共價相互作用在多酚-蛋白質(zhì)體系中不會單獨存在，多種非共價相互作用共同促進了二者的相互作用。

姜黃素可以通過非共價作用與大豆分離蛋白通過氫鍵與疏水相互作用形成納米顆粒，與分散于水中的姜黃素相比，姜黃素-大豆分離蛋白絡(luò)合物的溶解性提升了98 000 倍以上，較大程度地提升了姜黃素的儲存穩(wěn)定性，同時大豆分離蛋白的表面疏水性與ζ 電位均呈現(xiàn)下降趨勢[11]。與EGCG 發(fā)生非共價相互作用的大豆分離蛋白，其α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲含量增加、β-折疊含量減少，這表明EGCG 的加入使蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生了變化；同時非共價相互作用能夠提升蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性與消化率；在非共價交聯(lián)情況下，EGCG和大豆分離蛋白可以形成聚合物網(wǎng)絡(luò)，其中EGCG 作為“橋梁”連接蛋白質(zhì)，隨EGCG 濃度升高交聯(lián)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定[12]。

多酚的羥基與苯環(huán)結(jié)構(gòu)可以與蛋白質(zhì)或多肽分子的多種基團發(fā)生非共價相互作用，從而改變多酚與蛋白質(zhì)的相關(guān)特性。非共價相互作用是多酚蛋白質(zhì)相互作用的重要驅(qū)動力，蛋白質(zhì)中脯氨酸殘基含量與多酚類化合物結(jié)構(gòu)是影響多酚蛋白質(zhì)相互作用體系的重要因素。

1.2 共價相互作用

多酚與蛋白質(zhì)共價相互作用由醌或半醌與蛋白質(zhì)親核基團反應(yīng)形成。在過渡金屬元素離子、堿性條件、酶催化等情況下，多酚類化合物的鄰苯二酚結(jié)構(gòu)中鄰位酚羥基易被氧化為醌類物質(zhì)。醌類化合物是一種很強的親電試劑，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)中存在親核基團，例如巰基、氨基等，二者可以通過邁克爾加成反應(yīng)形成共價交聯(lián)[13]。其中，巰基是一種十分容易與醌類化合物發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)的基團，巰基數(shù)量可以作為共價相互作用發(fā)生程度的表征指標(biāo)之一[14]。

兒茶素類化合物經(jīng)過氧化生成兒茶素醌類化合物，該醌類化合物可以在2′-、5′-或6′-位置與肌原纖維蛋白中肌球蛋白重鏈與肌動蛋白的巰基發(fā)生加成反應(yīng)，引起蛋白質(zhì)聚合；在丙二醛等氧化劑存在的情況下，兒茶素類化合物可以改善由氧化劑引起的凝膠劣化現(xiàn)象，減輕氧化劑誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激作用；具有3 個相鄰酚羥基的兒茶素在氧化為醌類化合物并與蛋白質(zhì)形成加成產(chǎn)物后，剩余兩個鄰位酚羥基可以發(fā)生進一步氧化，與蛋白質(zhì)形成二巰基-兒茶素加成產(chǎn)物，引起蛋白質(zhì)更大程度的聚合[15]。與非共價相互作用相似，共價相互作用也可以改善多酚類化合物的水溶性與抗氧化性，槲皮素與兔肌原纖維蛋白形成加成產(chǎn)物后，其溶解度提升了15 倍，同時加成產(chǎn)物相較于單一蛋白質(zhì)具有更高的熱穩(wěn)定性；形成加成產(chǎn)物后，兔肌原纖維蛋白的凝膠特性顯著提升，酰胺I 帶與酰胺II 帶均發(fā)生變化，表示與槲皮素共價交聯(lián)后肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；同時，槲皮素還可以通過與肌原纖維蛋白側(cè)鏈基團相互作用改善羥基自由基對于肌原纖維蛋白的氧化，槲皮素-肌原纖維蛋白復(fù)合物的凝膠特性與持水能力均有較大提升[16-17]。多項研究證實，多酚-蛋白質(zhì)共價交聯(lián)產(chǎn)物會使蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化，引起蛋白質(zhì)聚集，但同時提升蛋白質(zhì)抗氧化能力與凝膠特性，這可能是由于醌類化合物中苯環(huán)引起蛋白質(zhì)微環(huán)境改變。

