光谱法研究酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素与牛血清白蛋白的相互作用及Zn2＋，Cu2＋的影响

酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素（ATLL）是一种新的大环内酯类兽用抗菌药,研究 ATLL与蛋白质的相互作用非常重要,这直接与 ATLL 在体内的药效相关。牛血清白蛋白（BSA ）结构上与人血清白蛋白（HSA）同源,因此,常用它作研究药物与蛋白质相互作用的蛋白模型。血液中有许多金属离子,已有关于体内单一离子对药物与蛋白质相互作用影响的研究,采用多光谱方法对ATLL与BSA相互作用及Zn2＋和Cu2＋的影响进行研究。结果表明,BSA的荧光猝灭属于静态猝灭,Zn2＋和Cu2＋分别使有效猝灭常数降低和增大。主要的相互作用力为氢键和疏水作用力。ATLL改变蛋白质色氨酸和酪氨酸的微环境极性。紫外光谱分析发现,Cu2＋可能是通过Cu2＋‐ATLL复合物以金属离子架桥作用来影响ATLL与BSA的作用,Zn2＋可能通过与ATLL的竞争作用结合BSA。红外光谱分析表明,ATLL使BSA的β‐折叠和α‐螺旋结构向β‐转角和无规卷曲转变。这些基础数据有助于阐明在生理条件下,有无Zn2＋,Cu2＋时ATLL与BSA的相互作用机制及金属离子在药物与蛋白质作用过程中对蛋白质功能的影响。     

多西环素与人血清白蛋白相互作用的研究

将经典光谱法与内滤光校正、取代实验和分子对接等技术相结合,较全面地研究了多西环素(DC)与人血清白蛋白(HSA)之间的相互作用。通过荧光猝灭实验测得在298和310 K时,DC与HSA的结合常数分别为2.73×105和0.74×105 L·mol-1,二者有一个结合位点,表明DC与HSA间具有较强的结合作用,属于静态猝灭。根据Vant’Hoff公式计算的热力学参数(ΔH=-83.55 kJ·mol-1,ΔS=-176.31 J·mol-1·K-1)表明,两者间主要作用力为氢键和范德华力。根据Fster能量转移定律求得DC与HSA的Trp-214之间的结合距离为4.98 nm。取代反应结果表明,DC键合在HSA的亚域IIA内。三维荧光光谱结果显示,DC使HSA疏水性增加,改变了HSA的构象。DC与HSA作用前后红外光谱二级结构的定量分析结果表明,DC能使HSA结构松散。分子对接技术进一步表明DC通过氢键和范德华力等键合在HSA的亚域IIA疏水腔中,结合距离与光谱法计算结果相近。实验结果为研究药物小分子与人血清白蛋白的相互作用提供了理论依据和可靠数据。     

多光谱和分子模拟技术研究全氟十二酸与人血清白蛋白的相互作用

全氟十二酸(PFDoA)是8～12个碳链的全氟烷酸(PFAAs)中毒性最强的新型环境污染物。已有大量研究表明PFAAs在环境中广泛积累,但对PFDoA与HSA的相互作用还处于起步阶段。本研究力争在模拟生理条件下,采用荧光猝灭法、分子模拟技术和圆二色谱确定HSA与PFDoA的相互作用机理。研究结果表明,PFDoA对HSA的猝灭是动态猝灭与形成PFDoA-HSA基态复合物引起的猝灭共同作用的结果。计算得到的结合距离(r=3.65 nm)表明,PFDoA(受体)与HSA(供体)之间的相互作用发生了非辐射能量转移。取代反应结果表明,PFDoA键合在HSA的site Ⅰ位点上。分子对接进一步研究了PFDoA与HSA作用的详细结合情况,表明PFDoA通过多种作用力结合在HSA的亚域IIA内,例如,PFDoA上的O 1原子主要通过极性键与HSA上的Arg 257和Ser 287残基结合。计算得到的最优对接能量为-25.87 kJ·mol-1,表明PFDoA对HSA有较大的结合亲和力。同步荧光光谱和三维荧光光谱研究了PFDoA对HSA构象的影响,结果显示,与PFDoA结合后,色氨酸的微环境疏水性增加,HSA的构象也发生改变。PFDoA与HSA作用前后圆二色谱二级结构的定量分析结果表明,PFDoA-HSA复合物的形成使螺旋稳定性降低。该研究结果为全氟烷酸与HSA的动力学研究提供了理论依据和可靠数据,并揭示了生物大分子与配体相互作用的化学本质。     

