紫玉兰素A与人端粒G-四链体相互作用的光谱学研究,第一个木脂素类衍生物与G-四链体相互作用（英文）

人端粒G-四链体结构是指端粒末端富含鸟嘌呤(G)的DNA序列在一价阳离子(如K+和Na+)诱导下通过G碱基间Hoogsteen氢键连接形成的DNA二级结构。能够稳定端粒G-四链体的配体通常为端粒酶抑制剂,其可能成为抗肿瘤药物。应用CD,FRET,NMR光谱方法第一次较全面地研究了一种木脂素衍生物,紫玉兰素A(liliflorin A)与人端粒序列dGGG(TTAGGG)3G-四链体HTG21的相互作用,采用分子对接技术进一步研究紫玉兰素A与人端粒序列dTAGGG(TTAGGG)3G-四链体HTG23的结合位点。CD实验数据表明紫玉兰素A提高HTG21解链温度,FRET实验测得4.01μmol·L-紫玉兰素A可以将HTG21稳定温度提高3.2℃。NMR实验结果表明,加入紫玉兰素A三小时后HTG21核磁谱图出现明显变化。分子对接结果表明紫玉兰素A结合到HTG23较宽沟槽上,结合位点为G9,G10,G16和G17。紫玉兰素A是第一个能够选择性稳定人端粒G-四链体HTG21的木脂素类衍生物配体。实验结果为以人端粒G-四链体为靶点的抗肿瘤药物设计提供了新型候选化合物。     

单个人类端粒重复序列d(TTAGGG)对长链端粒DNA-d[AGGG(TTAGGG)6]结构影响的研究

本文使用超速离心沉降速度法、聚丙烯酰胺凝胶电泳和圆二色光谱和紫外吸收检测熔融实验研究了长序列端粒DNA-d[AGGG(TTAGGG)₆](G₆-DNA)的结构以及单个重复序列DNA-d(TTAGGG)(G₀₁-DNA)对G₆-DNA结构的影响. 结果表明G₆-DNA可以在水溶液中形成二聚体,并且G₀₁-DNA可以通过与G₆-DNA结合形成额外的G-四链体结构,从而改变单体与二聚体的平衡. 然而,G₀₁-DNA对序列为d[AGGG(TTAGGG)₃](G₃-DNA)的结构没有影响. 该研究为长序列单链端粒DNA的结构多样性提供了新的见解.     

含三体相互作用的海森堡自旋链纠缠研究

研究了含三体相互作用的海森堡自旋链的能级和相应本征态的纠缠情况,详细分析了含有三个粒子的海森堡自旋链的纠缠,发现所有的纠缠态都为W态。给出三粒子海森堡自旋链在温度为零时的基态纠缠,发现反铁磁自旋链的基态不随各向异性、耦合强度等参数发生变化,铁磁自旋链的基态纠缠随各向异性因子和三自旋耦合项而改变。讨论了三比特自旋链在低温时的热纠缠,给出纠缠度表达式及其随温度、各向异性因子和耦合强度的变化关系。     

光谱法研究染料木素与人血清白蛋白的相互作用

用荧光猝灭光谱、同步荧光光谱和紫外-可见吸收光谱研究了染料木素与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。结果表明染料木素对HSA的荧光猝灭作用属于二者形成复合物所引起的静态猝灭;利用Stern-Volmer方程处理实验数据,得到染料木素与HSA之间的结合常数K_A为1.00×106(27 ℃),1.66×106(37 ℃)和5.25×106(47 ℃)。根据Frster非辐射能量转移理论,求出了染料木素与HSA之间的结合距离为2.59 nm(27 ℃),2.65 nm(37 ℃)和2.90 nm(47 ℃)。通过计算热力学参数,可知该药物与人血清白蛋白的相互作用是一个吉布斯自由能降低的自发过程,且二者之间的主要作用力类型为静电引力,同时用同步荧光光谱探讨了染料木素对HSA构象的影响。     

板蓝根木脂素苷A的平面结构研究

经过溶剂法和各种色谱方法从十字花科菘蓝属植物板蓝根（Isatis indigotica Fort .）的抗病毒有效部位中分离得到1个化合物：板蓝根木脂素苷 A（Indigoticoside A；3 -(4 -O-β-D-glucopyranosyl-α-hydroxy-3-methoxy-benzyl)-4-(4-hydroxy -3-methoxy-benzyl)tetrahydrofuran）. 通过谱学分析（¹H NMR、¹³ C NMR和2D NMR）对该新化合物的碳氢信号进行了确切归属.     

