几种黄酮类药物小分子与牛血清白蛋白相互作用的研究

论文摘要

黄酮类化合物是广泛存在于自然界中的一类天然活性物质,对多种疾病具有良好的疗效。研究黄酮类药物小分子与血清白蛋白生物大分子的结合,对于药物代谢动力学、生物化学、制药学和临床医学具有重要的参考价值,能为其提供重要的生理参数和药物指标。本文选取牛血清白蛋白（Bovine serum albumin, BSA）为模型蛋白质,应用荧光光谱、紫外吸收光谱等方法对BSA与8种不同结构的黄酮类药物槲皮素（Quercetin, QU）、杨梅素（Myricetin, MY）、二氢槲皮素（Dihydroquercetin, DQU）、二氢杨梅素（Dihydromyricetin, DMY）、表儿茶素没食子酸酯（Epicatechin gallate, ECG）、表没食子儿茶素没食子酸酯（Epigallocatechin gallate, EGCG）、表没食子儿茶素（Epigallocatechin EGC）及没食子儿茶素（Gallocatechin GC）相互作用的机理进行了研究。主要研究内容如下：（1）采用荧光发射光谱、紫外光谱、同步荧光光谱等技术研究了模拟生理条件下二氢杨梅素与牛血清白蛋白的相互作用及金属离子对结合的影响。实验结果表明,二氢杨梅素通过静态猝灭机理猝灭了牛血清白蛋白的内源荧光。并计算了15℃、25℃和37℃三个不同温度下二氢杨梅素与牛血清白蛋白相互作用的猝灭常数Ksv、结合常数Ka及结合位点数n；分析了二氢杨梅素对牛血清白蛋白二级结构的影响,并根据热力学参数推断了作用力本质主要是疏水作用和静电作用；通过荧光光谱和紫外吸收光谱的重叠光谱可以得到分子间结合的空间距离为3.43 nm;Co2+、Cu2+、Ni2+和K+的存在均增加了DMY-BSA体系的结合常数,尤其是Cu2+的存在可使结合常数增大两个数量级。（2）利用荧光光谱研究了模拟生理条件下槲皮素、杨梅素以及它们对应的氢化物二氢槲皮素、二氢杨梅素这四种结构相似的黄酮醇药物分子与牛血清白蛋白的结合情况,探讨了黄酮醇药物分子C环氢化及B环羟基数目对其与BSA相互作用的影响。实验结果表明,除二氢槲皮素外,其他三种黄酮醇均能显著猝灭牛血清白蛋白的内源荧光,结合常数分别为1.84×108（MY）、3.82×107（QU）和1.36×104 L.mol-1（DMY）。这说明具有相同A环和B环结构的黄酮醇,其C环氢化后将削弱其与BSA的作用,导致结合常数降低4个数量级；具有相同A环和C环结构的黄酮醇,B环上羟基数目的增加将增强其与BSA的作用,且增加一个羟基可以提高结合常数1个数量级。（3）选取儿茶素中具有代表性的表儿茶素没食子酸酯（ECG）作为研究对象,利用荧光光谱法研究模拟生理pH条件下三种不同温度（17℃,27℃,37℃）及四种不同金属离子（Co2+,Zn2+,Cu2+, Ni2+）对其与BSA结合的影响。实验结果表明,金属离子的存在并未改变猝灭类型,但增强了ECG对BSA的荧光猝灭效应,且使结合过程中的主要作用力由疏水作用力变为静电作用力；Ni2+、Cu2+增加了ECG-BSA复合物的结合常数,而Co2+、Zn2+降低了ECG-BSA的结合常数。（4）采用荧光光谱法考察了ECG、EGCG、EGC及GC四种结构相似的儿茶素类药物与BSA之间的作用规律,探讨了儿茶素类药物小分子与BSA相互作用的结构与结合力关系。实验结果表明,羟基数目最多的EGCG结合常数最大,其次为ECG。EGC与GC互为对映体,但GC与BSA的结合效果明显较差,可能是因为BSA本身是一种手性选择剂,因而与手性化合物的作用具有选择性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 药物小分子与蛋白质相互作用的研究进展
• 1.1 概述
• 1.2 蛋白质的基本结构
• 1.3 黄酮类化合物
• 1.4 药物与蛋白质相互作用研究的主要内容
• 1.4.1 结合常数和结合位点数的确定
• 1.4.2 药物与蛋白作用力类型的确定
• 1.4.3 结合部位的确定
• 1.4.4 药物分子对血清白蛋白构象变化的影响
• 1.4.5 外界条件对结合反应的影响
• 1.5 药物与蛋白质相互作用常用的研究方法
• 1.5.1 光谱法
• 1.5.2 其他方法
• 1.5.3 应用于药物与蛋白质作用研究的新方法
• 1.6 本文研究意义与主要研究内容
• 第二章 光谱法研究二氢杨梅素与BSA的相互作用
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 仪器与主要试剂
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 荧光光谱的特点
• 2.2.2 猝灭机理及猝灭常数的确定
• 2.2.3 结合常数和结合位点数的确定
• 2.2.4 热力学参数及结合力的本质
• 2.2.5 DMY与BSA之间的能量转移
• 2.2.6 紫外吸收光谱
• 2.2.7 金属离子对结合常数的影响
• 2.2.8 DMY对BSA构象的影响
• 2.3 小结
• 第三章 黄酮醇C环氢化及B环羟基数对其与BSA结合的影响
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 仪器与主要试剂
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 荧光光谱的特点
• 3.2.2 黄酮醇对牛血清白蛋白荧光的猝灭效果
• 3.2.3 结合常数和结合位点数
• 3.2.4 黄酮醇与BSA氨基酸残基之间的结合距离
• 3.3 小结
• 第四章 温度和金属离子对表儿茶素没食子酸酯（ECG）与BSA结合的影响
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 仪器与主要试剂
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 不同温度下荧光光谱的特点
• 4.2.2 荧光猝灭机理
• 4.2.3 结合常数和结合位点数
• 4.2.4 金属离子对ECG与BSA结合的影响
• 4.2.5 热力学参数和结合力的本质
• 4.2.6 紫外可见吸收光谱
• 4.3 小结
• 第五章 儿茶素类药物结构上的差异对其与BSA结合的影响
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 仪器与主要试剂
• 5.1.2 实验方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 荧光光谱及同步荧光光谱的特征
• 5.2.2 儿茶素类药物对BSA荧光的猝灭效果及猝灭机理
• 5.2.3 结合常数及结合位点数的确定
• 5.3 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果