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光谱法研究喹诺酮类药物与蛋白质的相互作用

作　者: 张霞
导　师: 金璟
学　校: 兰州大学
专　业: 有机化学
关键词: 甲磺酸帕珠沙星刚果红人血清白蛋白溶菌酶过氧化氢酶荧光猝灭圆二色光谱构象
分类号: R96
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

药物小分子与生物大分子蛋白质相互作用的研究是化学生物学的重要研究内容。目前研究较为广泛地是血清蛋白与药物小分子的相互作用。其中人血清白蛋白是体内最重要的转运蛋白质,能和许多内源和外源性的物质如代谢物、药物和其它具有生物活性的化合物结合,起到存储和转运作用。因此对药物等小分子与人血清白蛋白的相互作用的研究有助于理解药物的分配、传输、代谢和功效,以及药物分子结构与药效之间关系提供了有利的信息。溶菌酶是一种球状蛋白质,具有水解细菌细胞壁杀死细菌的作用。过氧化氢酶是一种重要的抗氧化剂,它能把过氧化氢分子氧化分解为水和氧气。溶菌酶和过氧化氢酶像血清蛋白一样也能和许多小分子物质如药物结合,从而对药物的代谢和功效以及酶的活性等产生影响。该领域已成为从事生命科学、化学和临床病理学科研工作者共同关注的课题之一。随着分子生物学及各种仪器技术的发展,使得小分子与生物大分子相互作用的研究这一领域有了很大的发展。许多以前不能进行该领域研究的方法也开始在蛋白质与小分子药物研究中发挥重要作用。本论文基于开展小分子与蛋白质相互作用的重要意义及国内外研究趋势,在前人工作的基础上,主要进行了以下几方面的创新性研究:1.综合利用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱和圆二色谱等多种方法相结合研究了药物小分子(甲磺酸帕珠沙星和刚果红)与几种蛋白质(人血清白蛋白、溶菌酶和过氧化氢酶)的相互作用,获得了准确一致的信息。2.根据Stern-volmer方程和Van’t Hoff方程等研究了药物小分子与蛋白质结合的作用机理(包括荧光猝灭机理、结合常数、结合位点数和结合力),并且计算了结合距离,讨论了主要作用力类型。3.探讨了利用同步荧光光谱法研究甲磺酸帕珠沙星与几种蛋白质相互作用的原因,根据荧光偏振方法研究了甲磺酸帕珠沙星与过氧化氢酶的作用机理。利用三维荧光光谱确定了溶菌酶和刚果红的最佳激发波长,运用共振光散射荧光技术探讨了刚果红诱导溶菌酶周围微环境的变化。4.利用圆二色谱法考察了药物小分子对蛋白质二级结构的影响。论文共分为四部分:第一章:简要介绍了蛋白质的结构、功能和性质;综述了药物与蛋白质相互作用的研究方法以及研究现状等。第二章:利用同步荧光光谱、紫外-可见吸收光谱和圆二色谱研究了模拟生理条件下甲磺酸帕珠沙星与人血清白蛋白和溶菌酶的相互作用。实验结果表明,甲磺酸帕珠沙星通过结合机理猝灭人血清白蛋白和溶菌酶的内在荧光,计算了不同温度下药物与人血清白蛋白和溶菌酶相互作用的结合常数及位点数,分析了药物对人血清白蛋白和溶菌酶二级结构的影响,并根据热力学参数确定了作用力类型。第三章:利用同步荧光光谱、荧光偏振和圆二色谱研究了模拟生理条件下甲磺酸帕珠沙星与过氧化氢酶相互作用前后自身同步荧光强度以及各向异性值的变化。计算了不同温度下甲磺酸帕珠沙星与过氧化氢酶相互作用的结合常数及位点数,探讨了药物的结合对过氧化氢酶构象产生的影响。热力学分析可知,药物与过氧化氢酶之间主要是以氢键和静电作用力为主。第四章:利用三维荧光光谱、发射荧光光谱、共振光散射荧光光谱和圆二色谱研究了模拟生理条件下刚果红与溶菌酶的相互作用。三维荧光光谱确定了溶菌酶和刚果红的最佳激发波长分别为280和320nm。刚果红以静态和动态猝灭机理猝灭溶菌酶的内在荧光。热力学参数显示主要是疏水作用力存在于相互作用过程中。圆二色光谱表明刚果红使溶菌酶的二级结构发生变化。另外,共振光散射荧光光谱数据也表明了刚果红诱导溶菌酶周围微环境的改变。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章药物小分子物质与蛋白质相互作用的研究进展  12-36
