近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所奶產(chǎn)品質(zhì)量與風(fēng)險評估科技創(chuàng)新團隊在奶牛瘤胃微生物新型脲酶抑制劑開發(fā)方面取得新進展，發(fā)現(xiàn)了一種植物源天然化合物脲酶抑制劑表小檗堿并揭示其抑制機制，對于提高尿素氮利用率，實現(xiàn)奶牛豆粕減量替代與降本增效有重要意義。相關(guān)研究成果發(fā)表在《應(yīng)用微生物學(xué)和生物技術(shù)（Applied Microiology and Biotechnology）》上。

 

　　脲酶抑制劑可以調(diào)控瘤胃微生物脲酶活性，是提高瘤胃尿素氮利用率和減少氮排放的重要營養(yǎng)添加劑。目前，脲酶抑制劑基本都是以脲酶結(jié)構(gòu)蛋白UreC活性中心為靶標(biāo)篩選獲得，但近年來，研究發(fā)現(xiàn)脲酶輔助蛋白UreG在脲酶活化過程中發(fā)揮重要作用，可能是新型脲酶抑制劑的篩選靶點。研究人員以UreG蛋白結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過分子對接和活性篩選發(fā)現(xiàn)了一種高效的植物源天然化合物脲酶抑制劑——表小檗堿。

 

　　表小檗堿主要來源于黃連，是黃連生物堿中毒性最低、生物利用度最高的一種化合物，該化合物對UreG活性的半抑制率（IC50）達到µM級（56.9 µM）。研究發(fā)現(xiàn)，表小檗堿改變了UreG的二級結(jié)構(gòu)，通過抑制UreG與鎳的結(jié)合，進而影響鎳向脲酶活性中心的傳遞和脲酶的活化。表小檗堿對UreG的高抑制活性與其A環(huán)和D環(huán)均與UreG鎳傳遞的關(guān)鍵區(qū)域結(jié)合有關(guān)。研究還采用瘤胃體外發(fā)酵的方法驗證了表小檗堿降低瘤胃尿素分解，抑制氨氮排放的作用效果。該研究成果建立了瘤胃脲酶抑制劑的高效篩選方法，揭示了表小檗堿抑制脲酶活性的作用機制，為新型脲酶抑制劑飼料添加劑產(chǎn)品開發(fā)提供了基礎(chǔ)。

 

　　該研究得到國家重點研發(fā)計劃和國家奶牛產(chǎn)業(yè)技體系等項目資助。張曉音為文章第一作者，趙圣國研究員和王加啟研究員為通訊作者。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s00253-024-13131-4