荧光猝灭法和动态光散射法研究尿素-水混合溶剂中牛血清 白蛋白的构象变化

利用荧光猝灭法和动态光散射法测定尿素-水混合溶剂中牛血清白蛋白(BSA)与荧光素的结合距离和BSA的流体动力学半径, 并通过分析BSA和荧光素在BSA-尿素-水和荧光素-尿素-水三元体系以及BSA-荧光素-尿素-水四元体系中荧光光谱的变化, 探讨尿素与蛋白质分子在水溶液中相互作用的机理及其对蛋白质构象的影响. 结果显示, BSA的3个结构域在尿素-水混合溶剂中具有不同的稳定性, 其中结构域III在尿素-水混合溶剂中是不稳定的, 而结构域I和结构域II分别在尿素浓度大于3.0和4.0 mol•L－1的混合溶剂中发生去折叠. 试验发现, BSA结构域II在低于去折叠浓度的尿素-水混合溶剂中形成更为紧密的构象, 这一现象可以归因于尿素与BSA结合引起的“蛋白质粘稠效应”     

叔丁醇-水混合溶剂的混合状态对牛血清白蛋白构象的影响

应用动态光散射法测定了叔丁醇(TBA)-水混合溶剂中牛血清白蛋白(BSA)流体动力学半径, 并通过分析BSA的荧光光谱和紫外-可见光吸收光谱, 研究BSA在TBA-水混合溶剂中的构象变化. 同时, 通过分析TBA-水二元体系和BSA-TBA-水三元体系静态散射光的变化, 探讨TBA-水溶剂体系的混合状态及其对BSA在水溶液中构象变化的影响. 结果表明, TBA-水溶剂体系的混合状态与BSA的构象变化密切相关, 低浓度的混合溶剂中, 水分子在TBA周围形成疏水水化结构, 与蛋白质疏水基团的选择性结合, 破坏了蛋白质的稳定结构, 但是, 少量TBA的加入削弱了蛋白质疏水基团间的疏水相互作用, 有利于蛋白质形成更紧密的构象; 高浓度的混合溶剂中, TBA分子相互聚集形成胶束, 削弱了对蛋白质的变性作用.     

光谱法研究尿素对水溶液中血红蛋白构象的影响

应用荧光猝灭法和动态光散射法测定尿素-水混合溶剂中血红蛋白(Hb)与联苯胺的结合距离和Hb的流体动力学半径. 结合Hb的荧光光谱和吸收光谱, 探讨尿素与蛋白质分子在水溶液中相互作用的机理及其对蛋白质构象的影响. 结果显示, 尿素分子取代水分子在蛋白质周围形成溶剂化层, 并与骨架肽链和亲水侧链形成氢键, 从而积聚在蛋白质分子表面. 尿素分子与蛋白质分子之间的直接相互作用对蛋白质的构象具有复杂的影响, 高浓度的尿素-水混合溶剂破坏蛋白质的构象, 而低浓度的混合溶剂则有利于蛋白质形成更紧密的构象. 在高浓度的尿素-水混合溶剂中, Hb血红素疏水空穴失去原有的三级结构后形成一个与熔球态相类似的结构.     

丙三醇对水溶液中血红蛋白构象的影响——荧光猝灭和动态光散射研究

利用荧光猝灭法和动态光散射法测定丙三醇-水混合溶剂中血红蛋白(Hb)与联苯胺的结合距离和Hb的流体动力学半径, 并通过分析Hb荧光光谱和吸收光谱的变化, 探讨丙三醇与蛋白质分子在水溶液中相互作用的机理及其对蛋白质构象的影响. 结果表明, 丙三醇-水混合溶剂中Hb通过优先水化作用形成更紧密的构象, 溶剂体系的氢键形成能力下降对稳定蛋白质的构象有重要的影响, 丙三醇浓度较高的混合溶剂中氢键网络发生崩塌, 导致蛋白质构象产生进一步的折叠. 实验显示, 尽管Hb在丙三醇-水混合溶剂中保持较完整的血红素疏水空穴结构, 但是血红素疏水空穴以外肽段的构象发生显著变化, 并对血红蛋白的聚集状态造成一定的影响.     