  1.1 概述  12-13
  1.2 研究蛋白质与药物相互作用的方法和技术  13-23
    1.2.1 紫外-可见吸收光谱在相互作用中的应用  13-14
    1.2.2 荧光光谱在相互作用研究中的应用  14-18
      1.2.2.1 荧光猝灭法  15-16
      1.2.2.2 荧光增强法即荧光敏化法  16-17
      1.2.2.3 荧光偏振法  17-18
    1.2.3 圆二色谱法在相互作用研究中的应用  18-20
    1.2.4 红外光谱在相互作用研究中的应用  20
    1.2.5 其它研究方法  20-23
  1.3 蛋白质与药物相互作用研究的常用方法及内容  23-29
    1.3.1 蛋白质与药物分子作用的结合常数和结合位点数的测定  23-25
    1.3.2 蛋白质与药物分子结合部位的测定  25-26
    1.3.3 蛋白质与药物分子作用的热力学常数及作用力类型测定  26-27
    1.3.4 药物分子对蛋白质构象变化的影响  27-29
    1.3.5 影响结合反应的因素  29
  1.4 研究意义与展望  29-31
  参考文献  31-36
第二章甲磺酸帕珠沙星与人血清白蛋白和溶菌酶的相互作用研究  36-52
  2.1 引言  36-37
  2.2 试验部分  37-39
    2.2.1 试剂和样品  37
    2.2.2 仪器和方法  37-38
    2.2.3 同步荧光光谱理论特征  38-39
  2.3 结果和讨论  39-48
    2.3.1 甲磺酸帕珠沙星对HSA/Lys的荧光猝灭分析  39-42
    2.3.2 结合常数和结合位点数的确定  42
    2.3.3 甲磺酸帕珠沙星与HSA/Lys结合的热力学参数和作用力类型  42-44
    2.3.4 甲磺酸帕珠沙星对HSA和Lys构象的影响  44-46
    2.3.5 HSA和Lys与甲磺酸帕珠沙星之间的能量转移  46-47
    2.3.6 分子模拟研究  47-48
  2.4 结论  48-49
  参考文献  49-52
第三章甲磺酸帕珠沙星与过氧化氢酶的相互作用研究  52-64
  3.1 引言  52-53
  3.2 实验部分  53
    3.2.1 试剂和样品  53
    3.2.2 仪器和方法  53
  3.3 结果与讨论  53-61
    3.3.1 过氧化氢酶的荧光猝灭研究  53-58
      3.3.1.1 同步荧光谱分析  53-56
      3.3.1.2 结合平衡分析  56-57
      3.3.1.3 荧光各向异性光谱分析  57-58
    3.3.2 过氧化氢酶与甲磺酸帕珠沙星结合的相互作用类型  58-59
    3.3.3 圆二色光谱分析  59-60
    3.3.4 甲磺酸帕珠沙星与过氧化氢酶之间的能量转移  60-61
  3.4 结论  61-62
  参考文献  62-64
第四章刚果红与溶菌酶的相互作用研究  64-76
  4.1 引言  64-65
  4.2 实验部分  65-66
    4.2.1 试剂和样品  65
    4.2.2 仪器和方法  65-66
  4.3 结果与讨论  66-72
    4.3.1 三维荧光光谱分析  66-67
    4.3.2 发射荧光光谱分析  67-70
    4.3.3 结合常数和结合位点数分析  70
    4.3.4 溶菌酶与刚果红结合的相互作用力类型  70-72
    4.3.5 圆二色光谱图分析  72
  4.4 结论  72-74
  参考文献  74-76
作者在攻读硕士期间已发表和待发表论文目录  76-77
致谢  77

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