南開張新星團隊：“安眠藥”褪黑素是這樣抗氧化的

　　張新星團隊J. Phys. Chem. Lett：亞分子層面的空間分布對褪黑素抗氧化效果的決定性影響

　　近日，南開大學化學學院張新星研究員團隊在物理化學nature index雜志Journal of Physical Chemistry Letters上以Unravelling Melatonin’s Varied Antioxidizing Protection of Membrane Lipids Determined by its Spatial Distribution發表了一篇論文，通過使用實驗室自行開發的、具有極高氣液界面選擇性的場致液滴電離-質譜（FIDI-MS）技術，研究了褪黑素對膜脂質的抗氧化保護作用在亞分子層面上的微觀區域選擇性以及相關的氣液界面化學動力學。

　　抗氧化劑的抗氧化效率不僅取決于它們的內在特性，還取決于它們在生命體內的空間分布。然而，由于內外因的影響，膜抗氧化劑的分布通常不符合簡單的非水相即油相的簡單情況。以POPC 膜為例（圖 1a），它包括三個亞分子的子區域：由脂質尾部占據的油相，頭部基團所在的水相，以及它們之間的銜接區域。抗氧化分子可以選擇性地與這三個區域中的任何一個結合。這三個亞分子層面的區域看似十分相近，卻可以對抗氧化效果產生決定性的影響。因此，揭示抗氧化劑在膜脂質中的空間分布在研究氧化應激防御的有效性方面有著重要作用。

圖1

　　團隊采用FIDI-MS方法（圖 1c），實時在線測定褪黑素（M）在POPC膜中的空間分布及其抗氧化作用。為研究M 對 POPC 膜的抗氧化保護作用，該團隊利用紫外增強芬頓反應在水相產生的?OH，以及脂溶性光敏劑(DI-BODIPY) 在磷脂長鏈區域（油相）產生的單線態氧 (SO)分別進攻POPC膜。FIDI-MS質譜結果顯示，M傾向于與脂質層的頭部區域結合，而非深入到磷脂長鏈的油相內部。因此水相產生的?OH必須先氧化M保護層然后才能到達POPC中的雙鍵，展現良好的針對水相進攻的抗氧化性能；而油相產生的SO可以無差別氧化POPC中的雙鍵和褪黑素，體現了針對油相進攻的抗氧化性能不佳(圖 1b)。

　　綜上所述，該團隊利用FIDI-MS裝置對褪黑素在膜上的抗氧化保護作用進行了研究，證明了褪黑素更喜歡駐留在膜脂質的頭基區域，因此，它可以有效地保護膜脂質免受來自水相氧化劑的侵害，但不能保護膜脂質免受產生自油相的氧化劑的攻擊。預計此研究中開發的方法可廣泛用于篩選抗氧化劑的空間分布及其產生的抗氧化效果，有助于設計出具有特定功能的新型抗氧化劑。

　　該論文的第一作者為南開大學博士研究生張冬梅，第二作者為南開大學博士研究生宮矗。

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.1c01965