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小分子药物与牛血清白蛋白相互作用研究

作　者: 徐洪亮
导　师: 李正强; 李桂英
学　校: 吉林大学
专　业: 生物物理学
关键词: 泽兰黄素桃叶珊瑚苷血清白蛋白相互作用光谱学
分类号: R96
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

小分子药物通常是信号传导抑制剂，它能够特异性结合靶蛋白，进而阻断信号传导通路，从而达到治疗的目的。血清白蛋白是血浆中含量最丰富的蛋白质，能结合多种内外源物质，是药物发挥药效的重要载体和靶分子。药物进入血液后会不同程度地结合血清白蛋白，这直接影响药物在体内的吸收、代谢、药效发挥、药理、毒理等。药物与蛋白质相互作用研究是药物分子设计和改造的前提基础，是认识蛋白质生物效应的重要途径，对理解药物的药效学、药代动力学、药理学以及毒理学等具有重要意义。目前，直接测定药物在体内与蛋白质的结合情况是比较困难的。因此，药物与蛋白质结合的测定往往都在体外模拟体内生理环境下进行。牛血清白蛋白现在已经成为研究药物与蛋白质相互作用最为常用的模式蛋白之一。泽兰黄素和桃叶珊瑚苷是两种药效突出、极具开发价值的小分子药物，然而，泽兰黄素与蛋白质相互作用研究未见报道，桃叶珊瑚苷与蛋白质相关研究虽有少量报道，但它们的作用机制仍然未见报道。这些已经成为开发这两种药物的限制因素。本论文在前人的研究工作基础上，分别系统地研究了泽兰黄素、桃叶珊瑚苷与牛血清白蛋白的相互作用。主要进行了以下几方面创新性研究：1.在生理条件下，利用紫外-可见光谱和荧光光谱分别研究了泽兰黄素、桃叶珊瑚苷与牛血清白蛋白的相互作用。确定了作用机制（具体指荧光淬灭机制、结合常数和结合位点数），讨论了结合力类型，并且计算了泽兰黄素与牛血清白蛋白的结合距离。2.使用同步荧光光谱和圆二色谱技术研究了泽兰黄素、桃叶珊瑚苷对牛血清白蛋白二级结构的影响。3.利用分子对接技术研究了泽兰黄素与牛血清白蛋白作用模式，获得了与实验一致的结果。4.在没有或存在Cu²⁺或Fe³⁺三种条件下，系统地研究了桃叶珊瑚苷与牛血清白蛋白的相互作用。论文共分为三部分：第一章：小分子物质与蛋白质相互作用研究进展本章是论文的绪论部分。论述了血清白蛋白的结构与功能，金属离子对药物与蛋白质结合的影响，药物与蛋白质相互作用的研究意义、方法和主要内容。第二章：使用光谱学和分子对接方法表征泽兰黄素与蛋白质的相互作用1.首先使用紫外差谱发现，泽兰黄素的作用引起牛血清白蛋白分别在220nm、280nm左右发生改变。这说明，泽兰黄素不仅作用了牛血清白蛋白，而且改变了其肽链构象。2.利用荧光光谱技术，结合经典和修正的Stern-Volmer方程研究发现，泽兰黄素可以引起血清白蛋白发生荧光淬灭，并确定了淬灭机制为静态淬灭，还确定了结合常数、结合位点数和作用力类型，还利用Van’t Hoff方程计算了结合距离。3.同步荧光研究发现泽兰黄素的作用没有明显改变牛血清白蛋白中色氨酸和酪氨酸残基微环境的极性；使用圆二色谱发现，泽兰黄素结合牛血清白蛋白使其α-螺旋含量显著降低。4.通过分子对接技术研究了泽兰黄素与牛血清白蛋白相互作用，获得与实验一致的结果。第三章：桃叶珊瑚苷与蛋白质的相互作用研究1.在生理条件下，没有或存在Cu²⁺或Fe³⁺时，通过荧光光谱技术和Stern-Volmer方程确定了桃叶珊瑚苷能够与牛血清白蛋白发生相互作用，并导致牛血清白蛋白发生荧光淬灭现象，从多个角度确定了淬灭机制为静态淬灭，进一步确定了相应条件下的结合常数、结合位点数。热力学分析表明疏水作用为主要结合力。2.使用不同技术从多个角度确定了桃叶珊瑚苷对牛血清白蛋白荧光淬灭机制为静态淬灭。3.使用同步荧光发现，在没有或存在Cu²⁺或Fe³⁺条件下，桃叶珊瑚苷没有明显改变牛血清白蛋白中色氨酸和酪氨酸残基微环境的极性；使用圆二色谱研究发现，桃叶珊瑚苷对牛血清白蛋白二级结构影响不明显，只是轻微降低牛血清白蛋白中α-螺旋含量。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章小分子物质与蛋白质相互作用研究进展  12-48
