Grifolamine A, a novel bis-γ-butyrolactone from Grifola frondosa exerted inhibitory effect on α-glucosidase and their binding interaction: Affinity and molecular dynamics simulation

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作者
Shaodan Chen,Zhen‐Qiang Mu,Tianqiao Yong,Jiangyong Gu,Yifan Zhang,Xiong Guan,Yizhen Xie,Chun Xiao,Huiping Hu,X. B. Yang,Xiangmin Li,Manjun Cai,Qingping Wu
出处
期刊:Current research in food science [Elsevier BV]
卷期号:5: 2045-2052 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.crfs.2022.10.026
摘要

A novel bis-γ-butyrolactone grifolamine A (1), the first γ-butyrolactone dimer from nature, together with three known γ-butyrolactones (2-4), was isolated from the byproduct from Grifola frondosa polysaccharides preparation process. The structure and stereochemistry of grifolamine A (1) were elucidated by extensive spectroscopic analysis combined with quantum chemical calculation. The biosynthetic origin of compound 1, as well as 2-4 was proposed. Grifolamine A (1) showed an intense inhibition against α-glucosidase in vitro. The underlying inhibitory mechanism was revealed by surface plasmon resonance (SPR), molecular docking, molecular dynamics (MD) simulation and binding free energy calculation. SPR revealed that grifolamine A exhibited a strong affinity to α-glucosidase with an equilibrium dissociation constant (KD) value of 1.178 × 10-4 M. Molecular docking manifested that grifolamine A sat at the active pocket of α-glucosidase by van der Waals force, alkyl interaction and carbon hydrogen bonds, and consequently changed the micro-environmental structure of α-glucosidase. MD simulation revealed that grifolamine A had high binding affinity to α-glucosidase with average free energy of -25.2 ± 3.2 kcal/mol. Free energy decomposition indicated amino acid residues including PHE298, PHE308, PHE309, PHE155 and ARG310 at the binding pocket played a strongly positive effect on the interaction between grifolamine A and α-glucosidase. Our findings provide valuable information for the design and development of novel α-glucosidase inhibitors based on γ-butyrolactone skeleton.
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