第一作者：Xueqiang Wu，Heng Xu

通讯作者：Huaihong Cai，Pinghua Sun，Haibo Zhou

通讯单位：暨南大学

研究内容：

单胺氧化酶抑制剂(MAOIs)是一类以单胺氧化酶B(MAO)为靶点，可用于治疗帕金森病、临床抑郁症和焦虑症的药物。然而，MAOIs的副作用推动了酶抑制剂新框架的发展。在此背景下，基于金纳米簇(AuNCs)框架构建了一种新型的MAOI，实现了从小分子无功能到配体修饰AuNCs的MAOI功能的转变。制备的AuNCs的MAOI活性可以通过尺寸控制和特定配体修饰来实现。在本工作中，我们发现用半胱胺或4-氨基硫酚修饰的AuNCs，尺寸约为1-3nm，具有MAOI活性(MAOI-likeAuNCs)，并对其表征进行了广泛的描述。同时，对MAOI活性背后可能的机制进行了探索，认为配体含有氨基的AuNCs大小合适，可以与MAO活性位点的入口紧密结合，阻断酶与其底物的相互作用，从而实现MAOI的功能。最后,抗菌活性的性能MAOI-likeAuNCs在人类血液样本进行了探讨和建议MAOI-likeAuNCs不拥有强大的抗菌活性,并对血液细胞没有可视化的副作用,虽然副产品过氧化反应可能重塑白细胞。本工作的研究为基于纳米材料框架的新型酶抑制剂的开发提供了一定的思路。

要点一：

金纳米团簇可以穿过大脑屏障(BBB)，并可以作为帕金森和阿尔兹海默症和其他中枢神经系统疾病的药物，肾脏可清除。同时，适当的生物转化，改变其大小和表面化学性质，可提高其靶向能力，对蛋白质或其他系统的亲和力，血液停留和清除。

要点二：

利用含有氨基的化学性质的底物相似性对MAO的潜在影响，结合含有AuNCs的许多优点，表明适当功能化的AuNCs作为MAOI的候选药物。

图1：MAO-like AuNC-CA和AuNC-4ATP对酶活性的影响。(a)AuNC-CA(3.8、7.5、15.0、30.0、120.0μg/mL)、1mM CA、AuNC-4ATP(3.8、7.6、15.1、30.2、151.0μg/mL)和1mM 4ATP对MAO的抑制作用，以水为100%对照。(b)AuNC-CA (3.8, 7.5, 15.0, 30.0, 120.0 μg/mL)和AuNC-4ATP(3.8, 7.6, 15.1, 30.2, 151.0 μg/mL)对SOD和TRP酶活性的影响。

图2：MAO-like AuNCs的表征。(a,b)具有MAOI活性的AuNC-CA和AuNC-4ATP的HRTEM图像;(c,d)AuNC-CA和AuNC-4ATP的DLS结果;(e,f)AuNC-CA和AuNC-4ATP的Au,S, N的局部元素映射和元素叠加分布;(g,h)AuNC-CA和AuNC-4ATP的激发和发射荧光光谱(插图，对应的UV- Vis光谱)。

图3:MAO-like AuNCs与MAO的相互作用及其抑制类型。(a)MAO、AuNCs和MAO-AuNCs复合物的Zeta电位;(b)MAO、AuNCs和MAO-AuNCs复合体的CD谱;(c)不同底物浓度(0.5、0.25、0.125、0.075、0.0625mM)与不同浓度AuNC-4ATP(0、31.8、63.5、127μg/mL)孵育对酶催化反应初速度的影响;(d)利用(c)检索的数据绘制双互反映射Lineweaver-Burk图，以确定AuNC-4ATP抑制类型和相关酶动力学参数。

图4：大小依赖性AuNCsMAOI活性的计算分析。(a)RAMD计算中不同轨迹配体表面所描述的到MAO活性位点的隧道，隧道入口由残基Val91、Trp106、Asn107、Pro108、Ile109、Leu163、Asp317和Leu344组成;(b)只有小于Au₂₅(4ATP)₁₈的AuNCs才能与入口结合，这是MAOI活性的主要原因。

图5：制备的类MAOIAuNCs的抗菌作用。用SYTO9(绿色荧光)和PI(红色荧光)对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行染色。绿色荧光标记的是活细菌，红色标记的是死细菌。比例尺，10μm。

图6：人血样中MAOI样AuNCs的影响。(a)血液中MAO催化反应，产物在Ex530 nm/Em 585 nm下显示荧光。蓝色箭头所指的是血小板的聚集形式。(b)血液中MAO在AuNC-4ATP(31.8 μg/ mL)存在下催化的反应。蓝色箭头所指的是血小板的聚集形式。在无(c)和有(d)AuNC-4ATP (31.8 μg/mL)的情况下，MAO在血液中催化反应的时间历程和荧光强度变化记录在(e)标尺，5μm。

参考文献

Wu, X.; Xu, H.; Luo, F.; Wang, J.; Zhao, L.; Zhou, X.; Yang, Y.; Cai, H.;Sun, P.; Zhou, H., Sizes and ligands tuned gold nanocluster acting asa new type of monoamine oxidase B inhibitor. Biosens Bioelectron2021, 189, 113377.