正丙醇和异丙醇对水溶液中牛血清白蛋白的构象及其荧光光谱的影响

通过测定牛血清白蛋白(BSA)-正丙醇-水和BSA-异丙醇-水体系中BSA的发射荧光(λex=280nm、295nm)和同步荧光(△λ=15nm、60nm),结合静态光散射技术,探索正丙醇和异丙醇对水溶液中蛋白质的构象和荧光光谱的影响.结果表明,正丙醇和异丙醇使蛋白质发生部分解折叠现象,低浓度的正丙醇和异丙醇水溶液能轻微增强蛋白质的结构稳定性.但是,总体上,正丙醇和异丙醇是弱的蛋白质变性剂,在浓度较高的体系中,体系的混合状态的变化对BSA的荧光强度的变化起主导作用.     

D-甘露醇在正丙醇和异丙醇水溶液中的体积性质

使用石英振荡管密度计精确测定了298.15K温度下不同浓度的甘露醇-正丙醇-水和甘露醇-异丙醇-水三元溶液的密度.计算了甘露醇的表观摩尔体积VΦ和极限偏摩尔体积VΦ,得到了其由纯水溶剂转移至混合溶剂中的迁移偏摩尔体积ΔtrsVΦ.结果表明,正丙醇在溶液中对甘露醇体积性质的影响较异丙醇显著.从溶质-溶剂分子间相互作用及丙醇同分异构体中羟基位置的不同对体积性质的变化规律进行了讨论.     

I>D-甘露醇在正丙醇和异丙醇水溶液中的体积性质

使用石英振荡管密度计精确测定了298.15 K温度下不同浓度的甘露醇-正丙醇-水和甘露醇-异丙醇-水三元溶液的密度. 计算了甘露醇的表观摩尔体积V_Φ和极限偏摩尔体积, 得到了其由纯水溶剂转移至混合溶剂中的迁移偏摩尔体积. 结果表明, 正丙醇在溶液中对甘露醇体积性质的影响较异丙醇显著. 从溶质-溶剂分子间相互作用及丙醇同分异构体中羟基位置的不同对体积性质的变化规律进行了讨论.     

三种氨基酸在尿素-水混合溶剂中的体积性质

用精密密度法详细测定甘氨酸、L-丙氨酸、L-丝氨酸在尿素-水混合溶剂中的表观摩尔体积.计算了三种氨基酸从水到尿素-水混合溶剂的迁移偏摩尔体积,结合前期的氨基酸从水到尿素-水混合溶剂的迁移焓,探讨尿素-水混合溶剂的结构特点及其对氨基酸与尿素相互作用的影响.结果表明,尿素分子在水中自缔合,引起溶剂结构的变化并削弱其与氨基酸分子的结构相互作用,造成氨基酸从水到尿素-水混合溶剂的迁移偏摩尔体积和迁移焓随尿素浓度的增加而出现多个变化点,这一效应随着氨基酸疏水性的增强而增大,表明氨基酸的疏水性越强,其与尿素相互作用引起的去水化作用越明显.     

光谱法与分子对接法研究山柰酚对牛血清白蛋白二级结构的影响

采用分子对接技术和同步荧光光谱法、红边激发荧光位移法(REES法)及圆二色谱法(CD)共同研究了山柰酚与牛血清白蛋白(BSA)在pH7.40的缓冲溶液中的相互作用。分子对接的结果表明,山柰酚的B环插入到BSA的ⅡA结构域中的疏水腔内,与色氨酸残基(Trp212)的距离为12.96,维系药物与蛋白质的主要作用力为疏水作用。通过荧光光谱法测得二者之间相互作用力主要为疏水性相互作用,结合位点为1,与分子模拟结果一致。同步荧光光谱及REES法的研究表明,发生相互作用的过程中BSA的色氨酸残基处于运动受限的微环境中,而适当增加山柰酚的浓度能够改变色氨酸微环境的流动性,进而对BSA的构象产生一定影响;同时,圆二色谱的定量计算结果也表明,一定浓度的山柰酚与BSA的相互作用引起了α-螺旋含量的显著降低,从11.91%降低到1.67%,对BSA的二级结构产生一定影响。     