荧光法研究木犀草素与人血清白蛋白的相互作用

用荧光光谱、同步荧光光谱和紫外吸收光谱方法,研究了木犀草素与人血清白蛋白（HSA）的相互作用。研究表明木犀草素对HSA有较强的荧光猝灭作用,根据不同温度下木犀草素对HSA的荧光猝灭作用,利用Stern-Volmer方程处理实验数据,表明木犀草素对HSA的荧光猝灭作用属于静态猝灭。根据Fōrster非辐射能量转移理论计算了木犀草素与HSA间的结合常数和结合位点数,求得了木犀草素与HSA间的结合距离r。热力学数据表明二者主要靠疏水作用力结合。同时用同步荧光光谱探讨了木犀草素对HSA构象的影响。     

血卟啉衍生物与人血清白蛋白作用的光谱特性研究

研究了用于光动力学诊断和治疗的光敏剂血卟啉衍生物(HpD)、人血清白蛋白(HSA)及其复合物的光谱特性。HpD与HSA作用形成HSA-HpD复合物大分子,其吸收光谱主峰(402 nm)和荧光发射光谱主峰(622 nm)与纯HpD的主峰相比都红移了8 nm以上。当使用对应HSA的激发峰228和279 nm及HpD的激发峰394 nm的光源,分别激发HpD-HSA混合体系时,发现体系中的HSA与HpD的吸收对复合大分子在622 nm的荧光发射均有贡献。当使用对应HpD-HSA吸收峰的激发波长402, 502, 537和570 nm,分别对HpD-HSA体系进行激发时,发现402 nm波长对该体系的荧光激发效率最佳,且吸收次峰537和570 nm对HpD-HSA的激发效率则明显高于纯HpD水溶液体系。实验结果表明,在肿瘤的临床诊断和治疗中选择合适的激发波长和荧光接收波长时,应考虑HpD与体内的特征蛋白结合后发生的光谱红移。该研究结果同时预示,当选用穿透能力较强的长波吸收次峰对肿瘤组织进行激发时,其激发效率应高于体外该波长激发单纯HpD水溶液体系的效率。     

吡喃酮型花色苷衍生物的制备、光谱特性及抗氧化活性研究

吡喃酮型花色苷衍生物是一类具有非氧鎓离子结构和内酯型吡喃环结构的新型多酚类化合物。本研究以植物花色苷为原料,通过羧基吡喃花色苷形成及微氧化等两步反应法,结合柱色谱分离纯化技术,制备高纯度的吡喃酮花色苷衍生物A (Oxovitisin A)标准品;高效液相色谱-光电二极管阵列检测器-串联质谱法(HPLC-DAD-ESI-MS/MS)分析鉴定出纯化后反应产物Oxovitisin A的纯度达99%以上。利用荧光光谱仪、紫外可见光谱仪及超微弱化学发光光谱仪研究了Oxovitisin A及其前体物质花色苷(锦葵素-3-葡萄糖苷,Mv-3-gluc)与羧基吡喃花色苷A(Vitisin A))的光谱特性、色泽稳定性及抗氧化活性。结果表明：Oxovitisin A在440 nm激发波长下有最大荧光峰,最大发射波长490 nm,而具有氧鎓离子结构的两种前体物质无荧光特性。紫外光谱结合LAB色泽空间表征参数显示Oxovitisin A在不同pH值条件下具有不同的结构稳定性和色泽稳定性。Mv-3-gluc,VitisinA和Oxovitisin A在不同体系中均表现出良好的抗氧化活性,清除超氧阴离子自由基的IC₅₀值分别为71.4,30.7和19 μg·mL-1(抗坏血酸28 μg·mL-1),清除羟自由基的IC₅₀值分别为1.68,3.524,2.854 μg·mL-1(抗坏血酸8.441 μg·mL-1),对双氧水清除率的IC₅₀值分别为1.311,0.4098和0.288 μg·mL-1(抗坏血酸3.265 μg·mL-1),表明Oxovitisin A清除自由基和抗氧化的能力均高于反应前体物Mv-3-gluc和VitisinA及抗坏血酸。     