1.3 多酚類化合物與蛋白質(zhì)相互作用研究方法

多酚類化合物與蛋白質(zhì)相互作用可以引起多酚與蛋白質(zhì)的多種特性發(fā)生改變，目前主要基于光譜學(xué)方法對其相互作用進行表征與研究，此外，熱力學(xué)分析、電泳分析等方式也是常用的分析手段。熒光光譜是一種針對分子微環(huán)境進行分析的技術(shù)，針對蛋白質(zhì)的熒光光譜主要集中于對其內(nèi)源性色氨酸熒光的研究，蛋白質(zhì)中色氨酸殘基可以在激發(fā)波長280 nm 下引發(fā)熒光，可以根據(jù)其內(nèi)源性熒光強度判斷多酚類化合物與蛋白質(zhì)相互作用[18]。紫外-可見光光譜可以表征多酚對于蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的影響，圓二色光譜可以觀測蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的改變，傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)T-IR）可以根據(jù)位于1 600～1 700 cm-1的酰胺Ⅰ帶、1 500～1 600 cm-1的酰胺Ⅱ帶和1 220～1 330 cm-1的酰胺Ш 帶判斷蛋白質(zhì)構(gòu)象及二級結(jié)構(gòu)改變，此外，動態(tài)光散射、電泳光散射等方法也常用于分析多酚與蛋白質(zhì)之間相互作用[19]。除光譜分析外，原子力顯微鏡、掃面電子顯微鏡、等溫滴定量熱儀等分析方法也常用于多酚-蛋白質(zhì)相互作用體系分析。

2 多酚類化合物結(jié)構(gòu)對其與蛋白相互作用的影響

多酚類化合物種類繁多，其與蛋白質(zhì)相互作用的構(gòu)效關(guān)系是食品、醫(yī)藥領(lǐng)域研究的重點。多酚類化合物結(jié)構(gòu)對多酚-蛋白相互作用體系影響研究可以為多酚改善蛋白質(zhì)多種特性提供理論指導(dǎo)。植物多酚按照結(jié)構(gòu)可以分為黃酮類、芪類、酚酸類和木酚素類化合物等幾大類別，由于木酚素類化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜且多數(shù)以二聚體形式存在，其結(jié)構(gòu)對蛋白質(zhì)相互作用影響研究較少，故本文主要對前3 種化合物展開論述。兒茶素類化合物作為茶多酚的主要構(gòu)成成分，是一種十分重要的黃酮類化合物。

2.1 酚酸類化合物結(jié)構(gòu)對其與蛋白相互作用的影響

酚酸是一類含有羧基的多酚類化合物，廣泛存在于蔬菜、水果及茶中，具有抗氧化、抗菌、抗炎等多種生物活性[20]。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，可以將酚酸分為苯甲酸型衍生物（C6-C1型）及肉桂酸型衍生物（C6-C3型）。幾種常見酚酸類化合物結(jié)構(gòu)式見圖1。

圖1 常見酚酸類化合物結(jié)構(gòu)式Fig.1 Structural formulas of common phenolic acid compounds

不同酚酸與蛋白質(zhì)相互作用強度取決于其分子結(jié)構(gòu)。在不同酚酸與β-酪蛋白相互作用研究中，不同酚酸對β-酪蛋白相互作用大小為咖啡酸＞綠原酸＞阿魏酸＞沒食子酸＞3，4-二羥基苯甲酸＞丁香酸[21]?？梢钥闯?，肉桂酸型衍生物與β-酪蛋白的相互作用能力強于苯甲酸型衍生物，同時酚羥基數(shù)量會較大程度影響酚酸與蛋白質(zhì)相互作用能力、甲基化會降低酚酸與蛋白質(zhì)相互作用能力；在上述酚酸與β-酪蛋白相互作用過程中，疏水作用力與靜電相互作用是主要驅(qū)動力，同時酚酸的存在會改變蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)與表面疏水性[21]。寧珍珍[22]對酚酸結(jié)構(gòu)對卵清蛋白相互作用特性進行了研究，結(jié)果表明，羥基數(shù)量越少的酚酸擁有更強的促進卵清蛋白起泡能力，這是由于羥基與卵清蛋白相互作用力越弱，卵清蛋白保留的柔性結(jié)構(gòu)越多，有利于卵清蛋白在攪打過程中發(fā)泡；同時，酚酸鄰位酚羥基對卵清蛋白的發(fā)泡能力促進作用最強，間位酚羥基次之，對位酚羥基最弱，這說明對位酚羥基可以與卵清蛋白形成較大的作用力。

