研究小分子與蛋白質作用的光譜集成分析技術.pdf

1、小分子與生物大分子相互作用的研究是化學生物學的重要研究內容。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源性和外源性物質結合。IgG(γ-球蛋白)是生物體內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具有超常的可逆結合藥物、有機小分子和相關抗原的能力。研究小分子與血清白蛋白及免疫球蛋白的結合在藥代動力學、毒理學上具有重要意義，已成為從事生命科學、化學和臨床醫(yī)學科研工作者共同關注的課題之一。本論文基于

2、開展小分子與蛋白質相互作用的重要意義及國內外研究趨勢，在前人工作的基礎上，從以下幾方面進行了創(chuàng)新性研究： (1)通過計算機分子模擬技術研究了染料小分子、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的相互作用的分子模型，為通過實驗進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(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，獲得了準確一致的信息并驗證了分子對接結果； (3)根據Scatchard方程、Sips方程和Van't Hoff方程詳細研究計算了中藥活性組分、染料小分子與蛋白質的結合機理包括結合常數(shù)、結合位點數(shù)，推測了主要作用力類型； (4)利用數(shù)學方法(二階導數(shù)，去卷積以及曲線擬合)對蛋白質紅外光譜圖進行解析，定量分析了不同小分子與HSA作用前后蛋白質二級結構

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

5、各種方法的原理、應用情況及該領域的研究進展。 第二章：應用計算機模擬技術和光譜集成分析技術對HGG與染料小分子中性紅的相互作用進行了詳細的研究。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反應的平均親和力常數(shù)和結合位點數(shù)，根據Van’t Hoff方程計算了反應的熱力學參數(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二級結構的影響。

6、 第三章：首次利用分子模擬技術和光譜法詳細研究了丹皮酚、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的結合區(qū)域和結合模式。光譜法研究結果表明，這兩種藥物與蛋白質之間可以發(fā)生結合作用，并猝滅蛋白質的熒光；利用熒光光譜法提供的信息計算了相互作用的結合常數(shù)、結合位點數(shù)、熱力學參數(shù)；FT-IR及CD數(shù)據揭示了不同藥物對兩種蛋白質二級結構含量的影響程度。 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)激光散射技術首次系統(tǒng)研究了在AOT/異辛烷/水構成的反相微乳介質中巖白菜素、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的結合區(qū)域和結合模式。光譜數(shù)據表明，微乳液為HSA的氨基酸殘基提供了非極性更強的微環(huán)境，發(fā)色團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的內源熒光，其結合常數(shù)隨溫度升高而降