  1.1 引言  12
  1.2 血清白蛋白的功能与结构基础  12-19
    1.2.1 牛血清白蛋白  13-14
    1.2.2 血清白蛋白的主要生理功能  14-15
    1.2.3 维系和稳定蛋白质的作用力  15-19
  1.3 研究药物与蛋白质相互作用的重要意义  19-20
  1.4 金属离子对药物与蛋白质结合的影响  20
  1.5 小分子药物和蛋白质相互作用的主要研究方法  20-30
    1.5.1 紫外-可见吸收光谱  21-23
    1.5.2 荧光光谱法  23-26
    1.5.3 圆二色谱法  26-27
    1.5.4 傅立叶变换红外光谱  27-28
    1.5.5 分子对接  28-30
  1.6 小分子与蛋白质相互作用研究的主要内容  30-35
    1.6.1 结合常数和结合位点数的确定  30-32
    1.6.2 小分子与蛋白质结合位置的确定  32-34
    1.6.3 热力学分析和结合力类型的确定  34-35
    1.6.4 小分子对蛋白质构象的影响  35
  1.7 泽兰黄素与桃叶珊瑚苷  35-37
    1.7.1 泽兰黄素的研究现状  35-36
    1.7.2 桃叶珊瑚苷的研究现状  36-37
    1.7.3 开发泽兰黄素和桃叶珊瑚苷面临存在的主要问题  37
  1.8 本课题的主要内容和研究意义  37-39
    1.8.1 本课题研究的主要内容  37-38
    1.8.2 本课题的研究意义  38-39
  参考文献  39-48
第二章泽兰黄素与牛血清白蛋白相互作用研究  48-72
  2.1 前言  48-49
  2.2 实验部分  49-52
    2.2.1 材料  49-50
    2.2.2 仪器  50
    2.2.3 方法  50-52
  2.3 结果和讨论  52-65
    2.3.1 紫外光谱学实验  52-53
    2.3.2 BSA 荧光淬灭研究  53-54
    2.3.3 淬灭机制的分析  54-57
    2.3.4 结合常数和结合位点数的确定  57-58
    2.3.5 热力学分析和结合力类型的确定  58-60
    2.3.6 能量由 BSA 向泽兰黄素转移  60-61
    2.3.7 构象变化研究  61-63
    2.3.8 分子对接分析  63-65
  2.4 结论  65-66
  参考文献  66-72
第三章桃叶珊瑚苷与牛血清白蛋白的相互作用  72-96
  3.1 前言  72-74
  3.2 实验部分  74-75
    3.2.1 材料  74
    3.2.2 仪器  74
    3.2.3 方法  74-75
  3.3 结果与讨论  75-90
    3.3.1 荧光淬灭研究  75-77
    3.3.2 淬灭机制分析  77-81
    3.3.3 结合常数和结合位点的确定  81-84
    3.3.4 热力学分析和结合力类型的确定  84-85
    3.3.5 构象变化研究  85-90
  3.4 结论  90-91
  参考文献  91-96
作者简介  96-98
攻读博士期间发表的论文  98-100
致谢  100

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