铜离子(II)抑制Aβ 多肽聚集机理的分子模拟

大脑中淀粉样β多肽(Aβ)的纤维化沉积是Alzheimer氏症(AD)的一个关键性病理事件. 体外实验发现, 近生理浓度的锌离子即有很强的诱导Aβ 聚集的能力. 铜离子在一定条件下能够强烈地抑制锌离子诱导的Aβ 聚集. 铜离子作为体内锌离子的潜在抑制剂引起了人们的关注. 本文通过分子模拟法研究了铜离子抑制Ab聚集的可能机理. 在单环模式中发现Y10残基有明显的促螺旋化作用, [Cu-H13(Nπ)-Y10(OH)]配合物形成了局部准3.010螺旋结构. 在多环模式中发现Q15和E11残基的侧链协同配位使体系能量大幅降低, 变构效应显著. 配合物[Cu-3N-Q15(O)- E11(O1)]和[Cu-H13(Np)-Y10(OH)]由于变构为准螺旋构象, 极可能以可溶形式存在于溶液中. 另外, 发现氢键作用是Ab 聚集的主要驱动力. 以上结果将有助于进一步加深对铜离子与AD致病机制之间关系的理解并制定相应的“抗淀粉样沉积”的治疗策略.     

LiNO3/N,N-二甲基甲酰胺溶液光谱性质的研究和模拟

利用红外光谱和量子化学计算方法研究了LiNO3/N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中离子溶剂化和离子缔合现象,得出了阳离子和阴离子在溶液中的存在形式以及DMF分子间自身的内部结构,并对(DMF)n结构进行了优化及热力学性质计算.在此基础上,提出阳离子进入溶剂化层的机理是,DMF分子之间相互作用形成不同形式的(DMF)n...     

锌试剂与壳聚糖的结合反应机理的研究

为从分子水平认识多糖分子与小分子之间相互作用的机理,应用光谱法研究了壳聚糖(CTS)与锌试剂(ZCN)的相互作用机理;测得ZCN-CTS复合物吸收光谱出现新的吸收峰所需的临界ZCN/CTS摩尔比为2.67×103, CTS对ZCN的最大结合数为6.93×103,实验值与理论值相吻合,证明了多糖与生物探针相互作用理论模型的可靠性;探讨了ZCN与CTS相互作用产生变色反应的机理,认为其是在ZCN与CTS大分子间发生静电相互作用的基础上,主要由ZCN与CTS大分子间的疏水相互作用所引起.     

红外光谱法研究氯化钙甲醇溶液的溶剂化性质

利用红外光谱研究了不同浓度氯化钙甲醇溶液中离子-溶剂和离子-离子的相互作用.溶剂分子谱带的变化说明了钙离子与甲醇分子发生了强烈的相互作用,这种作用主要是通过C-O中的氧原子实现,而溶剂甲醇分子的O-H谱带的偏移主要是离子(浓度)促使氢键发生改变.通过对光谱曲线的拟合,可定量计算阳离子溶剂化数,进一步揭示了溶剂化过程的微观性质.     

离子液与蛋白质和核酸相互作用的研究

离子液因其具有良好的生物兼容性和独特的理化性质,近年来在生物催化和生物大分子蛋白质与核酸的分离分析领域得到广泛应用。离子液与生物大分子相互作用的研究是离子液相关理论与应用研究的基础,有关离子液与蛋白质和核酸相互作用的机理研究受到关注。本文简要介绍了常用离子液的分类,离子液与蛋白质分子作用的机理,离子液与核酸分子作用的机理,以及离子液在酶催化反应、生物分子分离、生物分子电化学分析和毛细管电泳分析中的应用,并主要综述了近年的相关研究和应用进展。     

分子模拟研究铜、锌与Aβ肽相互作用中的竞争取代效应

以分子模拟方法研究了与Aβ肽相互作用中铜、锌两种金属离子竞争取代的可能机理. 结果表明, 锌离子不能竞争取代准螺旋配合物[Cu-H13(Nπ)-Y10(OH)], 不影响其聚集抑制作用; 配合物[Zn-H14(Nτ)-V12(CO)]和[Zn-H13(Nτ)-E11(CO)]中的锌离子能被铜离子所取代, 配合物构象无明显变化. 另外, 铜离子还能取代简单桥联模式[H13(Nτ)-Zn-H14(Nτ)]中的锌离子.     

