研究小分子與蛋白質(zhì)作用的光譜集成分析技術(shù).pdf

1、小分子與生物大分子相互作用的研究是化學(xué)生物學(xué)的重要研究內(nèi)容。血清白蛋白是血漿中含量最豐富的重要載體蛋白，它能廣泛地與許多內(nèi)源性和外源性物質(zhì)結(jié)合。IgG(γ-球蛋白)是生物體內(nèi)最主要的免疫球蛋白分子之一，它在人類正常血清中含量最豐富。IgG具有超常的可逆結(jié)合藥物、有機(jī)小分子和相關(guān)抗原的能力。研究小分子與血清白蛋白及免疫球蛋白的結(jié)合在藥代動力學(xué)、毒理學(xué)上具有重要意義，已成為從事生命科學(xué)、化學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)科研工作者共同關(guān)注的課題之一。本論文基于

2、開展小分子與蛋白質(zhì)相互作用的重要意義及國內(nèi)外研究趨勢，在前人工作的基礎(chǔ)上，從以下幾方面進(jìn)行了創(chuàng)新性研究： (1)通過計算機(jī)分子模擬技術(shù)研究了染料小分子、中藥活性組分與人γ-球蛋白(HGG)、人血清白蛋白(HSA)的作用模式，提出了小分子與蛋白質(zhì)的相互作用的分子模型，為通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究二者相互作用提供了理論參考和重要信息； (2)綜合利用光譜集成分析技術(shù)(熒光光譜、紫外-可見吸收光譜、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、圓

3、二色譜(CD))研究了染料小分子、中藥活性組分與HGG及HSA的相互作用，獲得了準(zhǔn)確一致的信息并驗(yàn)證了分子對接結(jié)果； (3)根據(jù)Scatchard方程、Sips方程和Van't Hoff方程詳細(xì)研究計算了中藥活性組分、染料小分子與蛋白質(zhì)的結(jié)合機(jī)理包括結(jié)合常數(shù)、結(jié)合位點(diǎn)數(shù)，推測了主要作用力類型； (4)利用數(shù)學(xué)方法(二階導(dǎo)數(shù)，去卷積以及曲線擬合)對蛋白質(zhì)紅外光譜圖進(jìn)行解析，定量分析了不同小分子與HSA作用前后蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)

4、的變化； (5)通過競爭實(shí)驗(yàn)，確定了小分子在HSA的結(jié)合位點(diǎn)，取得與分子對接基本一致的結(jié)果； (6)利用同步熒光光譜提供的信息，探討了不同小分子-蛋白質(zhì)體系中的蛋白質(zhì)發(fā)色團(tuán)微環(huán)境的改變； (7)研究了HSA在AOT/異辛烷/水的微乳介質(zhì)中與中藥活性組分的相互作用，為蛋白質(zhì)與小分子的相互作用開拓了新的研究領(lǐng)域。 論文共分為四章。 第一章：簡要介紹了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能，綜述了研究小分子與蛋白質(zhì)相互作用的

5、各種方法的原理、應(yīng)用情況及該領(lǐng)域的研究進(jìn)展。 第二章：應(yīng)用計算機(jī)模擬技術(shù)和光譜集成分析技術(shù)對HGG與染料小分子中性紅的相互作用進(jìn)行了詳細(xì)的研究。通過分子對接考察了中性紅與HGG的作用模式，提出了二者相互作用的分子模型。利用Sips方法計算了中性紅與HGG反應(yīng)的平均親和力常數(shù)和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)，根據(jù)Van’t Hoff方程計算了反應(yīng)的熱力學(xué)參數(shù)，討論了二者相互作用的主要作用力類型。利用FT-IR和CD考察了中性紅對HGG二級結(jié)構(gòu)的影響。

6、 第三章：首次利用分子模擬技術(shù)和光譜法詳細(xì)研究了丹皮酚、柚皮苷分別與HSA和HGG的相互作用。通過分子對接確定這兩種藥物分別與HSA、HGG的結(jié)合區(qū)域和結(jié)合模式。光譜法研究結(jié)果表明，這兩種藥物與蛋白質(zhì)之間可以發(fā)生結(jié)合作用，并猝滅蛋白質(zhì)的熒光；利用熒光光譜法提供的信息計算了相互作用的結(jié)合常數(shù)、結(jié)合位點(diǎn)數(shù)、熱力學(xué)參數(shù)；FT-IR及CD數(shù)據(jù)揭示了不同藥物對兩種蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)含量的影響程度。 第四章：利用熒光光譜法、紫外-可見吸

7、收光譜法、圓二色性光譜法、傅里葉變換紅外光譜法和動態(tài)激光散射技術(shù)首次系統(tǒng)研究了在AOT/異辛烷/水構(gòu)成的反相微乳介質(zhì)中巖白菜素、秦皮甲素、沒食子酸和咖啡酸與HSA之間的相互作用。分子對接從理論上分別研究了這四種藥物與HSA的結(jié)合區(qū)域和結(jié)合模式。光譜數(shù)據(jù)表明，微乳液為HSA的氨基酸殘基提供了非極性更強(qiáng)的微環(huán)境，發(fā)色團(tuán)在微乳液中的活動性比起在水溶液中受到更大的限制；在微乳液中這些中藥活性組分能夠猝滅HSA的內(nèi)源熒光，其結(jié)合常數(shù)隨溫度升高而降