学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

功能性多肽的设计、合成及其应用研究

作　者: 周彬彬
导　师: 刘又年
学　校: 中南大学
专　业: 应用化学
关键词: 功能性多肽抗肿瘤药物 Aβ阻聚肽 α-synuclein 催化材料生物传感
分类号: TQ464.7
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 403次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着多肽合成技术和高效液相纯化、分析等技术的迅速发展,多肽类化合物作为一类重要的生物活性分子,越来越受到研究人员的关注。其中,多肽类物质的生物兼容性、特异性蛋白识别能力、易于修饰、易降解等特点,使其广泛受到药物开发者的青睐,成为药物研究中一个新的活跃领域。近年来,研究人员发现,一些短肽能够通过氢键、静电作用力,疏水作用以及π-π堆积等方式,白组装成各种有序的纳米结构,从而使其在药物的包覆、运输、缓释,生物传感、催化剂以及纳米器件等研究领域产生了广泛应用。基于以上考虑,在本论文中,设计合成了系列功能性多肽,并研究了其作为抗肿瘤靶向药物和神经退行性疾病阻断剂的活性。同时,针对与老年痴呆病理相关的淀粉样蛋白的自组装功能,设计合成了易于自组装成纳米纤维的短肽,并研究了其在催化材料和生物传感方面的应用。本论文的主要内容包括：(1)通过液相多肽合成法合成了Fc-RGD和Fc-Am-RGD,利用MTT细胞毒性法和流式细胞仪法研究了它们的抗肿瘤活性,并用高效液相色谱-电化学联用法(HPLC-EC)研究了B16细胞对其摄取能力。研究发现,Fc-RGD和Fc-Am-RGD相对于它们的母体RGD和二茂铁具有更强的抗癌活性,且在二茂铁和RGD之间插入柔性片段6-氨基己酸的Fc-Am-RGD表现出了最强的抗肿瘤活性,其IC5o值为5.2±1.4μmol·L-1。另外HPLC-EC的研究结果也证实了Fc-Am-RGD穿透B16细胞膜的能力比Fc-RGD强。(2)合成了GPR三肽,GPR-Fca和Fc-GPR。通过ThT荧光分析法和原子力显微镜研究了合成物质对Ap聚集的影响,并利用电化学方法研究了其与Ap的相互作用。研究结果表明：Fc-GPR不能抑制Aβ的聚集,而GPR和GPR-Fca则能有效抑制Ap的聚集以及解聚己形成的Ap纤维,而GPR-Fca的抑制聚集和解聚能力都要强于其母体GPR。特别是,GPR-Fca能够显著降低因Ap的聚集而引起的神经细胞毒性。同时,GPR-Fca还表现出了很强的抗酶解能力和较好的亲脂性。(3) α-syn的聚集和聚集物的神经细胞毒性在帕金森病(PD)的致病机理中扮演中重要的角色。而Cu2+能促进α-syn的聚集以及Cu2+存在下α-syn聚集物神经细胞毒性显著增加的现象更是让人们深信α-syn-Cu2+聚集物在PD中的重要作用。以α-syn的原生序列77VAQKTV82为识别肽设计合成了甲基化的VAQTKmV作为α-syn-Cu2+聚集的阻断剂。通过ThT荧光法和AFM研究了其抑制α-syn-Cu2+聚集的过程,并用MTT法研究了其对α-syn-Cu2+聚集物引起的神经细胞毒性的抑制作用。研究发现,VAQTKmV不仅能有效地抑制α-syn-Cu2+的聚集,而且能显著降低由α-syn-Cu2+的聚集所引起的神经细胞毒性。(4)细胞内蛋白α-syn的构象变化以及聚集过程被认为与PD的病理学紧密相关,它以α-螺旋结构的形式聚集在突触前末端。通过将无定形的α-syn加入到三氟乙醇和水的混合液中使其转换成α-螺旋结构,利用电化学和紫外光谱的方法研究了Cu+和Cu2+与其结合能力,并发现a-螺旋结构的α-syn与Cu+的结合能力较之与Cu2+的结合能力高两个数量级,比无定形结构α-syn与Cu2+的结合能力则更是高出三个数量级之多。通过对含有游离Cu2+、无定形α-syn-Cu2+以及a-螺旋α-syn-Cu2+的溶液中H202和OH·的检测发现,α-螺旋结构的α-syn对Cu+的高稳定作用能显著降低自由基的产生。(5)通过固相法合成了能自组装成带正电荷纳米纤维的苯胺-GGAAKLVFF多肽。通过静电作用,将带负电的Pt纳米粒子直接固定到多肽纤维表面。这种Pt纳米粒子负载的多肽纤维在催化氧还原方面具有非常高的催化活性,可能会在燃料电池领域产生潜在的应用价值。(6)将苯胺连接到自组装型的淀粉样多肽片段GGAAKLVFF的N端,通过多肽固相合成的方法合成了Aniline-GGAAKLVF(AP)。AP不仅能够自组装成多肽纳米纤维,其露在纤维表面的苯胺单体还能够在H2O2和HRP的作用下实现聚合,形成高电化学活性的聚苯胺外壳。因此,结合苯胺在HRP催化下的聚合特性及聚合后聚苯胺良好的电化学信号构建了以自组装多肽纳米纤维为模板的,具有较高灵敏度和选择性的核酸传感器。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-14
