在健康医学和生命科学领域，多酚（polyphenols）一直备受关注。多酚作为植物次生代谢产物，广泛存在于各类食物中，像蔬菜、水果、谷物和多种饮品里都有它的身影。以往，人们大多认为多酚对健康有益是因为其具有抗氧化性。但如今，越来越多的证据表明，多酚能通过与蛋白质靶点相互作用来发挥功效，比如调节信号传导和代谢通路，甚至还能与微生物蛋白相互作用，展现出抗菌特性。然而，尽管多酚的这种 “多面性” 已被知晓，但其与蛋白质相互作用的精确分子机制却仍未完全明晰，尤其是其广泛结合的现象（即 “ promiscuity”）背后的原因。为了深入探究这些奥秘，来自斯洛文尼亚的研究人员（Laboratory of Physical Chemistry and Chemical Thermodynamics, Faculty of Chemistry and Chemical Engineering, University of Maribor；IOS, Institute of Environmental Protection and Sensors；Faculty of Mathematics, Natural Sciences and Information Technologies, University of Primorska）开展了一项关于多酚 - 蛋白质相互作用的研究。该研究成果发表在《Journal of Cheminformatics》上。
研究人员运用了多种技术方法来开展此项研究。首先，他们从 PhenolExplorer 在线数据库获取多酚信息，利用 OpenBabel 软件与蛋白质数据库（PDB）进行比对，筛选出多酚 - 蛋白质复合物结构，并手动分类。其次，借助 Protein - Ligand Interaction Profiler（PLIP）算法识别复合物的非共价相互作用。此外，通过分子动力学（MD）模拟研究复合物动态变化，运用 Bridge2 分析氢键网络，利用 MADE 软件进行水密度聚类分析 。
研究结果主要体现在以下几个方面：
- 多酚 - 蛋白质复合物的多样性和特征：所构建的数据库涵盖来自六个生物界的蛋白质，细菌蛋白占比最大，其次是人类蛋白。数据库中最常见的配体是对香豆酸（p - coumaric acid），配体主要属于酚酸类，其次是黄酮类等。数据库中大多是酶，高分辨率晶体结构占比约三分之二。
- 多酚与蛋白质结合的原子类型偏好：分析发现，多酚的芳香环碳（C.ar）与多种蛋白质原子相互作用频繁；sp3杂化羟基（O.3）在与蛋白质结合中作用关键，与多种氨基酸残基形成氢键；金属与多酚的相互作用主要涉及芳香环碳和羟基氧（O.3） 。
- 不同多酚类别的相互作用分析：多酚与蛋白质的非共价相互作用包括氢键、疏水作用、金属配位、π - 堆积、π - 阳离子相互作用和盐桥等。不同多酚类别在这些相互作用上存在差异，如黄酮类和二苯乙烯类π - 阳离子相互作用较多，酚酸类和肉桂酸衍生物易形成盐桥 。
- 晶体学分辨率和水对氢键网络的影响：通过对表儿茶素 - 3 - 没食子酸酯（epicatechin - 3 - gallate）与谷氨酸脱氢酶（GDH）低分辨率复合物的 MD 模拟，发现 MD 能揭示水介导的氢键网络，且结合模式具有动态灵活性。对比不同分辨率的运甲状腺素蛋白 - 白藜芦醇（TTR - resveratrol）复合物，发现 MD 模拟能从低分辨率结构重现高分辨率结构的水介导结合模式 。
- 糖基化对多酚结合的影响：以槲皮素（quercetin）和异槲皮素（isoquercetin）与沉默调节蛋白 6（SIRT6）的结合为例，MD 模拟表明糖基化可影响多酚与蛋白质的结合姿势和取向，通过水介导网络改变非共价相互作用 。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，多酚结构多样，与蛋白质存在多种非共价相互作用。水介导的氢键在多酚 - 蛋白质结合中非常重要，且糖基化能调节这种结合。与合成药物相比，多酚结合具有动态性，这主要源于其形成水介导相互作用的倾向。该研究有助于深入理解多酚 - 蛋白质相互作用的分子机制，为未来通过合理药物设计挖掘多酚治疗潜力奠定了基础，推动了天然化合物在药物研发领域的应用探索 。
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