光谱法和分子对接研究3种兽医临床常用抗菌药对脲酶的影响及作用机制

摘要

[目的]兽用抗菌药目前在畜牧业中广泛应用,大部分以其母体化合物形式随畜禽粪便排出体外,对水体和土壤环境造成严重污染,其对脲酶活性的影响与尿素氮利用率有关。本文旨在明确3种兽医临床常用抗菌药磺胺二甲嘧啶(SMZ)、恩诺沙星(ENR)和四环素(TC)对脲酶活性的影响及作用机制。[方法]通过苯酚钠-次氯酸钠比色法,确定一定浓度范围内SMZ、ENR、TC(SMZ、TC:0~400μmol·L^-1;ENR:0~800μmol·L^-1)对脲酶活性的影响;通过荧光光谱结合紫外-可见吸收光谱法,确定SMZ、ENR、TC与脲酶相互作用的猝灭机制,并得到结合常数、结合位点数等参数信息;通过分子对接明确SMZ、ENR、TC在脲酶中的结合位点,并得到结合位点附近氨基酸残基信息和作用力信息。[结果]SMZ和ENR对脲酶活性有促进作用,而TC表现为低浓度促进、高浓度显著抑制的作用(P<0.05),影响程度随苯环数量增多而增强;SMZ、ENR、TC均能与脲酶形成1∶1复合物,引起脲酶的内源荧光发生静态猝灭,并且改变了脲酶活性中心的氨基酸残基微环境,导致活性中心亲水性发生改变;SMZ、ENR、TC在脲酶活性中心与氨基酸残基结合产生氢键,除氢键作用力外,还有范德华力、去溶剂能和静电作用力发挥作用。[结论]SMZ、ENR和TC均与脲酶发生相互作用,可改变脲酶活性中心结构和氨基酸残基环境,但是TC对脲酶活性的影响与SMZ、ENR不同,表现为低浓度促进,高浓度抑制,而不同浓度的SMZ和ENR均可促进脲酶活性。