计算机模拟和光谱法研究头孢他美酯与胃蛋白酶的结合机理

采用多种光谱法及计算机模拟技术研究了298,303,310 K温度下,头孢他美酯（CFP）与胃蛋白酶（PEP）之间的结合机理。结果表明,CFP主要以非辐射能量转移的静态猝灭方式猝灭PEP的荧光,两者主要通过静电作用力结合,其结合率在310 K为74.73%~92.13%。采用同步荧光法和圆二色谱法研究CFP对PEP的反应,结果表明两者的结合诱导了PEP的构象变化,使PEP的内源荧光猝灭。采用计算机模拟CFP与PEP的对接,结果表明CFP结合在PEP的催化活性位点处,该结论与光谱法所得结果一致。利用CFP对PEP的荧光猝灭反应,可以实现对实际药品中CFP含量的快速测定。     

盐酸吡格列酮与胃蛋白酶之间的 相互作用及对药效、胃部消化能力的影响

为了研究药物与胃蛋白酶(PEP)相互作用后对药效及胃部消化能力的影响,在模拟生理条件下,建立了光谱测定。本文通过荧光法、同步荧光法和分子对接模拟技术研究了在298,310,318 K时盐酸吡格列酮(PGH)和PEP之间的相互作用机理。结果表明,PGH与PEP之间通过静电引力及氢键作用以静态猝灭的方式形成了1∶1的稳定复合物;PEP的酪氨酸残基(Tyr)和色氨酸残基(Trp)均参与了反应;PGH-PEP的结合对后继配体存在正协同作用。通过估算得知:当患者服用PGH 15～45 mg时,胃液中的药物结合率为0.0013%～0.0032%,数值很小,即PGH与PEP的结合对PGH药效几乎没有影响;PEP的结合率为69.76%～87.37%,即服用PGH使得游离的PEP减少69.76%～87.37%,表明服用PGH将使患者的消化功能受到影响。分子对接技术表明PGH与PEP的最佳结合位点位于PEP的催化活性中心处,且两者的结合作用改变了PEP催化活性中心处氨基酸残基的微环境。     

同步荧光光谱探究头孢西丁钠与溶菌酶的结合机制

在模拟生理学条件下(pH=7.40),采用同步荧光法研究了头孢西丁钠(CFXS)和溶菌酶(LYSO)中的荧光基团酪氨酸(Tyr)残基、色氨酸(Trp)残基之间的相互作用。结果表明:CFXS以静态猝灭的方式猝灭LYSO中的Tyr、Trp残基的荧光,结合位点数n≈1。310 K时,Tyr与Trp残基反应的荧光猝灭比率分数N_(SFQR(Trp))(60.25%)N_(SFQR(Tyr))(39.75%),结合位置更靠近Trp残基。Hill系数n_H约为1,表明CFXS与LYSO中Tyr与Trp残基的结合不会影响后继配体与蛋白质的结合。CFXS与LYSO中Tyr残基的药物结合率W(Q)为0.19%～0.13%,Trp残基的药物结合率W(Q)为0.23%～0.14%,游离的药物含量几乎不变,这表明CFXS与LYSO中Tyr与Trp残基的结合基本不影响药物的疗效。Tyr残基的蛋白结合率W(B)为52.69%～54.67%,Trp残基的蛋白结合率W(B)为67.67%～69.39%,因此,蛋白中游离的氨基酸残基数目会明显降低。CFXS-LYSO结合体系的主要作用力类型是疏水作用,分子对接结果表明CFXS与LYSO之间还存在氢键作用,且两者的最佳结合位置在LYSO的活性中心附近,两者的结合改变了活性中心处氨基酸残基的微环境。     

头孢他啶与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用

采用荧光、紫外及红外光谱法研究了头孢他啶与牛血清白蛋白(BSA)的结合反应.头孢他啶对BSA的色氨酸残基和酪氨酸残基均具有猝灭作用,其猝灭机理为静态猝灭,两者之间形成新的复合物是导致BSA荧光猝灭的主要原因.获取了复合物的结合常数(298K:1.27×10~4L·mol~(-1);310K:1.33×10~41·mol~(-1)).BSA Ⅱ A结构域的site I位点是其唯一可能结合位点.同步荧光光谱表明头孢他啶造成BSA的酪氨酸残基的极性增强.红外光谱表明头孢他啶引起了BSA二级结构的改变,使其α-螺旋含量降低.     

