CN111122759A - 一种基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱及其在筛选天然产物中活性组分的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱及其在筛选天然产物中活性组分的应用。所述的基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱的制备方法为：将载体硅胶高温干燥后与脂质体的乳化液在真空条件下旋转蒸发除去有机溶剂，用磷酸缓冲液洗涤除去游离脂质体和酶，真空条件下挥发除去残余有机溶剂和水，得到目标产物。本发明所述的基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱应用于筛选天然产物中的α‑葡萄糖苷酶抑制剂。本发明所述的基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱运用在药物筛选中，既可以研究药物与膜及受体之间的相互作用，又可以利用受体与目标成分的结合从复杂化合物中筛选有效成分，具有样品用量少，可重复利用，筛选精度高等优势，制备方法简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱及其在筛选天然产物中活性组分的应用。
背景技术
药物筛选是指利用适当的筛选方法和技术，建立合适的筛选模型，从可能作为药物使用的天然或合成化合物中得到高效的先导化合物，对其进行药理及药效活性的检测，药用价值的评估，评价某一化合物的药用前景的方法，是新药研发中缩短时间、减少成本、降低风险的关键步骤。
如今的药物筛选方法主要包括整体动物水平筛选、细胞水平药物筛选、分子水平药物筛选，而由于动物水平筛选价格昂贵，病理部位和药物作用机制不明，细胞水平筛选技术要求较高，细胞易失活的缺点，分子水平药物筛选模型逐渐成为使用范围最广，技术最成熟的筛选方法之一。
基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱筛选方法即为分子水平药物筛选的一种。色谱方法应用于α-葡萄糖苷酶活性成分筛选主要还包括细胞膜色谱法，脂质体色谱法，受体色谱法。受体色谱的受体蛋白固定化存在活性损失及蛋白流失的问题，细胞膜色谱的色谱柱寿命较短，其细胞膜蛋白易脱落或失去活性，稳定性和重现性差。普通的脂质体膜中缺少必要的受体，既无法全面模拟药物在膜上的保留行为，也无法特异性筛选与受体结合的先导化合物。
现有的筛选α-葡萄糖苷酶抑制剂的色谱方法中，细胞膜色谱法细胞膜剥除困难，并且活性随时间衰减极快，无法重复利用。脂质体色谱法脂质体表面缺少受体，无法研究药物与膜及受体之间的作用研究药物与膜及受体之间的作用。细胞和动物水平筛选周期长、价格昂贵。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱，将脂质体色谱法与受体色谱法结合，以脂质体包裹受体并负载在基质载体表面再结合HPLC，结合了两者的优势，既可以研究药物与膜及受体之间的作用，排除非作用杂质成分的干扰，又可以多次重复利用，且制备工艺简单。
本发明采用的技术方案是：
一种基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱按照如下方法进行制备：
将载体硅胶高温干燥后与脂质体的乳化液在真空条件下旋转蒸发除去有机溶剂，用磷酸缓冲液洗涤除去游离脂质体和酶，真空条件下挥发除去残余有机溶剂和水。
具体步骤为：
①硅胶置于20％的盐酸(v/v)中回流6～10h后，用蒸馏水洗至中性，110～120℃下真空干燥，得到活化后的硅胶备用；
②将大豆卵磷脂(PC)与胆固醇充分溶于氯仿中得到混合液；所述的大豆卵磷脂与胆固醇的质量比为2～6:1；
③取α-葡萄糖苷酶溶于去离子水中配置浓度为7万u/mlα-葡萄糖苷酶溶液，谷胱甘肽溶于去离子水中配置成1mg/ml谷胱甘肽溶液，向所述的α-葡萄糖苷酶溶液中加入谷胱甘肽溶液，再与步骤②所得混合液混合，超声震动形成乳浊液；所述的α-葡萄糖苷酶溶液与谷胱甘肽溶液、混合液的体积比为1：1：1～20；
④将步骤①所得活化后的硅胶浸渍于步骤③所得乳浊液中，常温下减压旋转缓慢蒸发除去有机溶剂后，硅胶表面即形成一层将α-葡萄糖苷酶包裹其中的磷脂膜；
⑤将步骤④得到的硅胶用磷酸缓冲液洗涤，除去未固定的脂质体和酶，置于真空干燥箱内10～60℃干燥除去水分和剩余有机溶剂，得到覆盖有磷脂膜的硅胶固定相(RLBC固定相)；
⑥以纯水为匀浆液，以覆盖有磷脂膜的硅胶固定相为填料湿法装柱，即得目标产物基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱。
进一步，步骤②中，所述的氯仿的加入量以所述的大豆卵磷脂的质量计为71.4～214.3mL/g。
进一步，步骤⑤中，所述的磷酸缓冲液具体为0.01mM Na2HPO4·12H2O溶液。