光谱法和分子对接模拟技术研究异烟肼对人血清白蛋白和过氧化氢酶的特异性结合及抑制作用

异烟肼(Isoniazid, INH)是最常用的一线抗结核药物之一。据报道,人体内高浓度的异烟肼可导致癫痫, 肝功能衰竭, 甚至死亡。因此,研究异烟肼对人血清白蛋白(HSA)和过氧化氢酶(CAT)的结构和活性的潜在结合影响有利于评估其毒性和副作用。在模拟生理条件下,利用多种荧光光谱和分子对接技术研究INH与HSA和CAT之间的相互作用。所有荧光数据均进行了内滤光校正以获得更准确的结合参数。结果表明,INH-HSA和INH-CAT体系的猝灭常数(K_sv)随着温度的升高而降低,表明INH对HSA及CAT的荧光猝灭机理为静态猝灭。利用紫外-可见吸收光谱、同步荧光光谱、和圆二色(CD)光谱法研究了INH对HSA和CAT构象的影响。结果发现,INH可改变色氨酸残基的微环境并降低HSA和CAT中α-螺旋结构,导致蛋白质结构发生伸展,进而可能影响其生理功能。分子对接结果表明,INH与HSA的结合位点位于HSA的site Ⅰ,ⅡA子域。INH可以进入CAT中β-折叠的桶状空腔,从而抑制CAT的活性。Hill系数结果表明,INH与左氧氟沙星(LVFX,一种安全有效的二线抗结核药物,与其他抗结核药物联合使用可以提高抗结核疗效)之间存在药物协同性,促进INH与HSA的相互作用。另外,CD光谱测定表明INH与LVFX的协同作用改变HSA的二级结构,使α-螺旋结构降低约7.9%。该研究探讨了INH与HSA和CAT之间的结合作用和毒性机制,为INH的安全使用提供重要依据。     

光谱法联合分子对接和等温滴定微量热法研究全氟壬酸与人血清白蛋白的相互作用

全氟壬酸(PFNA)是在血清中检测到第三多的全氟烷酸类(PFAAs)新型有毒环境污染物。目前PFNA对人血清白蛋白(HSA)结构甚至是功能的影响还处于起步阶段,借助于多光谱、分子对接和等温滴定微量热(ITC)技术研究了PFNA和HSA相互作用的结合机理。所有荧光数据均进行了内滤光校正以获得更准确的结合参数。荧光结果表明PFNA通过动静态猝灭方式可以猝灭HSA的内源荧光。取代实验和分子对接结果表明,PFNA主要通过极性键、疏水力和卤素键键合在HSA亚域ⅡA疏水腔中,最佳对接自由能为-26.54 kJ·mol-1,表明PFNA分子与HSA有较大的结合亲和力。ITC表明两者的结合属于两类结合位点模型并给出了相应的热力学参数：第一类结合位点有较大的亲和力,属于焓驱动,静电力和卤键作为主要驱动力;第二类结合位点亲和力较小,主要驱动力是疏水力。三维荧光光谱揭示PFNA与HSA生成复合物后,可以改变HSA的构象,引起Trp和Tyr残基微环境疏水性增强。圆二色谱(CD)定量测定了HSA与PFNA作用前后的二级结构含量：α-螺旋、β-折叠和β-转角含量分别降低14.3%,5.3%和3.5%,无规卷曲含量从14.4%增加到37.5%。以上结果表明,PFNA与HSA的结合可以改变HSA的二级结构,进而可能影响HSA的生理功能。结果阐述了PFNA与HSA相互作用机理,并且为PFNA在体内的运输和分配提供了可靠的生物物理和生物化学的相关依据。     

光谱法和分子对接法研究和比较两种全氟羧酸与人血清白蛋白的结合模式

全氟羧酸(PFCAs)由于具有既亲水又疏水的表面活性剂特性,被广泛应用于工业和生活产品中。全氟十一酸(PFUnA)和全氟十三酸(PFTriA)是长链PFCAs类的典型代表,但近年来它们越来越频繁的在人体中检测到,并且发现表现出内分泌干扰效应、发育毒性和致畸性。本文以光谱学和分子对接为基础,探索PFUnA和PFTriA与人体最丰富的蛋白人血清白蛋白(HSA)的结合模式。结果表明,PFUnA和PFTriA均通过动静态猝灭过程猝灭HSA的内源荧光,与HSA只有一个强亲和位点,且PFUnA与HSA的结合比PFTriA更紧密。根据热力学计算结果,可知PFUnA与HSA结合的焓变、熵变分别为-26.32 kJ·mol-1和21.76 J·mol-1·K-1,其结合作用主要依靠静电引力,而PFTriA主要通过范德华力和卤键与HSA结合,是放热熵减过程,其焓变和熵变分别为-39.69 kJ·mol-1和-25.66 J·mol-1·K-1。计算得到的结合距离(r<8 nm)显示从HSA到PFUnA和PFTriA发生了非辐射能量转移。三维荧光光谱和圆二色谱表明,PFUnA和PFTriA与HSA的结合不仅可以改变HSA的构象和微环境,还可以引起α-螺旋稳定性降低。取代实验和分子对接进一步显示PFUnA 和PFTriA通过极性键、疏水作用力和卤键等与HSA的亚域ⅡA疏水腔有高亲和性,且荧光团Trp残基处于结合位置中,进一步证明PFUnA和PFTriA可以猝灭HSA的荧光。本文研究结果为阐明长链PFCAs在机体内与血清蛋白的结合机理提供了完整可靠的数据,并为长链PFCAs的毒性评价和毒理学研究提供了理论依据。