配体对CdTe量子点与BSA的选择性相互作用的影响

以巯基乙酸(TGA)、巯基丙酸(MPA)、巯基甘油(TG)、L-半胱氨酸(L-cys)和谷胱甘肽(GSH)等5种巯基分子为稳定剂, 水相合成了5种CdTe量子点. 以牛血清白蛋白(BSA)作为靶分子, 通过吸收光谱、荧光光谱和时间分辨荧光动力学等手段研究了各种配体分子稳定的CdTe量子点与BSA的直接相互作用. 结果表明, 5种量子点均能有效猝灭BSA的荧光, 其猝灭程度按配体次序为GSH>L-cys>TGA>TG>MPA; 而BSA对不同配体稳定的CdTe量子点的荧光光谱的影响则具有明显的选择性. BSA对TGA-CdTe和MPA-CdTe量子点的荧光先敏化增强而后猝灭下降; L-cys分子由于同时具有氨基和羧基而与BSA的相互作用较强, 因此BSA能显著猝灭L-cys-CdTe量子点的荧光; 而BSA对TG-CdTe量子点的荧光猝灭程度较小; GSH分子的空间效应使GSH-CdTe量子点的荧光被BSA猝灭的程度最小. 吸收光谱和时间分辨荧光动力学研究表明, 5种量子点与BSA之间的相互作用均为静态过程. 探讨了量子点的配体分子结构与蛋白质的相互作用机理.     

β-环糊精与系列无机盐分子-离子加合物的粉末X射线衍射分析(英文)

糖类物质和无机盐之间的分子-离子相互作用无论是在生物物理学还是在生物化学方面都有很重要的意义.本文利用粉末X射线衍射法(PXRD)来考察β-环糊精(β-CD)与一系列无机盐加合物之间的分子-离子相互作用.结果显示,同系无机盐与β-CD加合物的PXRD谱之间存在着微妙的差异性.这些PXRD谱主要反映β-CD的堆积方式,因此,它们的差异性揭示了分子-离子相互作用的多样性与复杂性.造成PXRD谱差异性的影响因素包括制备条件、阴离子和阳离子的性质、离子电荷等.由糖和盐之间的分子-离子相互作用所诱导的结晶行为多样性将为碳水化合物在生物物理、分子生物学、临床医学、纳米科学与技术等方面的学术与应用研究提供重要的启示.     

亚甲蓝与十二烷基硫酸钠变色反应光谱机理

为从分子水平认识亚甲蓝(MB)分子与大分子之间相互作用机理,应用吸收光谱法研究了MB与十二烷基硫酸钠(SDS)之间相互作用机理,考察了乙醇、氯化钠、羟丙基-β-环糊精以及Triton X-100对相互作用的影响。结果表明:MB与SDS之间能发生相互作用形成复合物产生变色反应,乙醇等对相互作用都有影响。认为MB与SDS变色反应机理是在MB与SDS大分子间发生静电相互作用基础上,结合在SDS有序集合体上MB分子定向聚集所引起的。     

基于分子模拟的离子液体修饰Porcine Pancreas脂肪酶催化性能和稳定性的相关研究

采用分子模拟手段研究了功能性离子液体[HOOCBMIm]Cl修饰Porcine Pancreas脂肪酶(PPL)结构稳定性与催化性能增强的机理. 在335和300 K下比较研究两种脂肪酶的一系列相互作用特点与结构性质, 包括静电势(electrostatic potential, ESP)、均方根偏差(Root Mean Square Deviation, RMSD)、能量变化、溶剂化面积等等. 分析结果表明: 在335 K下, 修饰后的脂肪酶(Engineered PPL)的RMSD值(0.537 Å)小于未修饰的脂肪酶(Wild-type PPL)的RMSD值(0.68 Å), 同时Engineered PPL的自由能也低于Wild-type PPL的自由能, 说明Engineered PPL的构象更加稳定. 修饰剂的引入使得Engineered PPL的疏水性面积和溶剂可及性面积(Solvent Accessible Surface Area, SASA)增大, 增强了Engineered PPL的稳定性和水解活力. 修饰剂的正电性与修饰位点附近的负电势氨基酸形成静电吸引作用, 优化了蛋白表面电荷的相互作用, 进一步提高了蛋白稳定性; 同时也稳定了蛋白盖子结构的打开状态, 有利于底物进入蛋白空腔催化位点, 实现催化活性提升. 本文从分子水平展示了离子液体修饰脂肪酶并提供了一种解析化学修饰改变酶学性质的方法.     