本发明所述的基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱应用于筛选天然产物中的α-葡萄糖苷酶抑制剂。
再进一步，所述的天然产物优选为五味子。
本发明选择米格列醇和阿卡波糖为研究对象，考察基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱对这两种α-葡萄糖苷酶抑制剂的筛选性能。米格列醇和阿卡波糖可以竞争性抑制小肠上皮细胞表面的α-葡萄糖苷酶，降低淀粉等多糖分解为葡萄糖的速度并延缓细胞对葡萄糖的吸收，具有短时间内降低餐后血糖水平的作用，对比米格列醇和阿卡波糖在基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱和不加α-葡萄糖苷酶溶液和谷胱甘肽溶液的空白硅胶色谱柱上的保留行为的差异，实验结果表明：α-葡萄糖苷酶抑制剂在基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱和空白色谱柱上的保留时间有明显差别，说明基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱对α-葡萄糖苷酶抑制剂类化合物有选择作用。
本发明以中药五味子为研究对象，通过所述的基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱来筛选中药组分中的活性成分，并通过质谱分析得出所述的基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱可应用于筛选天然产物中活性组分。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明利用脂质体包裹α-葡萄糖苷酶受体并负载于多孔硅胶上作为色谱固定相，结合HPLC建立了α-葡萄糖苷酶抑制剂筛选新平台，以α-葡萄糖苷酶抑制剂米格列醇、阿卡波糖作为对象，对该色谱模型的有效性进行了研究，并优化了色谱筛选条件，并从中药五味子中筛选得到了有α-葡萄糖苷酶抑制效果的成分。这种基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱运用在药物筛选中，既可以研究药物与膜及受体之间的相互作用，又可以利用受体与目标成分的结合从复杂化合物中筛选有效成分，具有样品用量少，可重复利用，筛选精度高等优势，且与细胞膜色谱柱相比，它的制备更为简单。
附图说明
图1是本发明实施例1中制备的基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱及其在筛选天然产物活性组分的应用所制备的空白硅胶固定相的SEM图；
图2是本发明实施例1中制备的基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱及其在筛选天然产物活性组分的应用所制备的受体脂质体生物膜色谱(RLBC)固定相的SEM图；
图3是本发明实施例1中制备的基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱及其在筛选天然产物活性组分的应用所制备的空白硅胶(上)、RBLC(中)、脂质体(下)的FTIR图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明一种基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱及其在筛选天然产物活性组分的应用作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
本发明所述的α-葡萄糖苷酶购自上海源叶生物科技有限公司，CAS号：9001-42-7，MDL：MFCD00081321。
本发明所述的五味子产自东北。
实施例1
①硅胶置于20％的盐酸(v/v)中回流8h后，用蒸馏水洗至中性，120℃下真空干燥24h，备用；②将0.21g大豆卵磷脂(PC)与0.07g胆固醇溶于30ml氯仿中；③取70万u/mlα-葡萄糖苷酶100μl，溶于1ml离子水，配置成7万u/ml酶溶液，加入相同体积1mg/ml谷胱甘肽，与步骤②溶液混合，超声震动形成乳浊液；④将乳浊液和活化后的硅胶置于茄形瓶中，25℃减压旋转缓慢蒸发除去有机溶剂后，硅胶表面即形成一层将酶包裹其中的磷脂膜；⑤将覆盖有磷脂膜的硅胶用磷酸缓冲液洗涤除去未固定的脂质体和酶，置于真空干燥箱内40℃干燥除去水分和剩余有机溶剂，得实验组RLBC固定相，SEM图如图2所示。⑥不加α-葡萄糖苷酶溶液和谷胱甘肽溶液，其余方法相同，制备得空白组LBC固定相，SEM图如图1所示；⑦以纯水为匀浆液，以覆盖有磷脂膜的硅胶固定相为填料湿法装柱，即得目标产物基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱。