酚酸類化合物常作為添加劑用于面制品中以改善面制品的生理功效，故其與面筋蛋白的相互作用研究可以為酚酸類食品添加劑的開發(fā)提供指導(dǎo)[23]。研究表明，酚酸類化合物與面筋蛋白相互作用過程中，面筋蛋白穩(wěn)定性會受到影響，苯甲酸型衍生物可以引起面筋蛋白β-折疊結(jié)構(gòu)改變，同時肉桂酸型衍生物會干擾蛋白質(zhì)分子內(nèi)與分子間氫鍵的形成，導(dǎo)致蛋白質(zhì)出現(xiàn)異常折疊并形成聚集結(jié)構(gòu)，酚酸導(dǎo)致的蛋白質(zhì)中二硫鍵破壞與蛋白質(zhì)微環(huán)境改變可能是出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因；拉曼光譜表明4-OH 的存在會使面筋蛋白酰胺Ⅰ帶出現(xiàn)特征性折疊，同時酚羥基數(shù)量會對面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，部分連三酚羥基羧酸會破壞蛋白質(zhì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)導(dǎo)致更大程度的聚集與無序結(jié)構(gòu)；肉桂酸型衍生物由于存在額外雙鍵結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致面團更快地發(fā)生破裂，這表明肉桂酸型衍生物可以與面筋蛋白產(chǎn)生更強的相互作用；同時，當(dāng)與面筋蛋白相互作用時，肉桂酸型衍生物可以通過非共價相互作用結(jié)合于面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)，而苯甲酸型衍生物會通過疏水相互作用結(jié)合于面筋蛋白疏水空腔中，在面制品制作過程中與面筋蛋白競爭游離水分；含有甲氧基的酚酸可以更大程度地影響蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致面筋蛋白中色氨酸殘基被包埋，這可能會影響面制品的多種特性[24]。

酚酸類化合物結(jié)構(gòu)對其與蛋白相互作用影響見表1。

表1 酚酸類化合物結(jié)構(gòu)對多酚-蛋白質(zhì)相互作用影響Table 1 Effect of phenolic acid structures on polyphenol-protein interactions

酚酸類化合物的結(jié)構(gòu)會對其與蛋白質(zhì)相互作用能力產(chǎn)生較大影響，其中，相較于苯甲酸型衍生物，肉桂酸型衍生物具有與蛋白質(zhì)更強的相互作用能力，同時甲基化、較少的羥基數(shù)量、鄰位酚羥基結(jié)構(gòu)會減弱酚酸類化合物與蛋白質(zhì)間相互作用力，從而使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更小的變化，因此當(dāng)需要更大程度保留蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)時，該類酚酸類化合物應(yīng)當(dāng)被重點考慮。

2.2 黃酮類化合物結(jié)構(gòu)對其與蛋白相互作用影響

黃酮類化合物通常是指以2-苯基色原酮為母核而衍生出的一系列化合物。黃酮類化合物整體由兩個苯環(huán)和中間的三碳原子橋連接組成，可以簡稱為C6-C3-C6結(jié)構(gòu)。根據(jù)C3結(jié)構(gòu)的不同，黃酮類化合物可以被分為黃酮類、黃酮醇類、黃烷酮類、查爾酮類等，其中查爾酮類化合物是唯一一種C3位置開環(huán)的黃酮類化合物[33]。作為一種天然產(chǎn)物，黃酮類化合物具有豐富的生理功能，可以清除體內(nèi)自由基、抗氧化、增強免疫、抗菌、抗腫瘤，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域[34]。黃酮類化合物種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對其影響蛋白質(zhì)相互作用的構(gòu)效關(guān)系研究一直是天然產(chǎn)物化學(xué)領(lǐng)域研究的重點。常見黃酮類化合物母核結(jié)構(gòu)式見圖2。

圖2 常見黃酮類化合物母核結(jié)構(gòu)式Fig.2 Structural formulas of common flavonoid parent nuclei

