技术前沿 | 中国农科院牧医所奶产品质量与风险评估团队筛选获得新型植物源脲酶抑制剂表小檗碱

近日，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所奶产品质量与风险评估科技创新团队在奶牛瘤胃微生物新型脲酶抑制剂开发方面取得新进展，发现了一种植物源天然化合物脲酶抑制剂表小檗碱并揭示其抑制机制，对于提高尿素氮利用率，实现奶牛豆粕减量替代与降本增效有重要意义。相关研究成果发表在《应用微生物学和生物技术（Applied Microiology and Biotechnology）》上。

脲酶抑制剂可以调控瘤胃微生物脲酶活性，是提高瘤胃尿素氮利用率和减少氮排放的重要营养添加剂。目前，脲酶抑制剂基本都是以脲酶结构蛋白UreC活性中心为靶标筛选获得，但近年来，研究发现脲酶辅助蛋白UreG在脲酶活化过程中发挥重要作用，可能是新型脲酶抑制剂的筛选靶点。研究人员以UreG蛋白结构为基础，通过分子对接和活性筛选发现了一种高效的植物源天然化合物脲酶抑制剂——表小檗碱。

表小檗碱主要来源于黄连，是黄连生物碱中毒性最低、生物利用度最高的一种化合物，该化合物对UreG活性的半抑制率（IC50）达到µM级（56.9µM）。研究发现，表小檗碱改变了UreG的二级结构，通过抑制UreG与镍的结合，进而影响镍向脲酶活性中心的传递和脲酶的活化。表小檗碱对UreG的高抑制活性与其A环和D环均与UreG镍传递的关键区域结合有关。研究还采用瘤胃体外发酵的方法验证了表小檗碱降低瘤胃尿素分解，抑制氨氮排放的作用效果。该研究成果建立了瘤胃脲酶抑制剂的高效筛选方法，揭示了表小檗碱抑制脲酶活性的作用机制，为新型脲酶抑制剂饲料添加剂产品开发提供了基础。

该研究得到国家重点研发计划和国家奶牛产业技体系等项目资助。张晓音为文章第一作者，赵圣国研究员和王加启研究员为通讯作者。