蛋白质结合小分子（离子）物质及变构效应

论文摘要

小分子（离子）与生物大分子相互作用的研究是探索各类小分子（离子）生物学效应和功能的基本途径之一,此类课题的研究有助于人们从分子层面了解生命过程。采用荧光光谱（FS）、紫外光谱（UV）研究了中药有效成分盐酸小檗碱（BC）在胃蛋白酶（pepsin）分子上的结合过程,应用核磁共振（1H NMR）技术研究了BC、苯甲酸钠、葡萄糖、维生素C（VC）与牛血清白蛋白（BSA）和胃蛋白酶（pepsin）相互作用的关键结合部位以及咪唑型离子液体与BSA相互作用的关键结合部位。为探讨离子液体的潜在毒性,采用多种光谱手段研究了咪唑型离子液体与BSA的相互作用。考虑到生物体内小分子（离子）在结合蛋白质时相互作用的复杂性,采用光谱手段研究了共存物对中药有效成分七叶内酯-BSA、BC-pepsin相互作用的扰动以及金属离子（Cu2+、Zn2+）、BC与BSA结合过程中的变构效应,并结合圆二色（CD）光谱对其机理进行了探讨。为更准确的获取药物分子-蛋白质相互作用参数,基于同步荧光获得了BC与pepsin分子中色氨酸、酪氨酸相互作用的定量参数;借助SAS软件尝试建立药物小分子-血清白蛋白结合过程构效关系的一般数学规律。在本文实验范围内,主要结论如下:1. BC对Cu2+猝灭BSA内源荧光呈负变构效应,而对BSA-Cu2+复合物稳定性以及Cu2+在BSA分子上的结合位点呈正变构效应。Cu2+、Zn2+对BC猝灭BSA内源荧光呈正变构效应,而对BSA-BC复合物稳定性以及BC在BSA分子上的结合位点呈负变构效应。2. BC能够以特定取向方式插入pepsin分子的疏水空腔,且距酪氨酸残基的平均结合距离最近。BC与BSA和pepsin分子的关键结合部位为BC分子中的共轭π体系异喹啉环和苯环结构;苯甲酸钠（SB）、葡萄糖、VC与BSA、pepsin结合的关键部位各有不同,三者在蛋白质分子上的结合部位可能处于临近蛋白质分子表面的亲水区域层。3.实验所选的共存物对七叶内酯-BSA、BC-pepsin结合过程存在不同程度的扰动,与BSA结合引致BSA分子构象的改变是共存物参与并影响七叶内酯-BSA相互作用过程的共同机制,但各种共存物扰动的具体方式有所不同,如离子架桥（I-）,同位取代（SB）,对药物结合部位的破坏（SDS）,使BSA构象的转变（TW-80、VC、葡萄糖）。4.咪唑型离子液体与BSA结合的关键部位为其阳离子部分,但阳离子部分不是使BSA内源性荧光产生猝灭的主要基团,且咪唑型离子液体在BSA上的结合部位不深,与BSA的相互作用比较复杂,作用结果使BSA的二级结构发生明显改变。5. BC猝灭pepsin分子内源性荧光的主要因素为静态猝灭,对色氨酸的猝灭最为显著,BC与色氨酸残基部位的结合最为强烈。6.药物分子结构参数与药物分子-血清白蛋白结合常数的关系并不严格遵循简单线性关系,单纯从药物分子结构的有限个参数考虑归纳药物分子-蛋白质结合过程的构效关系存在明显的局限性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 研究对象的广泛性
• 1.2.2 研究手段的多样性
• 1.2.3 研究思路和内容
• 1.3 立题依据和研究内容
• 1.3.1 立题依据
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 药物-蛋白质相互作用定量参数的数学处理
• 2.1 引言
• 2.2 实验试剂与仪器
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验试剂
• 2.3 方法和原理
• 2.3.1 BC-pepsin 相互作用
• 2.3.2 药物-血清白蛋白结合构效关系的一般性数学规律
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 BC-pepsin 相互作用的定量参数
• 2.4.2 药物-血清白蛋白结合构效关系的一般性数学规律
• 2.5 本章小结
• 第三章 小分子（离子）物质与蛋白质的关键结合部位辨认
• 3.1 引言
• 3.2 仪器与试剂
• 3.2.1 实验仪器
• 3.2.2 实验试剂
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 BC 在pepsin 分子上的结合部位及BC 与pepsin、BSA 相互作用的关键部位
• 3.3.2 离子液体与BSA 相互作用及关键部位
• 3.3.3 小分子（离子）物质与蛋白质结合的关键部位
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 BC 在pepsin 分子上的结合部位及BC 与pepsin、BSA 相互作用的关键部位
• 3.4.2 咪唑型离子液体与BSA 相互作用及关键基团的判断
• 3.4.3 共存物质与蛋白质结合的关键部位
• 3.5 本章小结
• 第四章 共存物质对中药-蛋白质结合的扰动方式
• 4.1 引言
• 4.2 实验仪器和试剂
• 4.2.1 实验仪器
• 4.2.2 实验试剂
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 共存物-BSA-七叶内酯体系
• 4.3.2 共存物-pepsin-BC 体系
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 共存物-BSA-七叶内酯体系
• 4.4.2 共存物-pepsin-BC 体系
• 4.5 本章小结
• 第五章 金属离子、中药小分子结合蛋白质过程中的变构效应
• 5.1 引言
• 5.2 实验仪器和试剂
• 5.2.1 实验仪器
• 5.2.2 实验试剂
• 5.3 实验方法
• 2+结合过程的变构效应'>5.3.1 BC 对牛血清白蛋白-Cu²⁺结合过程的变构效应
• 2+(Zn²⁺)对牛血清白蛋白-BC 结合过程的变构效应'>5.3.2 Cu²⁺(Zn²⁺)对牛血清白蛋白-BC 结合过程的变构效应
• 5.4 结果与讨论
• 2+结合过程的变构效应'>5.4.1 BC 对牛血清白蛋白-Cu²⁺结合过程的变构效应
• 2+、Zn²⁺对BC-BSA 结合过程的变构效应'>5.4.2 Cu²⁺、Zn²⁺对BC-BSA 结合过程的变构效应
• 5.5 本章小结
• 全文总结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文