基于光谱分析技术的肉桂醛与玉米醇溶蛋白作用机理的研究

通过荧光光谱、紫外光谱、圆二色谱、红外光谱、核磁共振光谱研究肉桂醛与玉米醇溶蛋白间的作用机理,为改善玉米醇溶蛋白膜的机械性能及抗菌性和抗氧化性提供研究依据。通过三维荧光光谱检测,发现肉桂醛对玉米醇溶蛋白有明显的荧光猝灭作用,而且溶剂乙醇对猝灭现象有影响。用紫外差谱观察到玉米醇溶蛋白在紫外区278 nm的吸收强度随肉桂醛浓度增大而加大,但增加的幅度与浓度改变不成比例,氨基酸残基的特征吸收峰的位置没有变化。加入肉桂醛前后,圆二色谱显示的两条曲线近乎重合。利用全反射ATR附件测定傅里叶变换红外光谱,发现加入肉桂醛之后,1 650和1 538 cm-1的吸收峰峰位没有发生明显的变化,但1 625 cm-1处出现了明显的肩峰,体现了肉桂醛碳碳双键的吸收,指纹区879.44 cm-1处的峰消失,973.46 cm-1处出现新峰,显示出肉桂醛反式双键的吸收,说明玉米醇溶蛋白与肉桂醛发生了非键合作用。对酰胺Ⅰ带进行自去卷积计算,发现玉米醇溶蛋白的二级结构中α螺旋结构变化甚微,β转角发生显著改变。通过核磁共振氢谱,分析4个位置的质子H的化学位移,仅改变了0.01,而且加入肉桂醛1和4 h之后,化学位移改变量相等,证明肉桂醛与玉米醇溶蛋白的结合反应发生在蛋白表面。对体系的热力学参数进行计算,可知肉桂醛与玉米醇溶蛋白之间发生的是结合比为1∶1的自发结合反应;在肉桂醛低浓度时,猝灭常数随温度的升高而降低,但变化不显著;结合常数很大,数量级达到105,且随温度的升高而降低。在有无肉桂醛的条件下,对玉米醇溶蛋白荧光寿命的测定,进一步确认二者之间发生的是静态猝灭。综合多种光谱分析结果,说明肉桂醛与玉米醇溶蛋白主要在芳香区的外部发生π-π堆积,以静电力结合,是静态猝灭机制,与作用时间的长短无关。结果表明玉米醇溶蛋白中加入肉桂醛,对其二级结构不会造成明显的影响。     

基于人眼视觉特性的光谱降维模型研究

针对传统光谱降维方法其降维重构后的光谱数据仅是对原始光谱的数学逼近,会出现光谱误差较小但颜色色差较大的缺点,创新性的提出三种将人眼视觉特性与光谱降维相结合的方法。其中,VPCA法直接将光谱光视效率函数加权到原始光谱上再进行降维,LMSPCA方法用LMS视稚响应构建加权矩阵对原始光谱加权后再进行降维,在LMSPCA法中加权矩阵的构建有两种方式,其主要区别在于视稚响应偏差的求取方式不同。方式一中,L,M,S视稚响应偏差是各对应波长上的偏差取绝对值,而方式二中,其偏差是各对应波长上的偏差平方。LMSPCAs法在LMSPCA法基础上再采用PCA(主成分分析)方法对损失的光谱进行降维。实验结果表明VPCA法降维效果较差,LMSPCA法的两种加权矩阵降维效果接近,皆可显著提高降维模型的色度精度,但会降低模型的光谱精度,LMSPCAs法由于针对LMSPCA法因光谱加权引起的光谱损失再进行光谱补偿,其在光谱精度、色度精度以及变光照条件下的色差稳定性这三个方面都能较好地表征原始高维光谱反射率,满足光谱颜色复制的要求。     

核黄素与碘离子相互作用的光谱分析

研究了核黄素与I-相互作用的荧光光谱和吸收光谱变化,得出I-可以使核黄素的荧光发生有规律的猝灭,它们之间的相互作用属于动态猝灭机制。根据Stern-Volmer方程,求出了动态猝灭常数Ksv=44.72L.mol-1,荧光猝灭速率常数Kq=6.4×1010L.mol-1.s-1。I-对核黄素荧光的这种动态猝灭引起了吸收光谱的变化,吸收峰从373nm蓝移到了369nm,而443nm处吸收峰却红移到了447nm;并且核黄素的吸收强度随I-浓度的增大不断增强,是由于I-重原子效应的影响,使核黄素分子的自旋角动量与轨函角动量强烈的相互作用,S0→S1的吸收跃迁概率增大而造成的。     

