桑白皮和桑叶中α-葡萄糖苷酶抑制剂的虚拟筛选

宋小地，翟西峰，冯家星，蒋慧婷，马佩杰（1.西安市中心医院药剂科，西安 71000；.西安医学院药学院，西安 71001；.宝鸡市中心医院药剂科，陕西 宝鸡 71008）

桑白皮和桑叶中α-葡萄糖苷酶抑制剂的虚拟筛选

宋小地1＊，翟西峰2，冯家星2，蒋慧婷2，马佩杰3（1.西安市中心医院药剂科，西安 710003；2.西安医学院药学院，西安 710021；3.宝鸡市中心医院药剂科，陕西 宝鸡 721008）

目的：虚拟筛选中药桑白皮和桑叶中潜在的α-葡萄糖苷酶抑制活性成分，为发现新型α-葡萄糖苷酶抑制剂提供参考。方法：应用分子模拟软件Sybyl-x 2.0中的Surflex-Dock模块，将文献已报道过的桑白皮和桑叶活性成分中的小分子化合物作为配体与α-葡萄糖苷酶进行对接，以结合力评分Total score值为7作为阈值，判断桑白皮和桑叶中潜在的抑制α-葡萄糖苷酶的活性成分。结果：70个小分子化合物与α-葡萄糖苷酶进行对接后，其中10个成分显示出具有结合活性（Total score值≥7.00），其中桑辛素M-3′-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、5，7，2′-三羟基二氢黄酮-4′-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、桑皮苷A、白藜芦醇-4，3′-二-O-β-D-吡喃葡萄糖苷以及1，4-二脱氧-1，4-亚氨基-（2-O-β-D-吡喃葡萄基）-D-阿拉伯糖醇与α-葡萄糖苷酶的结合活性较高（Total score值＞8.00）。结论：桑白皮和桑叶中多种成分均具有潜在α-葡萄糖苷酶抑制活性。本研究方法可从中药中发现α-葡萄糖苷酶抑制剂，且具有针对性强、快速、高效的特点。

桑白皮；桑叶；α-葡萄糖苷酶抑制剂；虚拟筛选；分子对接；结合活性

桑白皮（Cortex mori）为桑科植物桑（Morus albaL.）的干燥根皮，有泻肺平喘、利水消肿等功效，用于治疗肺热喘咳、水肿胀满尿少、面目肌肤浮肿等[1-2]。桑叶（Folium mori）为桑科植物桑的干燥叶，有疏散风热、清肺润燥、清肝明目等功效，用于治疗风热感冒、肺热燥咳、头晕头痛、目赤昏花等[1]。通过近20年的研究证明，桑属植物的根皮及干燥叶主要含黄酮及其苷类、香豆素类、生物碱、二苯乙烯类、苯骈呋喃类、甾类、蒽醌及萜类等多种成分[3-6]。药理研究表明，桑白皮及桑叶具有良好的降血糖活性[2-3]，可抑制α-葡萄糖苷酶[4]，延缓肠道碳水化合物的吸收；可抑制蔗糖酶活性，阻碍肠道对葡萄糖的吸收[5，7-9]；对四氧嘧啶诱发的高血糖有降血糖效果[5，6，8-12]。然而，桑白皮和桑叶抑制α-葡萄糖苷酶的活性成分尚不清楚。本研究应用分子模拟软件Sybyl-x 2.0中的Surflex-Dock模块[13-15]，以桑白皮和桑叶中已分离得到的小分子化合物作为配体，与生物大分子α-葡萄糖苷酶进行对接，根据其结合能力，分析桑白皮和桑叶中潜在的抑制α-葡萄糖苷酶的活性成分，为进一步开发桑白皮与桑叶、发现新型α-葡萄糖苷酶抑制剂提供参考。

1 材料

Sybyl-x 2.0药物设计与筛选软件（美国切尔塔拉公司）。

2 方法

2.1 蛋白质结构准备

从蛋白质数据库中（http://www.rcsb.org/pdb）下载结合有阿卡波糖的α-葡萄糖苷酶（蛋白质编号PDB ID 3W37）的晶体结构，利用Sybyl-x 2.0软件对其进行结构处理。提取复合物中原配体阿卡波糖（命名为3W37_ligand.mol2），确定结合位点，除去蛋白质中的水及其他配体，为蛋白质加氢、加电荷，配体模式（Ligand mode）用于设定对接口袋，保存为SFXC格式作为对接文件，为后续分子对接做准备。

2.2 小分子结构准备

国内外文献报道，桑白皮与桑叶中主要活性成分约有70个[3-6]，从PubChem化合物数据库（http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov）下载这些小分子化学成分，部分小分子化合物立体结构用Sybyl-x 2.0软件中的化学结构绘制功能进行绘制，并利用软件对其进行加Gasteiger-huckel电荷、加Tripos力场和能量最小化，进一步用软件设定，保存为SYBYL_mol2格式文件用于对接。

2.3 验证操作和指标

为验证对接的可靠性，将原配体抽离出来再重新对接到复合物的活性口袋；为评价受体与配体的结合能力及选择合适的对接方法，运用Surflex-Dock模块将目前临床常用的α-葡萄糖苷酶抑制剂阿卡波糖、米格列醇、伏格列波糖分别与α-葡萄糖苷酶（3W37）对接。以对接结合力评分Total score值等于7为阈值，Total score大于7以上者认为结合活性较好，对接结果没有任何输出或为负值者认为无结合活性。

