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药物小分子与牛血清白蛋白的光谱法研究

作　者: 汪双双
导　师: 倪永年
学　校: 南昌大学
专　业: 分析化学
关键词: 牛血清白蛋白有机小分子荧光光谱紫外-可见光谱化学计量学
分类号: R96
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文分别采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱为研究手段,研究了几种有机小分子与牛血清白蛋白(bovine serum albumin, BSA)的相互作用。主要包括两个方面的内容：一、综述了有机小分子与血清白蛋白相互作用的研究现状及意义；二、在模拟人体生理条件下研究了几种有机小分子与BSA相互作用的光谱信息,并结合化学计量学对其数据进行解析。光谱法在小分子与生物大分子相互作用的研究领域的应用日益广泛,但是光谱法结合化学计量学来探讨小分子与血清白蛋白的结合作用的文章还比较少。本论文尝试将多种化学计量学方法用于解析实验得到的光谱数据,讨论了方法的原理和实际应用,并探讨了化学计量学在复杂的生物化学体系中实现同时解析多组分平衡浓度和纯光谱的可行性。论文第一部分首先简要的介绍了蛋白质的定义、结构、功能和性质等,然后依次对小分子与血清白蛋白相互作用的研究方法、研究内容和存在的问题等方面展开了评述,探讨了化学计量学在小分子与血清白蛋白相互作用研究中的应用。最后还展望了小分子与血清白蛋白相互作用研究的发展趋势,将新探针的开发、各种仪器方法的联用及化学计量学方法的引入作为研究重点。论文第二部分运用荧光,紫外-可见以及同步荧光光谱研究了山姜素(APT)与BSA的相互作用。把所测得的混合物的一系列光潜数据用化学计量学方法—多元曲线解析-交替最小二乘法(MCR-ALS)来解析,得到混合物中纯物质光谱图和浓度图,这是一般方法所得不到的信息。而且,体系中生成的APT-BSA复合物被解析出来,这也进一步说明APT对BSA的内源荧光的猝灭是属于静态猝灭,并且形成了APT-BSA复合物。本文还计算出反应的结合常数(Ka(ave)＝2.34×106 L mol-1)、结合位点数(n=1)以及热力学常数(ΔH0,ΔS0和ΔG0),数据表明APT与BSA之间的作用力主要是疏水作用。通过把APT与BSA相互作用的热力学参数与具有类似分子结构的柯因和wogonin与BSA相互作用的热力学参数进行比较,结果表明焓变随分子结构的变化影响不大,此为熵驱动反应。BSA与APT相互作用的同步荧光光谱表明APT与BSA结合之后对BSA的空间构象有一定影响。APT与位点探针的竞争结合实验说明APT在BSA上的结合位点是在Ⅰ位。论文第三部分是运用荧光光谱法来研究溴鼠灵(BDF)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。所测得的荧光光谱用SIMPLISMA进行解析,这也是SIMPLISMA首次被用于小分子与BSA相互作用的研究,从中抽取了BDF-BSA混合体系中单个组分的纯光谱图。解析所得的光谱图中含有BDF-BSA复合物的光谱,这也就说明BDF与BSA相互作用机制是静态猝灭。通过做BSA对BDF荧光敏化作用的实验,结果表明BDF浓度越高,体系中的荧光量子产率就越大,导致BSA对BDF的敏化效应越强。同步荧光光谱和三维荧光光谱是用于研究BSA构象变化较好的方法,实验发现BDF的加入很明显的改变了BSA的空间构象,使得BSA分子中色氨酸残基的极性增加,疏水性下降,而BDF的加入并不会导致BSA分子中酪氨酸残基周围的环境发生变化。曙红Y是一种新的Ⅰ位探针,本文利用曙红Y来研究BDF在BSA上的结合位点,结果表明曙红Y与BDF并不会同时结合在BSA上,而是发生竞争作用,曙红Y把BDF竞争来。论文第四部分用荧光光谱法研究了克百威(carbofuran, CF)及其降解产物(carbofuran catabolite,CFP)与BSA结合反应的光谱行为。实验发现,CFP比CF对BSA有更强的荧光猝灭作用。本为采用了MCR-ALS来解析所得到的荧光光谱图,得出溶液中存在三个组分,也就是说CF(CFP)与BSA都发生了静态猝灭作用产生了复合物。同时用三维荧光光谱和同步荧光光谱法探讨了CF及CFP对BSA构象的影响,为预防和医治CF及CFP中毒提供了重要的依据。最后本文还研究了金属离子对它们之间作用的影响。