花色苷分子结构与保护DNA功能的关系及机理的研究

花色苷属于多酚类化合物，具有抗氧化、清除自由基、预防癌症和保护DNA等功能，是一类物质的统称。不同花色苷组分对人体的生物活性有所不同，因此，筛选生物活性强的花色苷资源是开发花色苷保健品成功的前提。目前，单一花色苷组分或单一来源花色苷提取物保护DNA的功能已经获得验证，然而不同花色苷组分、不同来源的花色苷保护DNA的功能是否相同？哪些花色苷组分、花色苷资源保护DNA的功能最强？花色苷分子结构与保护DNA功能的关系和机理如何？等研究还未见报道。本项目选取分子结构具有代表性和相关性的21种花色苷，研究其分子结构与保护DNA功能的关系及机理。研究采用UV辐射（oOH氧化）引起小牛胸腺DNA损伤的经典体外模型，揭示花色苷分子结构与保护DNA功能的关系；揭示花色苷保护DNA功能的途径及机理。项目的实施将为花色苷类保健品开发提供科学依据，为人类健康饮食提供理论指导。

项目超额完成计划的各项研究内容，共发表论文12篇，其中4篇论文为SCI & EI收录，培养博士后1名，研究生3名。研究鉴定紫玉米、紫甘薯、黑豆和树莓中花色苷的结构、评价其与小牛胸腺DNA的结合方式，从分子层面和热动力学角度揭示花色苷结构与保护DNA损伤的关系。. （1）花色苷的鉴定和纯化。研究采用HPLC-MS/MS的方法对紫玉米、紫甘薯、黑豆和树莓中花色苷进行鉴定和纯化。紫玉米中的花色苷为矢车菊色素-3-葡萄糖苷、矢车菊色素-3-丙二酰葡萄糖苷、芍药花青素-3-葡萄糖苷、矢车菊色素-3-丙二酰葡萄糖苷、芍药花青素-3-丙二酰葡萄糖苷、天竺葵-3-6"-丙二酰葡萄糖苷、矢车菊色素-3-双丙二酰葡萄糖和芍药花青素-3-丙二酰葡萄糖苷；紫甘薯中的花色苷为芍药素-3-对羟基苯甲酰槐糖苷-5-葡糖苷、芍药素3-(6′′-咖啡酰槐糖苷)-5-葡糖苷、矢车菊素3-(6′′-咖啡酰-6′′′-对羟基苯甲酰槐糖苷)-5-葡糖苷、矢车菊素3-(6′′-咖啡酰-6′′′-阿魏酰槐糖苷)-5-葡糖苷、芍药素3-双咖啡酰槐糖苷-5-葡糖苷、芍药素3-(6′′-咖啡酰-6′′′-对羟基苯甲酰槐糖苷)-5-葡糖苷和芍药素3-(6′′-咖啡酰-6′′′-阿魏酰槐糖苷)-5-葡糖苷；黑豆中的花色苷为矢车菊素-3-葡糖苷；树莓中的花色苷为矢车菊素-3-葡萄糖苷、矢车菊素-3-五碳糖苷、矢车菊素-3-丙二酰六碳糖苷。. （2）花色苷与小牛胸腺DNA结合方式。比较矢车菊素和矢车菊-3-葡萄糖苷与小牛胸腺DNA的结合形式和稳定性。研究确定矢车菊素和矢车菊-3-葡萄糖苷与DNA可以形成DNA-花色苷复合体。花色苷是采用插入模式与DNA形成复合体，有效提高其熔点提高5~7℃，并且矢车菊-3-葡萄糖苷与DNA结合能力强于矢车菊素，热动力学的分析显示花色苷与DNA的结合是自发反应，氢键和疏水作用力是主要驱动力。. （3）花色苷保护DNA能力。研究发现花色苷一定浓度范围内对DNA损伤的保护能力呈现浓度依赖性，高浓度花色苷对DNA具有破坏作用。花色苷对DNA保护作用由强到弱分别是：天竺葵>矢车菊>牵牛花>飞燕草>芍药>锦葵。花色苷对DNA损伤的保护能力随糖苷键数量的增加而增加，具有芸香糖苷和阿拉伯糖苷的花色苷对DNA损伤的保护能力高于具有葡萄糖苷花色苷的保护能力。