2.4 对接

打开Surflex-Dock模块界面，读入之前准备好的结合口袋SFXC格式文件，设置配体文件为mol2后读入已准备的配体库，选择之前提出的3W37_ligand.mol2作为参比配体，配体模式用于对接小分子化合物到受体的活性口袋。对接过程中阈值参数为0.5，膨胀系数为1，其他参数为系统缺省值。Surflex-Dock模块采用经验打分函数和专利搜索引擎，得到每个化合物与α-葡萄糖苷酶的Total score值。Total score值综合考虑了极性作用、疏水作用、焓和溶剂化等因素，Total score值越大，表明配体与受体结合力越强、结合活性越高。

3 结果

3.1 可靠性验证结果

重新对接的配体与原受体结晶中的配体几乎在同一位置，且Total score值为11.45，得分较高，表明所选用的蛋白结构及对接方法可靠，可用于虚拟筛选。重新对接的配体（A）与原受体结晶中的配体（B）结构比较见图1，对接结果见表1。

由表1可见，3种药物与α-葡萄糖苷酶的Total score值均在6分以上。

3.2 分子对接结果

在桑白皮和桑叶中，已报道的有80多种小分子化合物[3-4，6，8-10，12]。这些化合物中，除一些直链脂肪酸类化合物外，对其中的70个小分子化合物与α-葡萄糖苷酶进行对接，其对接结果见表2。

图1 重新对接的配体与原受体结晶中的配体结构比较Fig 1 Comparison of the structure between re-docked ligand and original receptor crystal ligand

表1 阿卡波糖、米格列醇、伏格列波糖与α-葡萄糖苷酶的对接结果Tab 1 Docking results of acarbose，miglitol and voglibose with α-glycosidase

表2 桑白皮与桑叶中的小分子化合物与α-葡萄糖苷酶的对接结果Tab 2 Docking results of small molecule in C.mori and F.mori with α-glycosidase

续表2Continued tab 2

将已报道过的桑白皮和桑叶中的主要小分子化合物与α-葡萄糖苷酶的对接结果进行排序，整理出Total score值≥7.00的化合物有10个，这些化合物散布在黄酮类、香豆素类、二苯乙烯类、甾类等化学结构类型中，但均为糖苷类，详见表3。

表3 桑白皮与桑叶中与α-葡萄糖苷酶结合Total score值评分较高的小分子化合物Tab 3 Small molecule compounds of C.moro and F. moro with high Total score of the docking with α-glycosidase

4 讨论

α-葡萄糖苷酶抑制剂通过可逆性地抑制肠道内的α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶，延缓多糖分解为单糖的过程，从而减慢葡萄糖的吸收速度，降低餐后血糖[16-17]。α-葡萄糖苷酶抑制剂类药物临床疗效肯定、副作用小，为治疗糖尿病的一线药物。采用Sybyl-2.0软件中的Surflex-Dock模块，将桑白皮和桑叶中已报道的主要小分子化合物与α-葡萄糖苷酶的对接结果进行排序，整理出有潜在结合活性的化合物10个（Total score值≥7.00），这些成分可能是桑白皮与桑叶中发挥抑制α-葡萄糖苷酶作用的主要成分。其中桑辛素M-3′-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、5，7，2′-三羟基二氢黄酮-4′-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、桑皮苷A、白藜芦醇-4，3′-二-O-β-D-吡喃葡糖苷以及1，4-二脱氧-1，4-亚氨基-（2-O-β-D-吡喃葡萄基）-D-阿拉伯糖醇与α-葡萄糖苷酶的结合活性较高（Total score值＞8.00）。如果对Total score值高的成分进一步研究，有望发现新型α-葡萄糖苷酶抑制剂。

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（编辑：刘萍）

Virtual Screening of α-glycosidase Inhibitors in Cortex mori and Folium mori

SONG Xiaodi1，ZHAI Xifeng2，FENG Jiaxing2，JIANG Huiting2，MA Peijie3（1.Dept.of Pharmacy，Xi'an Central Hospital，Xi'an 710003，China；2.School of Pharmaceutical Science，Xi'an Medical University，Xi'an 710021，China；3.Dept.of Pharmacy，Baoji Center Hospital，Shaanxi Baoji 721008，China）

OBJECTIVE：To virtually screen potential α-glycosidase inhibitor ingredients fromC.moriandF.mori，and to provide reference for finding out new type α-glycosidase inhibitor ingredient.METHODS：Surflex-Dock module of Sybyl-x 2.0 molecular simulation software was used to perform the docking of small molecule compound，which was from the ingredients ofC.moriandF.morias ligand stated in literatures，with α-glycosidase.Total score of affinity scoring function was equal to 7 as the threshold value，to judge potential α-glycosidase inhibitor ingredient inC.moriandF.mori.RESULTS：After 70 small molecule compounds docked with α-glycosidase，10 compounds showed binding activity（Total score≥7.00）.Among them，moracin M-3′-O-β-D-glucopyranoside，5，7，2′-trihydroxyflavanone-4′-O-β-D-glucoside，mulberroside A，resveratrol-4，3′-di-O-β-D-glucopyranoside and 1，4-dideoxy-1，4-imino-（2-O-β-D-glucopyranosyl）-D-arabinitol had higher binding activity with α-glycosidase（Total score＞8.00）.CONCLUSIONS：Multi-constituents ofC.moriandF.Morishow potential α-glycosidase inhibitory activity.The method is a kind of highly targeted，rapid and efficient approach to discover α-glycosidase inhibitor from traditional Chinese medicine.

Cortex mori；Folium mori；α-glycosidase inhibitor；Virtual screening；Molecular docking；Binding activity

R965.1

A

1001-0408（2017）04-0508-04

2016-04-07

2016-07-08）

＊副主任药师。研究方向：医院药学。E-mail：xaszxyysxd@163. com

DOI10.6039/j.issn.1001-0408.2017.04.21