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动物营养学报２０２０，３２（８）：３４９６⁃３５０８

ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｒｉｔｉｏｎ

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２６７ｘ．２０２０．０８．００７

细菌脲酶抑制剂及其作用机理的研究进展

赵圣国郑楠王加启

张震宇１，２１，２１，２１，２∗

（１．中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京１００１９３；２．中国农业科学院

北京畜牧兽医研究所，农业部奶及奶制品质量安全控制重点实验室，北京１００１９３）

摘要：脲酶抑制剂能有效抑制细菌脲酶活性，降低尿素分解菌产生氨的速度，广泛应用于医

药及农业领域。然而，目前使用的脲酶抑制剂存在着生物毒性强、微生物适应性与稳定性差等问题，

限制了脲酶抑制剂的应用。近年来，研究发现了一系列新的脲酶抑制先导化合物，同时报道了这些化

合物的脲酶抑制结构以及作用模式与机制。本文综述了近１０年有关脲酶抑制剂的报道，并对所报道

的脲酶抑制剂进行系统分类，以探讨不同类别的脲酶抑制剂的构效关系、抑制效果与抑制模式，并从

不同类型脲酶抑制剂的构效关系探讨了其作用机理，旨在为新型脲酶抑制剂的开发提供参考。

关键词：脲酶抑制剂；细菌脲酶；非蛋白氮；构效关系；抑制机制

中图分类号：Ｓ８１６．７文献标识码：Ａ文章编号：１００６⁃２６７（２０２０）Ｘ

脲酶又称尿素酰胺水解酶（ＥＣ３．５．１．５），属于酶由（αβγ）组成，幽门螺杆菌所产脲酶则仅由α

４

酰胺水解酶家族的杂聚酶，可催化尿素分解为氨和β形成（αβ球形结构组成）。尽管不同种类的脲

［１］，其来源于自然界的植物、细菌、真１２

和二氧化碳酶间亚基数量不同，但脲酶镍离子附近活性位点的结

菌、藻类以及无脊椎动物等生物。细菌脲酶是由２构是保守的，且其活化与催化机制相似。然而，不同

－。脲酶高［９］。

个或３个亚基复合物组成的多聚体［２３］种类脲酶间变构位点结构可变性却很大

效催化尿素降解，在提供氮源的同时也给人类健脲酶抑制剂能抑制尿素产氨的反应，有助于

康和农业生产带来许多不利影响，主要表现在如解决脲酶活性强导致的人体健康危害、土壤氮流

下４个方面：１）产脲酶微生物定植消化道或尿道失、粪肥氨释放以及瘤胃尿素氮利用率低等问题。

所致的胃肠道溃疡（幽门螺杆菌）或泌尿结石（克近年来，新型脲酶抑制剂的研发多以前期报道的

［４］；２）土壤中的产脲酶微生不同类别脲酶抑制剂的有效基团的组合优化为基

雷伯氏菌和变形杆菌）

物所致的尿素流失［５］；３）畜禽生产中，粪便中产脲础。鉴于此，本文按化合物种类将脲酶抑制剂分

酶微生物加速氨的排放所致的大气环境污染［６］；为不同的类别，并探讨各类化合物的脲酶抑制功

４）反刍动物瘤胃中产脲酶微生物降低尿素氮的利能基团或其特征结构，以及这些化合物与脲酶活

用率所致的动物生产性能下降［７］。性中心的作用模式。这些化合物中的功能基团或

细菌脲酶结构蛋白是由２个（α、β）或３个其特征结构可以用于新型脲酶抑制剂的合成，对

（α、β、γ亚基单位组成）的同源寡聚体蛋白组成的研发新型脲酶抑制剂具有重要的参考作