L-丝氨酸在正丙醇-水混合溶剂中的体积性质

应用精密数字密度计测定了298.15 K时不同组成的L-丝氨酸-正丙醇-水体系的密度, 计算丝氨酸的表观摩尔体积、极限偏摩尔体积、迁移偏摩尔体积和水化数. 根据结构水合作用模型讨论了迁移偏摩尔体积和水化数的变化规律. 结果表明, 丝氨酸两性离子部分和亲水侧链与正丙醇羟基间的相互作用对其迁移体积有正贡献, 且占主导地位. 丝氨酸在正丙醇-水混合溶剂中的迁移偏摩尔体积为正值, 且随醇浓度的增大而增大. 丝氨酸在正丙醇-水混合溶剂中的水化数随溶液中醇浓度的增加而减小.     

1H NMR研究溶质浓度对三碳多元醇水溶液氢键作用以及玻璃化的影响

为考察溶质浓度对三碳多元醇水溶液氢键作用以及不同物质玻璃态形成能力的影响,采用¹H NMR外标法研究不同浓度的1-丙醇（NPA）,2-丙醇（IPA）,1,2-丙二醇（PG）,1,3-丙二醇（PD）和丙三醇（glycerol）的水溶液在室温常压下质子化学位移.结果表明:具有CH₃CH（OH）一基团的PG烷基质子的化学位移变化趋势与其他几种醇相比有较大差异.醇羟基质子与水分子的氧形成较强O-H…O氢键.相同摩尔分数下,羟基数的增加导致水质子和羟基质子的化学位移降低,而且羟基位置不同也会导致水质子和羟基质子化学位移差异.这几种三碳多元醇碱性强弱的顺序和降低冰的均相成核温度能力的顺序一致,即glycerol>PG>PD>IPA>NPA,¹H NMR技术表明glycerol和PG更适合用作低温保护剂.     

Structural Transformation of Bovine Serum Albumin Induced by Dimethyl Sulfoxide and Probed by Fluorescence Correlation Spectroscopy and Additional Methods

Determining the structure of a protein and its transformation under different conditions is key to understanding its activity. The structural stability and activity of proteins in aqueous–organic solvent mixtures, which is an intriguing topic of research in biochemistry, is dependent on the nature of the protein and the properties of the medium. Herein, the effect of a commonly used cosolvent, dimethyl sulfoxide (DMSO), on the structure and conformational dynamics of bovine serum albumin (BSA) protein is studied by fluorescence correlation spectroscopy (FCS) measurements on fluorescein isothiocyanate (FITC)‐labeled BSA. The FCS study reveals a change of the hydrodynamic radius of BSA from 3.7 nm in the native state to 7.0 nm in the presence of 40 % DMSO, which suggests complete unfolding of the protein under these conditions. Fluorescence self‐quenching of FITC has been exploited to understand the conformational dynamics of BSA. The time constant of the conformational dynamics of BSA is found to change from 35 μs in its native state to 50 μs as the protein unfolds with increasing DMSO concentration. The FCS results are corroborated by the near‐UV circular dichroism spectra of the protein, which suggest a loss of its tertiary structure with increasing concentration of DMSO. The intrinsic fluorescence of BSA and the fluorescence response of 1‐anilinonaphthalene‐8‐sulfonic acid, used as a probe molecule, provide information that is consistent with the FCS measurements, except that aggregation of BSA is observed in the presence of 40 % DMSO in the ensemble measurements.     