在對幾種黃酮類化合物的研究中發(fā)現(xiàn)，黃酮A、B、C 環(huán)羥基化可以明顯影響黃酮類化合物對醛糖還原酶的抑制能力，幾種A、B、C 環(huán)羥基化黃酮IC50由小到大順序為6-羥基黃酮（6-OH）＜黃芩素（5，6，7-OH）＜木犀草素（5-，7-，3'-，4'-OH）＜芹菜素（5-，7-，4'-OH）＜槲皮素（3-，5-，7-，3'-，4'-OH）＜山奈酚（3-，5-，7-，4'-OH）＜白楊素（5-，7-OH）＜5-羥基黃酮（5-OH）＜高良姜素（3-，5-，7-OH）＜非瑟酮（3-，7-，3'-，4'-OH）＜7-羥基黃酮（7-OH）＜黃酮＜黃酮醇（3-OH）[35-37]，可以看出，A 環(huán)5-、A 環(huán)6-、A 環(huán)7-、B 環(huán)3'-、B 環(huán)4'-羥基化可以增強黃酮類化合物對醛糖還原酶的抑制能力，B 環(huán)5'-、C 環(huán)3-羥基化會降低對醛糖還原酶的抑制能力，同時，隨羥基數(shù)量增多，黃酮類化合物通過氫鍵與醛糖還原酶相互作用能力增加。針對α-葡萄糖苷酶的抑制試驗也可以得到相似結(jié)論，不同黃酮類化合物對α-葡萄糖苷酶抑制能力由大到小為黃芩素（5，6，7-OH）＞白楊素（5-，7-OH）＞木犀草素（5-，7-，3'-，4'-OH）＞漢黃芩素（5-，7-OH-8-OCH3）＞6-羥基黃酮（6-OH）＞芹菜素（5-，7-，4'-OH）＞高車前素（5-，7-，4'-OH）＞7-羥基黃酮（7-OH）＞香葉木素（5-，7-，3'-OH）＞7，8-雙羥基黃酮（7-，8-OH）＞5-羥基黃酮（5-OH）＞黃酮[35-37]，A環(huán)5-、A 環(huán)6-、A 環(huán)7-、B 環(huán)3'-、B 環(huán)4'-羥基存在可以顯著提升黃酮類化合物抑制α-葡萄糖苷酶能力，同時A 環(huán)8-羥基對黃酮類化合物抑制α-葡萄糖苷酶能力沒有明顯影響，對比A 環(huán)和B 環(huán)還可以得出，相較于B 環(huán)羥基化，A 環(huán)羥基化對黃酮類化合物抑制α-葡萄糖苷酶能力具有更大的促進能力。有研究表明，黃酮類化合物A 環(huán)、B 環(huán)羥基的引入可以增加黃酮類化合物與蛋白質(zhì)相互作用，增強黃酮類化合物與蛋白質(zhì)間氫鍵數(shù)量與強度，這可能是羥基化增強酶抑制能力的原因[35]。

甲基化、甲氧基化、糖基化是3 種黃酮類化合物常見的功能基團，其結(jié)構(gòu)對黃酮類化合物性質(zhì)也存在一定影響。研究表明，A 環(huán)5-甲基化與甲氧基化、A 環(huán)6-甲基化、A 環(huán)7-甲基化、A 環(huán)8-甲基化、B 環(huán)3'-甲基化與甲氧基化、AB 環(huán)糖基化會降低黃酮類化合物對醛糖還原酶的抑制能力，而A 環(huán)6-甲氧基化、A 環(huán)7-甲氧基化可以增強黃酮類化合物對醛糖還原酶的抑制能力。A 環(huán)8-、B 環(huán)3'-、4'-甲氧基化會增加黃酮類化合物抑制α-葡萄糖苷酶能力。甲基化與甲氧基化過程中引入疏水基團，可以降低黃酮類化合物整體親水性，使其更容易與蛋白質(zhì)疏水空腔結(jié)合形成疏水相互作用，從而改變黃酮類化合物與蛋白質(zhì)相互作用能力[35-37]。此外，黃酮類化合物的糖基化會顯著降低其與蛋白質(zhì)的結(jié)合常數(shù)，導(dǎo)致更弱的酶抑制作用與蛋白質(zhì)相互作用能力，引入糖苷結(jié)構(gòu)后黃酮類化合物分子結(jié)構(gòu)增大，其與蛋白質(zhì)相互作用過程中會受到更大的空間位阻作用，降低其與蛋白質(zhì)的非共價相互作用，導(dǎo)致糖基化黃酮具有較弱的與蛋白質(zhì)相互作用[38]。