1 绪论  14-32
  1.1 多肽  14-17
    1.1.1 多肽的研究进展  14
    1.1.2 多肽合成的基本原理及方法  14-16
    1.1.3 多肽的应用  16-17
  1.2 阿尔茨海默病的特点及多肽抑制剂的研究  17-22
    1.2.1 阿尔茨海默病的发病机制  17-18
    1.2.2 Aβ的产生和功能  18-19
    1.2.3 Aβ在AD中的毒性作用  19-21
    1.2.4 针对Aβ的多肽抑制剂研究进展  21-22
  1.3 帕金森病的特点及多肽抑制剂研究进展  22-26
    1.3.1 帕金森病的发病机制  22-23
    1.3.2 α-syn与PD的关系  23
    1.3.3 α-syn的结构  23-24
    1.3.4 α-syn的聚集和细胞毒性  24-25
    1.3.5 抑制α-syn聚集的多肽抑制剂  25-26
  1.4 自组装多肽纳米材料的应用研究进展  26-31
    1.4.1 自组装多肽的特点  27
    1.4.2 自组装多肽的分类  27-28
    1.4.3 自组装多肽纳米材料的应用  28-31
  1.5 本论文的研究背景和意义  31-32
2 二茂铁RGD的合成及其抗肿瘤活性研究  32-44
  2.1 引言  32-33
  2.2 试剂与仪器  33-34
  2.3 实验过程  34-37
    2.3.1 RGD三肽的合成  34
    2.3.2 Fc-RGD和Fc-Am-RGD的合成  34-36
    2.3.3 Fc-GGG的合成  36
    2.3.4 产物的表征  36
    2.3.5 电化学实验  36
    2.3.6 HPLC-EC检测  36
    2.3.7 细胞实验  36-37
    2.3.8 流式细胞分析  37
  2.4 结果与讨论  37-42
    2.4.1 化合物Fc-RGD和Fc-Am-RGD的合成与表征  37
    2.4.2 电化学表征Fc-RGD和Fc-Am-RGD  37-38
    2.4.3 细胞对Fc-RGD和Fc-Am-RGD的摄取研究  38-39
    2.4.4 MTT细胞毒性研究  39-41
    2.4.5 流式细胞分析  41-42
  2.5 小结  42-44
3 二茂铁GPR的合成及其对Aβ的聚集和细胞毒性的影响  44-61
  3.1 引言  44-45
  3.2 试剂与仪器  45
  3.3 实验过程  45-51
    3.3.1 1’-甲酸甲酯-1-叠氮羰基二茂铁和GPR三肽的合成  45
    3.3.2 化合物GPR-Fca的合成  45-48
    3.3.3 化合物Fc-GPR的合成  48-49
    3.3.4 溶液配制  49
    3.3.5 荧光法检测Aβ(1-42)纤维形成  49
    3.3.6 电化学检测  49
    3.3.7 原子力显微镜(AFM)检测  49-50
    3.3.8 细胞毒性分析  50
    3.3.9 抗酶解能力分析  50
    3.3.10 亲脂性分析  50-51
  3.4 结果与讨论  51-60
    3.4.1 化合物的设计、合成、表征和结构模拟  51
    3.4.2 二茂铁-GPR衍生物抑制Aβ(1-42)纤维形成的动力学过程  51-53
    3.4.3 GPR和二茂铁-GPR衍生物浓度对抑制Aβ(1-42)纤维形成的影响  53
    3.4.4 电化学研究二茂铁-GPR衍生物与Aβ(1-42)的相互作用  53-55
    3.4.5 ThT荧光方法研究GPR-Fca和GPR解聚已形成的Aβ(1-42)纤维  55-56
    3.4.6 AFM研究GPR-Fca对Aβ(1-42)聚集的影响  56-57
    3.4.7 GPR-Fca和GPR降低Aβ(1-42)引起的细胞毒性研究  57-58
    3.4.8 二茂铁-GPR衍生物和GPR的抗酶解能力研究  58-59
    3.4.9 GPR-Fca和GPR的亲脂性分析  59-60
  3.5 小结  60-61
4 N-甲基化多肽的合成及其对α-syn聚集和毒性的影响  61-75
  4.1 引言  61-62
  4.2 试剂与仪器  62-63
  4.3 实验过程  63-67
    4.3.1 N-甲基化多肽VAQTmV的合成  63-65