以谷氨酸二乙酯为头基的Bola型两亲分子在气液界面的组装:手性相互作用与膜结构

研究了双头基两亲分子(Bolaamphiphile)N,N′-1,14-十四烷二酸酰-L-谷氨酸二乙酯(L-HDGE)和它的对映异构体D-HDGE在气液界面的组装;考察了HDGE分子的界面组装结构以及头部基团的手性,膜压和离子液体亚相对组装结构的影响.采用原子力显微镜(AFM)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱对组装体的微观结构和组装机理进行了研究.结果表明,HDGE(L-HDGE或D-HDGE)在水亚相上可以组装得到平行排列,宽为50-120nm,高为1-5nm的纳米线.而将L-HDGE与D-HDGE混合组装时,只会得到疏松的薄膜结构.红外光谱表明HDGE分子的异手性相互作用强于同手性作用.在表面压继续上升时,纳米线可以发生一定聚集生成纳米带.亚相为一定浓度的离子液体时,会促进分子的聚集,在膜压的共同影响下,纳米带可以卷曲形成螺旋结构,螺旋的方向取决于头基的分子手性.     

分子动力学模拟研究[Bmim][PF6]+水+醇三元体系的微观结构和分子间相互作用

研究离子液体体系的微观结构和分子间相互作用具有重要意义. 本文对1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim][PF₆])+水+乙醇和[Bmim][PF₆]+水+异丙醇三元体系进行了分子模拟研究, 计算了径向分布函数和不同组成的水-醇混合溶剂与离子液体阴阳离子间的相互作用能, 并将其分解为库仑相互作用能和Lennard-Jones(LJ)势能. 在此基础上, 研究了溶液体系的微观结构、分子间相互作用和相行为. 结果表明, 水倾向于与离子液体阴离子和阳离子极性部分作用, 醇倾向于与阴离子和阳离子非极性部分作用; 库仑力主导阴离子-溶剂相互作用, 色散力主导阳离子-溶剂相互作用, 阴阳离子的缔合状态对色散力影响较小, 对库仑力的影响非常显著.     

Molecular modeling on Zn(II) binding modes of Alzheimer's amyloid β-peptide in insoluble aggregates and soluble complexes

Alzheimers disease (AD) is a progressive neu-rodegenerative illness relative to aging. One of the major pathological characters is that senile plaques (SP) occur in the brains of patients. Amyloid b-peptide (Ab) is the major constituent of senile plaques. The peptide is produced from a precursor membrane pro-tein (APP) by normal proteolytic processing and is released into extracellular fluids as a soluble peptide of 39—42 amino acids[1,2]. For AD patients, Ab ag-gregates and accumulates …     

偶氮染料异方酸二酰胺对氟离子的显色机理

在用AM1法研究1,3-N,N'-双-[4-(4'-硝基苯偶氮)苯基]异方酸二酰胺(简称BNBPS)电子结构的基础上,提出了F^-与BNBPS分子的相互作用模型,得到了[BNBPS-F]^-的稳定构型,分别计算了BNBPS分子和[BNBPS-F]^-基态和第一激发态的能量,阐明了BNBPS对F^-的显色机理。     

质谱在金属抗肿瘤化合物分子作用机理研究中的应用

软电离质谱,包括电喷雾质谱(ESI-MS)和基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)已成为研究金属抗肿瘤药物与蛋白质、DNA等生物大分子相互作用最强有力的工具.质谱成像技术在组织、细胞水平上探索金属抗肿瘤化合物作用机理研究上的应用也方兴未艾.本文基于在金属抗肿瘤配合物分子作用机理研究中的工作进展,系统地总结、评述质谱在铂基和钌基金属抗肿瘤配合物分子作用机理研究中的应用,介绍质谱研究金属抗肿瘤配合物与蛋白质和DNA相互作用及作用位点的最新研究成果,并展望质谱在这一前沿交叉领域的应用前景和趋势.     