氧化石墨烯纳米粒与牛血清白蛋白的相互作用

采用荧光光谱法研究氧化石墨烯纳米粒(NGO)对牛血清白蛋白(BSA)的作用机制.实验结果表明:NGO对BSA的荧光猝灭类型为动态猝灭为主的静动态混合猝灭.T=283、298、310K时,二者最小结合常数分别为6.7×109、9.5×107、2.1×106L·mol-1.结合位点数分别为2.12、1.32、0.87.由热力学参数确定NGO与BSA之间作用类型为氢键和范德华力.NGO对BSA中色氨酸残基荧光猝灭,不改变酪氨酸残基荧光发射强度,但降低其所处环境的疏水性.     

荧光光谱法和分子对接模拟技术研究白藜芦醇与胃蛋白酶的相互作用

白藜芦醇（Resveratrol, RES）属于非黄酮类多酚化合物,存在于葡萄科、百合科等多种植物体内,是一种具有多种生物活性和药理作用的天然活性物质,被广泛应用于食品和药品领域。研究表明多酚在生物体消化吸收过程中,会与消化酶（如胃蛋白酶、胰蛋白酶等）相互作用,使多酚类物质和消化酶的生物活性发生改变,进而影响多酚物质和其他营养物质的消化吸收,而RES与胃蛋白酶(Pepsin, PEP)的分子间相互作用机制未见报道。采用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、红外光谱和分子对接模拟等技术研究不同温度下RES与PEP相互作用的结合特性,为阐明RES和PEP的作用机制提供重要信息,同时为RES在食品和药品领域的应用提供理论参考。荧光光谱实验结果表明,PEP的荧光强度随着RES浓度的增加呈现出有规律的降低,表明RES对PEP有荧光猝灭作用。加入RES前后,PEP的紫外吸收光谱发生明显变化,初步判断RES与PEP的相互作用属于静态荧光猝灭类型;根据Stern-Volmer方程计算得到不同温度下最小猝灭速率常数K_q值远大于猝灭剂对生物大分子的最大扩散碰撞常数2.0×1010 L·mol-1·s-1,且猝灭常数(K_SV)与温度呈负相关关系,进一步验证了RES与PEP静态荧光猝灭类型结论。化学计量结合的值数目大约等于1,表明一个RES分子只能结合一个PEP分子。根据Van’t Hoff 方程以及热力学方程计算得到结果显示,ΔG＜0,说明RES与PEP的结合过程可以自发进行;ΔH＜0和ΔS＜0,表明RES与PEP之间结合作用力类型主要是氢键和范德华力。RES与PEP相互作用的同步荧光光谱和三维荧光光谱图表明,在RES的作用下,PEP的构象和微环境发生变化,色氨酸或酪氨酸残基所处微环境极性增强,疏水性减弱,蛋白构象变得疏松。红外光谱显示RES能使PEP的二级结构中α螺旋含量降低,β折叠含量增加,β转角和无规则卷曲变化不明显,这可能会影响PEP的活性。分子对接模拟实验结果显示RES与PEP中的残基Asp-32,Gly-34,Ser-35,Asn-37,Tyr-75,Gly-76,Thr-77,Ile-128,Ala-130及Gly-217有范德华力作用,与残基Ile-128及Asp-215产生超共轭效应,与残基Ser-36,Asn-37,Ile-128及Thr-218形成氢键,各种作用力使RES与PEP形成较稳定的复合物。     

