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(xiǎn)評估科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在瘤胃細(xì)菌脲酶天然抑制劑開發(fā)方面取得新進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了一種能抑制脲酶活性的天然化合物——黃連堿，并揭示了黃連堿抑制脲酶活性的作用機(jī)制，為提高尿素氮利用率和減少氮排放開辟了新路徑。相關(guān)研究成果發(fā)表在《大環(huán)境科學(xué)（Science of The Total Environment）》上。
脲酶是反芻動(dòng)物瘤胃中催化尿素分解產(chǎn)生氨的關(guān)鍵酶，利用抑制劑調(diào)控脲酶活性可以有效提高瘤胃微生物對尿素氮的利用效率，同時(shí)減少氮的排放。植物源天然化合物具有安全性高、生物利用度高等優(yōu)點(diǎn)，是目前新型飼料添加劑開發(fā)的首選目標(biāo)。
為了實(shí)現(xiàn)脲酶抑制劑的高通量篩選，研究人員以奶牛瘤胃細(xì)菌脲酶結(jié)構(gòu)蛋白的活性中心為靶標(biāo)，利用分子對接技術(shù)篩選出植物源化合物庫，通過脲酶活性分析，獲得了具有高效抑制作用的植物源天然化合物——黃連堿，該化合物對脲酶活性的半抑制濃度達(dá)到2.45微摩爾/升，抑制能力是商業(yè)產(chǎn)品乙酰氧肟酸的10倍。黃連堿可顯著降低瘤胃微生物發(fā)酵時(shí)尿素分解速率和氨生成速率，表明黃連堿在瘤胃中具有抑制尿素分解的作用。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，黃連堿通過與脲酶活性中心的鎳離子以及柔性區(qū)域的氨基酸作用來發(fā)揮抑制能力，并鑒定出其主要靶標(biāo)氨基酸為丙氨酸、組氨酸、半胱氨酸，揭示了黃連堿抑制脲酶活性的作用機(jī)制，為新型天然脲酶抑制劑飼料添加劑的開發(fā)提供了理論支撐。
該研究得到國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目資助。（通訊員 付松川）
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151946