黃酮類化合物結(jié)構(gòu)對其與蛋白相互作用影響見表2。黃酮類化合物被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥領(lǐng)域，了解其結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)相互作用間關(guān)系有助于對其結(jié)構(gòu)優(yōu)化，從而有針對性地開發(fā)出更多保健品與藥物。

表2 黃酮類化合物結(jié)構(gòu)對多酚蛋白質(zhì)相互作用影響Table 2 Effect of flavonoid structures on polyphenol-protein interactions

2.3 兒茶素類化合物結(jié)構(gòu)對其與蛋白相互作用影響

兒茶素是從茶葉中提取得到的黃酮類化合物，具有多種生理活性[46]。兒茶素具有優(yōu)越的抗氧化活性，其抗氧化能力約為常用抗氧化劑L-抗壞血酸的100 倍，被廣泛應(yīng)用于食品加工領(lǐng)域，例如酸奶加工過程中茶多酚的添加可以改善酸奶的質(zhì)構(gòu)特性同時提升其風(fēng)味[47]。兒茶素還具有抗腫瘤、抑菌、預(yù)防心血管疾病等生理活性，是一類具有豐富功能的多酚類化合物[48]。

常見兒茶素結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 常見兒茶素類化合物結(jié)構(gòu)式Fig.3 Structural formulas of common catechins

由圖3 可以看出，不同兒茶素結(jié)構(gòu)差異主要體現(xiàn)在3 個方面，B 環(huán)羥基數(shù)量、C 環(huán)羥基的立體異構(gòu)及C環(huán)羥基連接沒食子?；Y(jié)構(gòu)。光譜數(shù)據(jù)表明，兩種兒茶素結(jié)合β-乳球蛋白能力大小為EGCG＞EGC，且相互作用能力會受pH 值影響，低pH 值下兒茶素具有更強的與β-乳球蛋白相互作用能力；EGCG、EGC、ECG、EC 均通過單一位點與β-乳球蛋白相互作用，同時均通過靜態(tài)淬滅方式淬滅β-乳球蛋白內(nèi)源性熒光，兒茶素的加入會使β-乳球蛋白二級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，且二級結(jié)構(gòu)改變能力與相互作用能力趨勢相同，同時相互作用方式?jīng)]有發(fā)生改變；沒食子?；赡苁菍?dǎo)致EGCG對β-乳球蛋白高相互作用能力的原因[49-50]。兒茶素結(jié)合α-酪蛋白與β-酪蛋白結(jié)合能力也遵循相同的大小順序，即EGCG＞EGC＞EC≈C，4 種兒茶素都通過疏水相互作用與氫鍵與α-酪蛋白和β-酪蛋白發(fā)生相互作用，同時導(dǎo)致蛋白質(zhì)α-螺旋和β-折疊結(jié)構(gòu)減少與β轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)增加，這說明沒食子?；瑯涌梢源龠M兒茶素與α-酪蛋白和β-酪蛋白相互作用，同時羥基數(shù)量也是影響兒茶素與蛋白質(zhì)相互作用能力的因素之一[51]。

兒茶素類化合物結(jié)構(gòu)對其與蛋白相互作用影響見表3。兒茶素中沒食子?；Y(jié)構(gòu)與羥基數(shù)量是影響兒茶素類化合物與蛋白質(zhì)相互作用性能的決定因素，當(dāng)研究兒茶素與蛋白質(zhì)相互作用相關(guān)活性時，上述兩種結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是被重點關(guān)注的對象，在兒茶素類化合物化學(xué)修飾過程中，沒食子?；c羥基也是值得注意的重要基團。

2.4 芪類化合物結(jié)構(gòu)對其與蛋白相互作用影響

芪類化合物主要指存在二苯乙烯母核或其聚合物的一類天然產(chǎn)物，在植物中分布有限，主要存在于木質(zhì)部的薄壁細(xì)胞中，在花生、桑樹與葡萄皮中有分布[56]。常見芪類化合物結(jié)構(gòu)式見圖4。芪類化合物具有多種生理功效，例如抗氧化、抗病毒、抗癌等[57]。研究表明，芪類化合物羥基化會降低其與胎牛血清蛋白相互作用能力，糖基化與甲氧基化可以增強芪類化合物穩(wěn)定性及其與蛋白質(zhì)相互作用能力。同時，芪類化合物-蛋白質(zhì)復(fù)合物可以增強芪類化合物的抗氧化能力，使其穩(wěn)定性增強[58-59]。