分子对接模拟法与多光谱法研究盐酸金霉素与胃蛋白酶的相互作用

通过荧光光谱法、紫外-可见吸收光谱法、三维荧光光谱法、圆二色谱法(CD)、同步荧光光谱法和分子对接模拟法等方法研究了CTC(金霉素)和PEP(胃蛋白霉)之间相互作用的机制。通过在不同温度下进行荧光强度测定,确定了CTC与PEP相互作用及相关的猝灭机制。通过实验结果计算出CTC与PEP的结合常数K_A(298, 303和308 K)为4.345×10~7, 2.836×10~7和1.734×10~7 L·mol~(-1)以及结合位点数n为1.618, 1.587和1.555。n值接近于1,这意味着在PEP与CTC之间只有一个结合位点。基于热力学分析,计算得298 K的热力学参数:ΔH(-70.13 kJ·mol~(-1)),ΔG(-43.57 kJ·mol~(-1))和ΔS(-89.00 J·(mol·K)~(-1))。由ΔH0和ΔS0可知范德华力和氢键是CTC和PEP之间的主要作用力,由ΔG0可知该反应自发进行。根据F?rster’s偶极-偶极非辐射能量转移理论,计算得结合距离r=3.240 nm,证明CTC与PEP之间存在非辐射能量转移。分子对接模拟表明, CTC与PEP的结合位置在PEP的活性中心凹槽内, CTC与PEP的氨基酸残基VAL30, SER35, TYR189, THR74, THR77, GLY78和LEU112之间存在范德华力; CTC和GLU13, GLY217, ASP32, ASP215和GLY76等残基之间存在氢键作用力; CTC还与PEP的氨基酸残基TYR75存在疏水作用力。各种作用力使CTC和PEP形成稳定的复合物。通过紫外-可见吸收光谱、同步荧光光谱和三维荧光光谱等技术分析,可知CTC使PEP中的色氨酸(Trp)氨基酸残基周围环境极性增强,疏水性减弱,亲水性增强,导致PEP二级结构发生改变。圆二色谱图则表明CTC改变了PEP的部分二级结构, PEP中的α-螺旋结构的含量从11.6%增加到21.0%,β-折叠结构的含量从47.3%降至28.2%,β-转角(β-Turn)结构的含量从19.6%增加到24.2%,无规则结构(Random coil)的含量从27.6%增加到34.2%,表明CTC对PEP发生了相互作用,改变了PEP周围的微环境,导致PEP的二级结构发生变化。本研究结果有助于了解CTC与PEP的结合机理,为CTC的合理使用提供了重要依据。     

光谱法研究黄芩苷与牛血清白蛋白相互作用及其对蛋白质硝化的影响

运用荧光光谱法研究黄芩苷与牛血清白蛋白（BSA）在生理条件下（pH 7.4）的相互作用机制;紫外分光光度法检测黄芩苷对BSA酪氨酸残基硝化的影响。实验结果表明:黄芩苷对BSA的荧光猝灭类型为静态猝灭;T=287K和T=310K时,二者的结合常数Kn分别为1.02103×10⁸L·mol^-1和8.75709×10⁷L·mol^-1;二者的结合位点数n分别为1.62463和1.62899。由热力学参数确定黄芩苷与BSA之间的作用力类型为静电作用力。采用同步荧光技术确定了黄芩苷对BSA构象的影响。结合黄芩苷与牛血清白蛋白的相互作用机理,讨论了黄芩苷抑制蛋白质酪氨酸硝化的机制。     