    4.3.2 表达、提纯α-syn  65
    4.3.3 质谱表征  65
    4.3.4 溶液的配制  65-66
    4.3.5 ThT荧光法检测纤维的形成  66
    4.3.6 AFM检测  66
    4.3.7 细胞毒性分析  66
    4.3.8 检测VAQTmV对α-syn与Cu~(2+)结合能力的影响  66-67
  4.4 结果与讨论  67-74
    4.4.1 化合物的合成和表征  67-68
    4.4.2 ThT法研究VAQKTmV对α-syn-Cu~(2+)聚集的影响  68-70
    4.4.3 AFM研究VAQKTmV对α-syn-Cu~(2+)聚集的影响  70-71
    4.4.4 VAQKTmV降低α-syn-Cu~(2+)聚集物引起的细胞毒性  71-73
    4.4.5 VAQKTmV对α-syn与Cu~(2+)结合能力的影响  73-74
  4.5 小结  74-75
5 α-螺旋结构的α-syn抑制高毒性自由基产生的研究  75-86
  5.1 引言  75-76
  5.2 试剂与仪器  76
  5.3 实验过程  76-78
    5.3.1 α-syn(1-19)的合成及α-syn的表达和提纯  76-77
    5.3.2 圆二色谱分析α-syn的二级结构  77
    5.3.3 紫外光谱测不同构型的α-syn与Cu~(2+)结合常数  77
    5.3.4 电化学检测  77
    5.3.5 α-螺旋α-syn与Cu~+结合常数测定  77
    5.3.6 产生H_2O_2浓度检测  77-78
    5.3.7 检测OH·的产生  78
  5.4 结果与讨论  78-85
    5.4.1 α-syn在TFE与水的混合溶液中转化成α-螺旋结构  78-79
    5.4.2 Cu~(2+)与α-螺旋结构α-syn的结合能力强于无定形α-syn  79-80
    5.4.3 α-螺旋结构α-syn与Cu~+的结合  80-82
    5.4.4 α-螺旋结构α-syn阻碍Cu~+的氧化并抑制自由基的产生  82-83
    5.4.5 生理学意义  83-85
  5.5 小结  85-86
6 基于自组装多肽为模板的高催化活性Pt纳米材料的构建  86-96
  6.1 引言  86-87
  6.2 试剂与仪器  87
  6.3 实验过程  87-89
    6.3.1 AFP的合成及纯化  87-88
    6.3.2 柠檬酸稳定的Pt纳米粒子的合成  88
    6.3.3 AFP纤维的形成  88
    6.3.4 Pt-AFP纤维的形成  88
    6.3.5 AFM和TEM表征  88-89
    6.3.6 电化学实验  89
  6.4 结果与讨论  89-95
    6.4.1 AFP的设计、合成及表征  89-90
    6.4.2 AFP纤维的形成及表征  90-92
    6.4.3 Pt-AFP纤维的形成  92
    6.4.4 XPS分析Pt-AFP纤维的组成  92-93
    6.4.5 Pt-AFP高效催化氧还原  93-95
  6.5 小结  95-96
7 含聚苯胺外壳多肽纤维的构建及其作为核酸传感器的应用  96-107
  7.1 引言  96-97
  7.2 试剂与仪器  97-98
  7.3 实验过程  98-99
    7.3.1 AP的合成及纯化  98
    7.3.2 AP多肽纤维的形成及苯胺的聚合  98
    7.3.3 AFM检测  98
    7.3.4 电镜表征  98
    7.3.5 紫外表征  98-99
    7.3.6 电化学表征  99
    7.3.7 核酸传感器的构建及样品检测  99
  7.4 结果与讨论  99-106
    7.4.1 AP的设计、合成及表征  99-100
    7.4.2 AP纤维的形成及表征  100-101
    7.4.3 聚苯胺AP纤维的AFM和TEM表征  101-102
    7.4.4 颜色变化、紫外以及电化学对聚苯胺的形成进行表征  102-103
    7.4.5 作为核酸传感器的研究  103-104
    7.4.6 苯胺聚合时间和H_2O_2浓度对核酸传感器的影响  104
    7.4.7 应用于单核苷酸多态性检测  104-106
  7.5 小结  106-107
8 总结与展望  107-109
参考文献  109-128
攻读博士学位期间主要的研究成果  128-130
致谢  130

功能性多肽的设计、合成及其应用研究

内容摘要

全文目录

相似论文