4种Keggin型磷钼酸盐对蘑菇酪氨酸酶活性和黑色素生成的抑制及抗氧化作用

doi:10.7503/cjcu20210527

摘要/Abstract

摘要：

合成并表征了4种过渡金属钒取代的Keggin型磷钼酸盐Na₃₊_nPMo_12-_nV_nO₄₀(PMo_12-_nV_n)(n=2, 3, 4, 5). 酶动力学实验结果表明, 4种多酸对酪氨酸酶的抑制类型为可逆的混合型抑制, 过渡金属钒取代的个数会影响酪氨酸酶的抑制效果. 当所加酶量为500 U/mL时, PMo₁₀V₂, PMo₉V₃, PMo₈V₄和PMo₇V₅对酪氨酸酶的半抑制率(IC₅₀)分别为(7.046±0.506), (12.128±0.574), (12.362±0.802)和(9.860±1.490) mmol/L. 分子对接研究表明，化合物与酪氨酸酶之间主要存在氢键和范德华力. 细胞实验结果表明, 在0~200 μmol/L范围内, 4种多酸未对B16黑素瘤细胞产生细胞毒性, 且能显著抑制黑色素的生成. 此外, 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)与2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)自由基清除实验显示， 4种多酸具有良好的抗氧化能力, 清除DPPH自由基能力优于ABTS.

关键词: 多金属氧酸盐, 酪氨酸酶, 酶动力学, 分子对接, 黑色素, 抗氧化

Abstract:

Four kinds of transition metal V substituted Keggin type phosphomolybdate Na₃₊_nPMo_12-_nVnO₄₀（abbreviated as PMo_12-_nV_n）（n=2， 3， 4， 5） were synthesized and characterized. The kinetic enzymatic method suggested that the inhibition type of four compounds on tyrosinase was reversible mixed inhibition， and the number of transition metal vanadium substitution would affect the inhibition effect of tyrosinase. When the enzyme content was 500 U/mL， the inhibition rates of PMo₁₀V₂， PMo₉V₃， PMo₈V₄ and PMo₇V₅ on tyrosinase were （7.046±0.506），（12.128±0.574），（12.362±0.802），（9.860±1.490） mmol/L， respectively. The molecular docking experiment confirmed that there was hydrogen bond and van der Waals force interaction between the compound and tyrosinase. The four compounds did not produce cytotoxic effects on B16 melanoma cells， and could significantly inhibit the production of melanin. In addition， 1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2，2-diphenyl-1-（2，4，6-trinitrophenyl）hydrazyl（DPPH） and 2，2'-azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate）（ABTS） free radical scavenging experiments confirmed that polyoxometalates had good antioxidant capacity. What’s more， they have stronger DPPH radical scavenging ability.

Key words: Polyoxometalate, Tyrosinase, Enzyme kinetics, Molecular docking, Melanin, Antioxidant

中图分类号:

O614.5

TrendMD:

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图/表 11

Fig.1 IR spectra of PMo10V2(a), PMo9V3(b), PMo8V4(c) and PMo7V5(d) between 1200—700 cm-1

Fig.2 UV?Vis spectra of PMo10V2(a), PMo9V3(b), PMo8V4(c) and PMo7V5(d)

Fig.3 XRD patterns of PMo11V1(a), PMo10V2(b), PMo9V3(c)(A), PMo8V4(a) and PMo7V5(b)(B)

Fig.4 Inhibitory effects of PMo10V2(a), PMo9V3(b), PMo8V4(c) and PMo7V5(d) on the tyrosinase, respectively

Table 1 Enzyme kinetic results of Keggin-type vanadium-substituted phosphomolybdate on tyrosinase

Compd.	IC₅₀/（mmol·L^-1）	Inhibitory mechanism	Inhibitory type	Inhibitory constant
Compd.	IC₅₀/（mmol·L^-1）	Inhibitory mechanism	Inhibitory type	K_I/（mmol·L^-1）	K_IS/（mmol·L^-1）
PMo₁₁V^［25］	0.522±0.003	Reversible	Competitive	0.172	—
PMo₁₀V₂	7.046±0.506	Reversible	Mixed?type	12.482	66.315
PMo₉V₃	12.128±0.574	Reversible	Mixed?type	15.431	14.013
PMo₈V₄	12.362±0.802	Reversible	Mixed?type	10.870	46.191
PMo₇V₅	9.860±1.490	Reversible	Mixed?type	7.222	4.563

Fig.5 Inhibitory mechanism of PMo10V2(A), PMo9V3(B), PMo8V4(C) and PMo7V5(D) on the tyrosinase(A) The concentrations of PMo10V2 were 0(a), 1.6(b), 2.4(c), 3.6(d) mmol/L, respectively; (B) the concentrations of PMo9V3 were 0(a), 1(b), 3(c), 5(d) mmol/L, respectively; (C) the concentrations of PMo8V4 were 0(a), 1(b), 2(c), 3(d) mmol/L, respectively; (D) the concentrations of PMo7V5 were 0(a), 1(b), 2(c), 3(d) mmol/L, respectively.

Fig.6 Inhibitory type and constants of PMo10V2(A), PMo9V3(B), PMo8V4(C) and PMo7V5(D) on the tyrosinase（A） The concentrations of PMo10V2 were 0（a）， 3（b）， 4.8（c）， 6 mmol/L（d）， respectively；（B） the concentrations of PMo9V3 were 0（a）， 1（b）， 3（c）， 5 mmol/L（d）， respectively；（C） the concentrations of PMo8V4 were 0（a）， 1（b）， 2（c）， 3 mmol/L（d）， respectively；（D） the concentrations of PMo7V5 were 0（a）， 1（b）， 2（c）， 3 mmol/L（d）， respectively. Cs- 1 represents the reciprocal of substrate concentration； V-1 represents the reciprocal of enzyme reaction rate. Insets represent the secondary plot of the slope and intercept， respectively， versus the concentrations of PMo10V2, PMo9V3, PMo8V4 and PMo7V5 to determine the inhibition constants(K1 and KIS).

Fig.7 Binding mode of the Keggin series compounds and active site of tyrosinase(A) PMo10V2; (B) PMo9V3; (C) PMo8V4; (D) PMo7V5.

Table 2 Molecular docking of compounds

Compd.	Force type	Amino acid
PMo₉V₃	Hydrogen bond	His85， His94， His259， Asn260
	van der Waals force	His61， Asn81， Cys83， Thr84， Phe90， His244， Glu256， His263， Phe264， Val283， Ala286， Phe292
PMo₈V₄	Hydrogen bond	His94， His259， Val283， Ala286
	van der Waals force	His61， Cys83， Thr84， His85， Phe90， Asn260， His263， Ala287， Phe292， His295， His296
PMo₇V₅	Hydrogen bond	His259， Asn260
	van der Waals force	His61， Cys83， Thr84， His85， Gly86， Phe90， His244， Val248， His263， Phe264， Gly281， Val283， Phe292

Fig.8 Effects of PMo10V2, PMo9V3, PMo8V4, PMo7V5 on the cell viability(A) and melanin production(B) in B16 cell（B） *P＜0.05， **P＜0.01.

Fig.9 Effects of PMo10V2(a), PMo9V3(b), PMo8V4(c) and PMo7V5(d) on the clearance of ABTS(A) and DPPH(B)

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