分子动力学模拟研究[Bmim][PF_6]+水+醇三元体系的微观结构和分子间相互作用(英文)

研究离子液体体系的微观结构和分子间相互作用具有重要意义.本文对1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim][PF6])+水+乙醇和[Bmim][PF6]+水+异丙醇三元体系进行了分子模拟研究,计算了径向分布函数和不同组成的水-醇混合溶剂与离子液体阴阳离子间的相互作用能,并将其分解为库仑相互作用能和Lennard-Jones(LJ)势能.在此基础上,研究了溶液体系的微观结构、分子间相互作用和相行为.结果表明,水倾向于与离子液体阴离子和阳离子极性部分作用,醇倾向于与阴离子和阳离子非极性部分作用;库仑力主导阴离子-溶剂相互作用,色散力主导阳离子-溶剂相互作用,阴阳离子的缔合状态对色散力影响较小,对库仑力的影响非常显著.     

多氨基多醚基亚甲基膦酸的合成及其阻垢机理的MD模拟

以端氨基聚醚、亚磷酸、甲醛、浓盐酸等为原料合成了新型水处理剂多氨基多醚基亚甲基膦酸(PAPEMP), 并通过红外、核磁等手段对产品进行了表征. 采用分子动力学(MD)模拟退火方法, 研究了周期性边界条件下PAPEMP与方解石晶体的相互作用, 探讨了该相互作用的本质, 并初步阐释了PAPEMP的阻垢机理. 结果发现, PAPEMP分子(n＝1～8)与方解石 晶面的结合能强弱排序依次为(按聚合度) 5＞6＞4＞3＞8＞2＞7＞1. 对体系各种相互作用以及对关联函数g(r)的分析表明, 超分子体系的结合能主要由库仑作用(包括离子键)提供, 并含少量氢键成分; van der Waals作用为正值, 不利于结合体系的形成. 能量分析表明, 与方解石晶面结合的PAPEMP (n＝1～8)分子均发生了明显的扭曲变形.     

用紫外-可见吸收光谱研究微过氧化物酶-8与La3+相互作用机理

首次用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱技术研究了微过氧化物酶-8(MP-8)与La³⁺的相互作用的机理。发现La³⁺优先与MP-8分子中血红素卟啉环上的两个丙酸基团的羧基氧发生键合作用,使血红素卟啉环的非平面性增加,π-π^*跃迁所需要的能量减少,但几率降低。La³⁺与MP-8肽链上的羰基氧发生弱相互作用,因此对卟啉环的结构基本上没有影响。     

聚氧乙烯辛基酚醚与β-环糊精的缔合作用

用聚氧乙烯辛基酚醚(OP)作荧光探针研究了OP和β-环糊精(β-CD)的相互作用.结果表明,OP分子的正辛基基团和苯基基团被包络在β-CD空腔内;用1-溴代萘(BN)分子作磷光探针进一步考察了OP与β-CD分子的缔合方式及对BN分子所产生的空间效应,OP分子的正辛基以绕曲的方式位于β-CD空腔中,因空间效应使β-CD空腔进一步包络BN的能力下降.     

镍离子(Ⅱ)印迹聚合物的制备及性能研究

以镍(Ⅱ)离子为模板,丙烯酰胺为功能单体,二乙烯基苯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,甲醇为溶剂,采用本体聚合法制备了镍离子(Ⅱ)印迹聚合物.用红外光谱对镍离子印迹聚合物的结构进行表征,红外光谱研究表明聚合物中存在与模板分子相互作用的特征基团.通过研究Ni2+与单体的物质的量之比、单体与交联剂的物质的量之比、溶剂量对镍离...