Volumetric Properties of Nucleic Acid Bases and Nucleosides in Aqueous Ethanol, 1,2-Ethanediol, 2-Propanol, and 2-Methyl-2-Propanol at 25°C

Partial molar volumes of cytosine, uracil, thymine, cytidine, uridine, thymidine, and adenosine have been measured in different concentrations of aqueous ethanol, 1,2-ethanediol, 2-propanol, and 2-methyl-2-propanol at 25°C using densimetry. These data are utilized in conjunction with the partial molar volumes of these nucleic acid bases and nucleosides in water reported earlier to deduce the partial molar volumes of transfer from water to aqueous alcohol or diol. The results are explained in terms of likely solute–solvent interactions; the role of solvent in these interactions is discussed. The partial molar volume data are also used to calculate the contribution of –CH₂- groups in the nucleic acid base or solvent and of ribose in the nucleoside to the partial molar volume of transfer. The validity of group additivity in these systems is discussed.     

正丙醇和异丙醇的紫外光解动力学

利用高里德堡态氢原子飞行时间(HRTOF)探测技术,研究了正丙醇和异丙醇的紫外光解动力学过程.在193.3 nm光辐射下,O-H键快速断裂过程构成主要的氢原子生成通道.伴随O-H键的碎裂,相当大的一部分能量转换成氢原子及其相应碎片的平动能(正丙醇〈fv〉=0.76; 异丙醇〈fv〉=0.78).氢原子碎片具有各向异性的角度分布;其角分布异向因子β分别为-0.79(正丙醇)和-0.77(异丙醇).研究结果表明,吸收1个193.3 nm光子后,丙醇分子跃迁到一个寿命很短的电子激发态;沿着O-H反应坐标,该激发态势能面是排斥的,因而O-H键快速断裂.此外,还得到了丙醇的O-H键离解能: (432±2)kJ/mol(正丙醇)和(433±2)kJ/mol(异丙醇).     

1-丙醇和2-丙醇的真空紫外光电离质谱研究

研究了在9.84 – 11.80 eV光子能量范围内1-丙醇和2-丙醇的光电离和离解光电离，测量了1-丙醇离解电离产生的碎片离子CH3CH2CH2OH+, CH3CH2CHOH+, CH2CH2OH+, CH3CH2CH2+, CH3CH=CH2+和CH2OH+及2-丙醇离解电离产生的碎片离子CH3CH(OH)CH3+, CH3C(OH)CH3+, CH3CHOH+, CH2=CHOH+, CH3CHCH3+和CH3CH=CH2+的光电离效率谱，得到了这些离子的出现势。结合从头算理论计算，给出了1-丙醇的碎片离子CH3CH2CHOH+, CH2CH2OH+, CH3CH2CH2+, CH3CH=CH2+, CH2OH+和2-丙醇的碎片离子CH3C(OH)CH3+, CH3CHOH+, CH2=CHOH+, CH3CHCH3+, CH3CH=CH2+等的解离通道和解离能。理论计算结果与实验结果符合得很好。     

Dielectric Relaxation Study of Liquids Having Chloro Group with Associated Liquids. I. Chlorobenzene with Methanol, Ethanol, and 1-Propanol

The complex permittivity for chlorobenzene–alcohol binary mixtures have been determined over the frequency range of 10 MHz to 20 GHz, at 15, 25, 35, and 45°C, using the time-domain reflectometry (TDR) method for 11 concentrations of each chlorobenzene–alcohol system. The alcohols used were methanol, ethanol, and 1-propanol. The values of static dielectric constant, relaxation time, the corresponding excess properties, the Redlich–Kister coefficients up to the third order, the Kirkwood correlation factor, and thermodynamic parameters of the mixtures have been determined. The excess permittivity is found to be negative for chlorobenzene–methanol and chlorobenzene–ethanol, whereas it is positive in the 1-propanol rich region. The excess inverse relaxation time is negative for all the systems studied here. The Kirkwood effective correlation factor increases with an increasing in the molecular size of the alcohol, but decreases with increasing temperature.