炭酸脱水酵素阻害におけるLagenaria sicerariaとその生理活性成分。生理活性を考慮したLC-MS/MSアプローチ

Lagenaria siceraria and it's bioactive constituents in carbonic anhydrase inhibition: A bioactivity guided LC-MS/MS approach.

• Joydeb Chanda
• Pulok K Mukherjee
• Rajarshi Biswas
• Seha Singha
• Amit Kar
• Pallab Kanti Haldar

抄録

はじめに:

ラゲナリア・シセラリアはインド人に人気のある食用植物で、インド医学のシステム（ISM）にも記載されているように、いくつかの薬効を持つフェノール化合物を多く含んでいます。

INTRODUCTION: Lagenaria siceraria, is a popular food plant among Indians, contains a large number of phenolic compounds with several medicinal benefits, mentioned in Indian System of Medicine (ISM).

目的:

L. siceraria果実の最も強力な画分の炭酸脱水酵素阻害能と阻害機構を調べる。

OBJECTIVES: To investigate the carbonic anhydrase inhibitory potential and inhibitory mechanism of the most potent fraction of L. siceraria fruits.

材料と方法:

L. sicerariaの乾燥果実の抽出物および画分を用いて、インビトロでの炭酸脱水酵素II（bCA II）阻害活性についてスクリーニングを行った。活性画分はフラッシュクロマトグラフィーを用いて精製した。生理活性化合物は、液体クロマトグラフィー四重極飛行時間型タンデム質量分析法（LC-QTOF-MS/MS）および逆相高速液体クロマトグラフィー（RP-HPLC）を用いて同定し、定量した。最後に，本化合物の炭酸脱水酵素阻害機構について，酵素動力学および分子ドッキング研究により説明した。

MATERIALS AND METHODS: The extract and fraction of dried fruit of L. siceraria screened for their in vitro carbonic anhydrase II (bCA II) inhibitory activity. The active fraction was purified by using flash chromatography. The bioactive compounds were identified and quantified through liquid chromatography quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometry (LC-QTOF-MS/MS) and reverse-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC). Finally, the underlying carbonic anhydrase inhibitory mechanism of the compounds was explained by enzyme kinetics and molecular docking study.

結果:

LC-QTOF-MSを用いた最も活性の高い画分の同定により、フェノール化合物の存在が明らかになった。酵素阻害試験の結果、コニフェリルアルコール、フェルラ酸およびp-クマリン酸は、用量依存的にbCA II活性を阻害することが明らかになった[半最大阻害濃度(IC )値範囲80～250μM]。酵素阻害の速度論的研究から、p-クマル酸は競合的に酵素に結合し、フェルラ酸とコニフェリルアルコールは非競合的に阻害されることが明らかになった。本研究では、bCA IIの活性部位におけるフェノール化合物の相互作用機構を明らかにした。

RESULTS: The LC-QTOF-MS based identification of the most active fraction revealed the presence of phenolic compounds. The results of the enzyme inhibition assay revealed that coniferyl alcohol, ferulic acid and p-Coumaric acid inhibited bCA II activity [half maximal inhibitory concentration (IC ) value range of 80 to 250 μM) in a dose dependent manner. The kinetics study of enzyme inhibition revealed that p-Coumaric acid binds to the enzyme competitively whereas the non-competitive type of inhibition was observed for ferulic acid and coniferyl alcohol. The molecular docking study explored the interaction mechanism of phenolic compounds at the active site of bCA II.

結論:

本研究では、L. sicerariaのフェノール化合物が炭酸脱水酵素阻害に大きく寄与し、浮腫、高血圧、肥満および関連する代謝障害の管理に有用であると結論づけた。

CONCLUSION: The present research led us to conclude that, the phenolic compounds from L. siceraria serve as major contributors for carbonic anhydrase inhibition, which could play a useful role in the management of oedema, hypertension, obesity and related metabolic disorders.

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