论文第五部分在生理pH条件下用荧光光谱法和紫外光谱法结合化学计量学来研究10-羟基喜树碱(10-HCPT)与BSA的相互作用,结果发现10-HCPT对BSA的内源荧光有静态猝灭作用。本文以华法林作为标记药物,采用三维荧光技术,分别对竞争实验过程进行扫描,进而用平行因子法(PARAFAC)处理所得三维数据,并根据蛋白质结合位上药物的置换作用确定了10-HCPT的结合位置是BSA的siteⅠ。利用同步荧光光谱,考察了10-HCPT对BSA构象的影响,结果发现,10-HCPT的加入使BSA构象发生变化,BSA内部氨基酸残基所处环境的疏水性下降。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一部分绪论  9-27
  1.1 研究有机小分子物质与血清白蛋白相互作用的意义  9
  1.2 有机小分子与血清白蛋白相互作用的研究进展  9-21
    1.2.1 研究对象  9-12
    1.2.2 研究的内容和常用方法  12-16
    1.2.3 研究手段  16-20
    1.2.4 化学计量学在小分子与血清白蛋白相互作用研究中的应用  20-21
  1.3 当前研究的不足之处  21
  1.4 本文研究的主要内容  21-22
  1.5 参考文献  22-27
第二部分光谱法结合化学计量学方法研究山姜素与牛血清白蛋白的相互作用  27-38
  2.1 引言  27-28
  2.2 实验  28-29
    2.2.1 试剂  28
    2.2.2 仪器  28-29
    2.2.3 实验步骤  29
  2.3 化学计量学  29-30
    2.3.1 多元曲线解析-交替最小二乘法(MCR-ALS)  29
    2.3.2 利用MCR-ALS来估计浓度趋势图和纯光谱图  29-30
  2.4 结果与讨论  30-35
    2.4.1 摩尔比法:荧光与紫外光谱分析  30-32
    2.4.2 荧光猝灭实验  32-35
  2.5 结论  35
  2.6 参考文献  35-38
第三部分化学计量学结合荧光光谱法研究溴鼠灵与牛血清白蛋白的相互作用  38-47
  3.1 简介  38-39
  3.2 理论部分  39
  3.3 实验部分  39-40
    3.3.1 仪器  39
    3.3.2 试剂和溶液  39-40
    3.3.3 实验过程  40
  3.4 结果与讨论  40-45
    3.4.1 在生理条件下BDF对BSA荧光猝灭光谱  40-41
    3.4.2 BSA对BDF的荧光敏化效应  41-42
    3.4.3 BDF对BSA构象的影响  42-44
    3.4.4 BDF在BSA上的结合位点研究  44-45
  3.5 结论  45
  3.6 参考文献  45-47
第四部分光谱法研究克百威及其降解产物与牛血清白蛋白的相互作用  47-56
  4.1 引言  47
  4.2 实验部分  47-48
    4.2.1 仪器与试剂  47-48
    4.2.2 实验方法  48
  4.3 结果与讨论  48-54
    4.3.1 CF对BSA内源性荧光的猝灭光谱  48-50
    4.3.2 矩阵的扩展及MCR-ALS法的应用  50-51
    4.3.3 CF及CFP对BSA构象的影响  51-54
    4.3.4 金属离子实验  54
  4.4 结论  54
  4.5 参考文献  54-56
第五部分光谱法研究10-羟基喜树碱与牛血清白蛋白的相互作用  56-61
  5.1 引言  56
  5.2 平行因子算法(PARAFAC)的主要原理  56
  5.3 实验部分  56-57
    5.3.1 仪器与试剂  56-57
    5.3.2 实验方法  57
  5.4 结果与讨论  57-59
    5.4.1 紫外-可见吸收光谱  57-58
    5.4.2 荧光光谱  58
    5.4.3 SiteⅠ位标记药物warfarin对10-HCPT和BSA结合的影响  58-59
    5.4.4 同步荧光光谱  59
  5.5 结论  59-60
  5.6 参考文献  60-61
作者已发表及待发表的论文  61-62
致谢  62

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