3 結(jié)論與展望

多酚類化合物作為一種重要的天然產(chǎn)物，其與蛋白質(zhì)相互作用的構(gòu)效關(guān)系一直是天然產(chǎn)物化學(xué)領(lǐng)域研究的重要方向。其中，酚酸類、黃酮類化合物結(jié)構(gòu)影響其與蛋白質(zhì)相互作用機制已經(jīng)被廣泛研究，芪類、木酚素類化合物相關(guān)研究仍較少。多酚類化合物與蛋白質(zhì)相互作用的構(gòu)效關(guān)系研究可以推動醫(yī)藥、食品領(lǐng)域有目的性地尋找目標(biāo)化合物，為其提供理論指導(dǎo)。在醫(yī)藥領(lǐng)域，多酚的抗氧化和抗炎作用已經(jīng)得到了廣泛關(guān)注，并且已被證明可以預(yù)防多種疾病。在食品領(lǐng)域，多酚類化合物作為一種天然的營養(yǎng)物質(zhì)，其與蛋白質(zhì)相互作用機制的研究有助于提高食品的營養(yǎng)價值，并開發(fā)出更加健康、營養(yǎng)的食品。因此，加強對多酚類化合物與蛋白質(zhì)相互作用的構(gòu)效關(guān)系研究，對于推動天然產(chǎn)物化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，提高醫(yī)藥和食品領(lǐng)域的相關(guān)研究水平具有重要意義。

然而，目前對于多酚類化合物結(jié)構(gòu)對其與蛋白質(zhì)相互作用影響的研究仍存在一些問題，該領(lǐng)域未來研究方向應(yīng)著眼于以下幾點。首先，目前研究多局限于天然多酚類化合物，而對經(jīng)過化學(xué)修飾的多酚類化合物尚待研究。經(jīng)過化學(xué)修飾的多酚類化合物結(jié)構(gòu)更加多樣，對構(gòu)效關(guān)系的體現(xiàn)更加明顯。未來的研究應(yīng)該更加關(guān)注經(jīng)過化學(xué)修飾的多酚類化合物。第二，目前大部分研究僅僅局限于小分子酚類化合物，而較大分子酚類化合物往往不是研究者們考慮的對象。然而，自然界中往往存在許多結(jié)構(gòu)可歸納的多酚類化合物，例如多沒食子酰葡萄糖、單寧酸與常見提取物單寧之間相差數(shù)個葡萄糖苷及沒食子?；?，研究其與蛋白質(zhì)的相互作用可以揭示大分子多酚與蛋白質(zhì)相互作用機制，具有一定現(xiàn)實意義。第三，目前多酚類化合物與蛋白質(zhì)相互作用構(gòu)效關(guān)系研究較多地局限于體外試驗，而該構(gòu)效關(guān)系真正發(fā)揮作用的體內(nèi)實驗研究相對較少。使用小鼠對構(gòu)效關(guān)系進行體內(nèi)驗證應(yīng)當(dāng)是今后的研究重點，將體外實驗結(jié)果復(fù)現(xiàn)于體內(nèi)實驗、通過體外實驗指導(dǎo)體內(nèi)實驗、通過體內(nèi)實驗進一步驗證體外實驗，從而進一步將某類構(gòu)效關(guān)系擴展至臨床層面是目前該研究領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)考慮的方向。

綜上所述，多酚類化合物作為一類重要的生物活性物質(zhì)，在其與蛋白質(zhì)相互作用構(gòu)效關(guān)系的研究方面具有廣泛的應(yīng)用前景。通過深入研究多酚類化合物與蛋白質(zhì)相互作用的構(gòu)效關(guān)系，可以為相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用提供指導(dǎo)和支持?？梢灶A(yù)測，該研究在食品、醫(yī)藥、生物領(lǐng)域?qū)袕V闊前景，成為推動天然產(chǎn)物活性物質(zhì)發(fā)展的強勁動力。