[Zn（Phen）（5-Fu）_2]（NO_3）_2与牛血清白蛋白相互作用的荧光光谱

以Zn（）为中心离子,5-氟脲嘧啶（5-Fu）和邻菲口罗啉（Phen）为配体,合成了[Zn（Phen）（5-Fu）2]（NO3）2配合物,并利用荧光光谱考察了该配合物与牛血清白蛋白（BSA）的相互作用。实验结果表明,配合物与BSA作用可导致BSA内源荧光猝灭,其猝灭机理为静态猝灭,结合常数Ka=1.56×106L/mol,结合位点数n=1.40,且该配合物能够猝灭BSA分子表面94.0%的色氨酸（Trp）残基,是良好的BSA猝灭剂。     

光谱法研究ZnO量子点与头孢哌酮钠的相互作用

本文采用均匀沉淀法,在室温条件下,合成了较为稳定的ZnO量子点。用荧光光谱法、紫外可见分光光度法分析了ZnO量子点与头孢哌酮的相互作用,用Stern-Volmer方程研究了头孢哌酮对ZnO量子点的荧光猝灭作用,结果表明属于静态荧光猝灭,计算了不同温度时的猝灭常数(292K:9.550×103 L·mol-1、303K:5.980×103 L·mol-1、313K:4.412×103 L·mol-1)和热力学参数,证明二者主要以范德华作用和氢键作用力结合。根据Forster的偶极-偶极非辐射能量转移原理计算出结合位置距离色氨酸残基2.47nm,发生分子内的非辐射能量转移。为探讨纳米颗粒与此类药物分子之间相互作用的化学机理提供了重要的信息。     

Influence on drug efficacy of the binding behavior of pioglitazone hydrochloride with tryptophan residues,and tyrosine residues in bovine transferrin

Abstract

The interaction of pioglitazone hydrochloride bound to tryptophan residues and tyrosine residues in bovine transferrin was investigated using synchronous fluorescence spectroscopy at various temperatures (298, 310, and 318?K). From binding constants and thermodynamic parameters, it was shown that 1:1 stable compound was formed by the electrostatic force interaction of pioglitazone hydrochloride bound to tryptophan residues and tyrosine residues in bovine transferrin. The extent of binding between pioglitazone hydrochloride and tryptophan residues in bovine transferrin was more than that between pioglitazone hydrochloride and tyrosine residues in bovine transferrin. At 310?K, the fluorescence quenching ratio number of tyrosine residues and tryptophan residues in bovine transferrin were 47.52% and 54.19%, respectively, which indicated that the fluorescence contribution of tryptophan residues was greater. At 310?K, pioglitazone hydrochloride-tyrosine residues(in bovine transferrin) binding rate were 55.60–73.82%, and the combined model was W?=??0.0315R²???0.1520R?+?0.7385. The value of Hill’s coefficients was greater than 1, which suggested that there was a positive cooperativity between pioglitazone hydrochloride and subsequent ligands. The results of molecular docking were consistent with that of experimental calculation.     

粉防己碱与牛血清白蛋白相互作用的研究

利用荧光光培和紫外-可见吸收光谱,研究了粉防己碱与BSA相瓦作用的光谱学行为.研究结果表明,粉防己碱埘BSA有较强的荧光猝灭作用,静态猝灭和非辐射能量转移是导致粉防己碱猝火BSA内源荧光的主要原因.利用Stern-Volmer方程处理实验数据,获得了猝火常数Ksv,不同温度下的Ksv分别为1.26×104 L·mol-1(300 K),1.17×104 L·mol-1(310 K),1.12×104 L·mol-1(320 K).根据Forster非辐射能量转移理论计算出了粉防己碱与BSA间的结合距离r(300 K:3.24 nm;310 K:3.31 nm;320 K:3.50nm).此外,还求得了粉防己碱与BSA的结合常数KA(300 K:1.52×105 L·mol-1;310 K:2.03×105 L·mol-1;320 K:2.89×105 L·mol-1)及相应温度下的热力学参数,热力学数据表明二者主要靠疏水作用力结合.粉防己碱与BSA相互作用的同步荧光光谱表明,二者的结合对BSA构象产生了影响.     