由图1可以看出硅胶表面光滑无异物，而图2中脂质体覆盖在硅胶表面与硅胶连为一体并且呈孔状结构，有利于小分子进出脂质体膜，表明脂质体成功覆盖于硅胶表面；并且通过图3可以看到，RLBC固定相在2800-3000cm-1处有明显的吸收峰而空白硅胶中没有，对应的是脂质体的-C-H-震动，而空白硅胶中无-C-H-，说明固定相中有脂质体存在；此外，从表1可看出硅胶中的特有元素硅元素(Si)在RLBC固定相中的含量少于空白硅胶中，而磷脂中的特有元素磷元素(P)在空白硅胶中完全没有，在RLBC固定相中则明显增加。进一步证实了RLBC固定相中已有脂质体覆盖在部分多孔硅胶表面。
表1硅胶和RLBC固定相表面能谱分析
实施例2
分别将0.1g米格列醇和阿卡波糖标准品置于10ml容量瓶中，纯水定容，得10mg/ml米格列醇溶液和10mg/ml阿卡波糖溶液，分别取20μl米格列醇溶液和阿卡波糖溶液在LBC和RLBC色谱柱上进行分离，色谱条件：流动相0.01mM pH7.5 Na2HPO4·12H2O缓冲液，流速v＝0.2ml/min，柱温T＝35℃，波长λ＝210nm；
米格列醇在LBC色谱柱上的保留时间是10.82min，在RLBC色谱柱上的保留时间是17.03min。阿卡波糖在LBC色谱柱上的保留时间是10.06min，在RLBC色谱柱上的保留时间是15.37min。证明对α-葡萄糖苷酶有抑制作用的成分在RLBC色谱柱上的保留时间会延长。
实施例3
(1)取五味子2g，加入30ml甲醇，70℃下回流2h后过滤，滤液置于茄形瓶中，55℃下真空旋转干燥除去甲醇，剩余部分溶于40ml纯水，得五味子醇提液。(2)取20μl五味子醇提液，利用RLBC进行分离，色谱条件如下：流动相：0.01mM pH 7.5Na2HPO4·12H2O-柠檬酸缓冲液，流速v＝0.2ml/min,柱温T＝35℃，波长λ＝250nm。(3)将五味子醇提液、收集的五味子洗脱液、五味子醇甲标准品作为样品进行反相色谱分离，色谱条件如下，色谱柱：XDB-C18(4.6×250mm)反相色谱柱，流动相，甲醇：水＝70:30(v/v)，流速v＝0.8ml/min,柱温T＝25℃，波长λ＝250nm。(4)对收集的五味子洗脱液进行质谱分析。
五味子醇提液在LBC色谱柱上仅有1个保留峰，在RLBC色谱柱上有2个保留峰，因此第2个峰为α-葡萄糖苷酶抑制剂。
将收集的五味子洗脱液(第二个峰)进行反相色谱分离，发现t＝7.0min处含有分离出的α-葡萄糖苷酶抑制剂，质谱分析中433.2的分子离子峰与五味子醇甲分子量相同，且将五味子醇甲标准品作为样品进行反相色谱鉴定，在相同位置出峰，则认为该有效成分为五味子醇甲。表面此发明基于药物靶点大分子亲和色谱的制备与活性分子筛选的成功。
Claims (5)
1.一种基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱，其特征在于：基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱按照如下方法进行制备：
①硅胶置于20％的盐酸(v/v)中回流6～10h后，用蒸馏水洗至中性，110～120℃下真空干燥，得到活化后的硅胶备用；
②将大豆卵磷脂与胆固醇充分溶于氯仿中得到混合液；所述的大豆卵磷脂与胆固醇的质量比为2～6:1；
③取α-葡萄糖苷酶溶于去离子水中配置浓度为7万u/mLα-葡萄糖苷酶溶液，谷胱甘肽溶于去离子水中配置成1mg/mL谷胱甘肽溶液，向所述的α-葡萄糖苷酶溶液中加入谷胱甘肽溶液，再与步骤②所得混合液混合，超声震动形成乳浊液；所述的α-葡萄糖苷酶溶液与谷胱甘肽溶液、混合液的体积比为1：1：1～20；
④将步骤①所得活化后的硅胶浸渍于步骤③所得乳浊液中，常温下减压旋转缓慢蒸发除去有机溶剂，硅胶表面即形成一层将α-葡萄糖苷酶包裹其中的磷脂膜；
⑤将步骤④得到的硅胶用磷酸缓冲液洗涤，除去未固定的脂质体和酶，置于真空干燥箱内10～60℃干燥除去水分和剩余有机溶剂，得到覆盖有磷脂膜的硅胶固定相；
⑥以纯水为匀浆液，以覆盖有磷脂膜的硅胶固定相为填料湿法装柱，即得目标产物基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱。
2.如权利要求1所述的基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱，其特征在于：步骤②中，所述的氯仿的加入量以所述的大豆卵磷脂的质量计为71.4～214.3mL/g。
3.如权利要求1所述的基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱，其特征在于：步骤⑤中，所述的磷酸缓冲液为0.01mM Na2HPO4·12H2O溶液。
4.一种如权利要求1所述的基于靶点蛋白的脂质体生物膜色谱柱应用于筛选天然产物中的α-葡萄糖苷酶抑制剂。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于：所述的天然产物为五味子。
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