光谱学研究离子液体与氟罗沙星的相互作用

离子液体可以有效地萃取水相中的喹诺酮类药物,为了探讨其萃取机理,通过荧光、紫外和红外光谱法等手段研究了离子液体1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C₆mim]PF₆)与喹诺酮药物氟罗沙星(fleroxacin,FLX)间的相互作用。由荧光发射谱图可知,随[C₆mim]PF₆加入量的增大,FLX体系的荧光强度发生有规律的猝灭。Stern-Volmer猝灭常数随温度的升高而降低。另外,相同条件时FLX的紫外吸收光谱随着[C₆mim]PF₆的加入逐渐降低并发生红移,表明两者在基态时形成了不发射荧光的复合物,确定猝灭类型为静态猝灭。15,25和35 ℃时,[C₆mim]PF₆与FLX相互作用的表观结合常数K_a分别为130.0,198.3和170.6 L·mol-1。计算热力学参数,ΔG<0,表明萃取是自发过程,而ΔS和ΔH均大于零,推测萃取的主要驱动力可能为疏水作用。[C₆mim]PF₆在水中可较为有序地排布,亲水性咪唑环指向外部水相,疏水性的烷基链一起构成疏水内腔。在疏水内腔中,咪唑环中的-CH与电负性大的N原子相邻,C更强烈地吸引H原子上的电子,使H成为潜在的氢键供体。而FLX上的π电子比较密集,使得其整体电负性较大,可作为氢键的受体,咪唑环中的-CH与FLX上的π电子形成 -CH…π键,FLX可进入疏水内腔,从而被包接萃取。另外,红外谱图分析表明,FLX分子中的-COOH基团可能取代了原本与PF-₆结合的水分子而发生了氢键缔合的疏水相互作用。     

光谱法研究水溶性羧基化碳纳米管与人血清白蛋白的相互作用

纳米材料与蛋白质等生物大分子的相互作用是纳米材料生物效应和安全性研究的重要基础。本实验利用荧光光谱、同步荧光光谱、圆二色谱(CD)等方法研究了四种结构特性不同的水溶性羧基化碳纳米管(long-SWCNTs-COOH,short-SWCNTs-COOH,DWCNTs-COOH,MWCNTs-COOH)与人血清白蛋白(human serum albumin, HSA)的相互作用。实验结果显示：四种水溶性羧基碳纳米管均能猝灭HSA的内源荧光,但猝灭能力有所不同,相同浓度下不同水溶性羧基化碳纳米管对HSA的荧光猝灭作用遵循如下规律：DWCNTs-COOH＜MWCNTs-COOH＜long-SWCTs-COOH＜short-SWCNTs-COOH;四种碳纳米管对HSA的同步荧光光谱影响表明,MWCNTs-COOH的作用位点更靠近色氨酸(Trp)残基,而DWCNTs-COOH的作用位点更靠近酪氨酸(Tyr)残基,而long-SWCNTs-COOH和short-SWCNTs-COOH对两种氨基酸残基的作用无明显差别;在碳纳米管作用下,HSA 的圆二色谱有微弱的变化,且与α-螺旋、β-折叠含量变化基本一致。结果表明,不同碳纳米管对HSA的荧光猝灭能力与它们的结构特性有关,两者作用过程中HSA构象基本不变,二级结构有微小变化,但无明显的剂量-效应关系。根据实验结果对可能的作用机制进行了讨论。     

马兜铃酸与人血清白蛋白相互作用的荧光光谱研究

采用荧光光谱技术研究了模拟生理条件下马兜铃酸与人血清白蛋白(HSA)的相互作用.结果显示:马兜铃酸与人血清白蛋白有强的结合,结合位置与色氨酸残基间的距离r为2.5nm,二者间的结合是疏水和静电力共同作用的结果.     

微波场中卵清蛋白糖基化产物不均匀性的光谱分析

以卵清蛋白与葡萄糖混合体系为研究对象,构建微波场中二者糖基化反应模型,采用红外、荧光、紫外等方法研究微波场中卵清蛋白糖基化产物不均匀性。将卵清蛋白与葡萄糖按照1∶1的比例混合成5%的溶液,经过48 h冷冻干燥形成5 mm厚的糖基化干样模型,在微波炉中反应,按五个反应区将样品一分为五进行实验分析,1号区域为微波炉中心位置,2号区域靠近磁控管,3,4和5号区域在远离磁控管一端。结果表明,蛋白与糖混合物在560 W微波下9 min时发生不均匀的糖基化反应;SDS-PAGE电泳图和自由氨基含量表明微波作用下的糖基化确实存在较大不均匀性;通过荧光和三维荧光光谱可知糖基化反应产生了新的荧光性物质,其中3,4和5号位置的样品产生了新的较大的荧光峰,而荧光性物质是进行到糖基化高级阶段的反应产物,说明这些样品产生了高级糖基化产物;红外光谱分析表明有新的N-H键生成;紫外分析表明在糖基化反应模型平面中,3号位置的反应程度最高。