荧光法对姜黄素与牛血清白蛋白相互作用的研究

应用荧光光谱法研究了生理条件下(pH7.4)姜黄素(Curcumin)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。实验结果表明,姜黄素对BSA产生荧光猝灭作用,其机理属于静态猝灭过程。T=310K时,其猝灭常数为1.388×1012L.mol-1.s-1,表观结合常数为2.387×104L.mol-1。根据Foerster非辐射能量转移理论,测得姜黄素在BSA中的结合位置与色氨酸残基间的距离为4.43nm。探讨了姜黄素对BSA构象的影响及结合机理,考察了体内某些共存金属离子对姜黄素与BSA结合作用的影响。     

3-羟基-6-[(4-羧基苯基)偶氮]-苯甲酸与牛血清蛋白结合反应的荧光光谱

采用荧光光谱研究3-羟基-6-[(4-羧基苯基)偶氮]-苯甲酸(HCPAB)与牛血清蛋白(BSA)的相互作用.通过测定298K和310K下HCPAB与BSA的荧光猝灭光谱,计算得到荧光猝灭常数、反应的结合常数、结合位点数及热力学参数,得出这种荧光猝灭机理符合静态猝灭;由Foerster能量转移机理,计算了当BSA与HCPAB比例为1∶1时分子间距离r=3.18nm和能量转移效率E=0.23,并由同步荧光光谱显示HCPAB与BSA的结合位点更接近于色氨酸.     

Investigation on the interaction of glipizide with bovine hemoglobin by spectroscopy and molecular docking

This study aims to investigate the interaction between glipizide and bovine hemoglobin using fluorescence quenching, circular dichroism spectroscopy in various temperatures (293, 303, and 310?K) and molecular docking methods. The results demonstrated that glipizide could cause strong fluorescence quenching of bovine hemoglobin by a dynamic quenching mechanism, during which the hydrophobic interaction played a dominant role in this system. The order of magnitude of binding constant is 10⁴, and the number of binding site in the system was close to 1. It also showed that tyrosine residues and tryptophan residues were both involved in the binding of glipizide with bovine hemoglobin, and was closer to the later. Circular dichroism spectra revealed that the conformation of bovine hemoglobin was changed during the binding reaction. The interaction of the system was studied by both spectroscopic method and molecular docking simulation, and the conclusions are consistent.     

左氧氟沙星与牛血清白蛋白相互作用的液滴荧光法研究

采用液滴荧光技术与紫外-可见光度法研究了生理pH值条件下左氧氟沙星和牛血清白蛋白的相互作用机制。左氧氟沙星对牛血清白蛋白产生荧光猝灭,且猝灭过程是由于复合物形成而引起的静态猝灭。根据Forster偶极-偶极非辐射能量转移理论算出供体-受体的结合距离为2.68 nm。由Linewear-Burk方程求出不同温度下反应时复合物的形成常数K_LB和结合位点数n及对应温度下结合反应的热力学参数,证明二者主要靠疏水作用力结合。同时采用同步荧光分析技术,对蛋白质与药物结合时构象的变化进行了探讨。     

光谱法研究芹菜素与牛血清白蛋白的相互作用

在模拟人体的生理条件下（pH=7.40,Tris-HCl）,采用荧光光谱研究了牛血清白蛋白与芹菜素的相互作用。研究结果表明牛血清白蛋白与较小浓度的芹菜素间的相互作用属于静态猝灭过程;随着芹菜素浓度的增加,与牛血清白蛋白间的相互作用为静态猝灭和动态猝灭共同作用,但仍以静态猝灭为主。进一步求出了在287K和310K温度条件下静态猝灭的猝灭常数,由求得的热力学参数,证明了芹菜素与牛血清白蛋白之间主要依靠静电引力结合,采用同步荧光光谱技术探讨了芹菜素对牛血清白蛋白构象的影响。