2'-羟基-2,4-二溴二苯醚与人血清白蛋白作用机制的光谱研究与计算模拟

采用分子对接、分子动力学模拟和光谱法研究了2'-羟基-2,4-二溴二苯醚(2'-OH-BDE-7)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用.同步荧光光谱研究表明,2'-OH-BDE-7诱导HSA的构象产生变化,并与分子动力学模拟的结果相吻合.荧光光谱表明,2'-OH-BDE-7能引起HSA荧光猝灭,且其作用机制为静态猝灭和非辐射能量转移.热力学分析得出ΔG0,ΔH0和ΔS0,表明氢键和范德华力在HSA-2'-OH-BDE-7的体系中起着重要作用.竞争实验和分子对接结果表明2'-OH-BDE-7主要结合在HSA的位点Ⅰ.将计算模拟和光谱实验研究相结合,为研究小分子和蛋白质相互作用机制提供更多的信息.     

计算模拟与光谱法研究4-羟基-2, 2＇, 3, 4＇-四溴二苯醚与人血清白蛋白的相互作用

利用分子模拟、荧光光谱、紫外吸收光谱等方法,研究了4-羟基-2,2’,3,4’-四溴二苯醚(4-OHBDE-42)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。三维荧光分析表明,4-OH-BDE-42的存在降低了HSA的荧光强度,且使HSA的微环境和构象发生变化。荧光光谱和紫外吸收光谱显示,4-OH-BDE-42与HSA结合后显著猝灭了HSA的内源性荧光,猝灭机制为静态猝灭与非辐射能量转移。结合常数Ka106L·mol-1,表明两者的结合作用较强,结合距离r为3.66nm。根据热力学参数分析,ΔH0,ΔS0,即4-OH-BDE-42与HSA之间结合的主要作用力为疏水作用,这与分子对接、结合自由能分析结论一致。结合自由能贡献分析表明,LYS199、GLU292、ARG257、ARG218、ALA291、HIS242为4-OH-BDE-42与HSA结合的关键氨基酸残基。     

3-溴丙酮酸与人血清白蛋白相互作用的光谱学研究

运用荧光光谱、紫外可见吸收光谱和圆二色光谱法研究了抗肿瘤药物3-溴丙酮酸(3-Bromopyruvic acid,3-BrPA)与人血清白蛋白(Human serum albumin,HSA)的相互作用.3-BrPA对HSA的猝灭机制属于静态猝灭,并发生分子间非辐射能量转移.热力学数据显示,二者之间的作用力主要为静电作用;同步荧光光谱表明,3-BrPA与蛋白质中接近色氨酸残基的区域发生了相互作用;荧光光谱研究发现,Zn2+存在时3-BrPA对HSA的猝灭程度进一步增强;圆二色光谱法研究蛋白二级结构结果显示,3-BrPA对HSA的结构影响非常小.     

防腐剂苯甲酸与人血清白蛋白相互作用

为研究食品防腐剂苯甲酸在人体内的转运和降解机制,在人体血液的生理条件下运用荧光光谱法和分子对接、分子动力学模拟和丙氨酸突变扫描等方法研究了苯甲酸与人血清白蛋白(Human Serum Albumin, HSA)相互作用机理。结果表明:苯甲酸和HSA的结合为静态猝灭过程,不同条件下结合常数K_A均大于1.0×10⁴ L/mol,结合位点数约为1,结合位点为Site II;根据Van′t Hoff方程和分子动力学模拟发现两者结合主要促进作用力是静电作用力,抑制力是极性溶剂化能,且是自由能降低的自发反应;分子对接结果显示复合物中苯甲酸与ARG186形成1个氢键,丙氨酸突变扫描计算显示ASP108、GLN425和GLV459是结合的关键氨基酸。     

多溴联苯醚与人血清白蛋白相互作用的表面等离子体共振及分子对接

采用表面等离子体共振(SPR)技术,在模拟生理条件下实时动态研究了8种典型多溴联苯醚(PBDEs)与人血清白蛋白(HSA)相互作用的动力学和热力学行为.通过分子对接模拟研究了PBDEs与HSA相互作用的分子机制,探讨了不同PBDEs与蛋白的结合模式及作用力.动力学实验结果表明, PBDEs中溴原子的个数和取代位置对相互作用有规律性的影响.溴原子通过改变PBDEs分子与HSA作用过程中的解离速率来影响其亲和力,溴原子个数越多, PBDEs与HSA作用的亲和力越强;而取代基位置则影响PBDEs与HSA作用结合速率的快慢,同分异构体中间位取代溴的亲和力大于邻位取代溴.分子对接结果显示, 8种PBDEs主要结合于HSA的Site I位点,但结合位点周边氨基酸残基类型的差异影响了结合力.范德华力和氢键对结合能的贡献远大于静电力.     

荧光法研究苯胺蓝与人血清白蛋白的相互作用

用荧光光谱、同步荧光光谱研究了苯胺蓝和人血清白蛋白的相互作用。研究表明,苯胺蓝对人血清白蛋白的荧光发射有明显的猝灭作用,根据不同温度下的猝灭数据,由Stern-Volmer方程推断苯胺蓝对人血清白蛋白的猝灭属于静态猝灭。计算得到了结合常数KA、结合位点数n,同时计算得到的热力学常数表明苯胺蓝和人血清白蛋白作用力类型为静电作用和疏水作用结合。同时用同步荧光光谱探讨了苯胺蓝对人血清白蛋白构象的影响。     

光谱-分子模拟法分析杨梅素与人血清白蛋白的分子作用机制

在模拟生理条件下,用多种光谱法结合分子对接法测定了杨梅素(MY)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用.研究结果表明,MY能够明显猝灭HSA的荧光,MY与HSA的相互作用为复合式静态结合过程,结合强度较强.热力学和分子对接结果表明,MY与HSA是自发结合的,维持MY与HSA的相互作用力主要是氢键和范德华力.能量转移结果表明...     

全氟丙酸与人血清白蛋白结合作用机制的计算模拟与光谱法研究

通过分子对接和动力学模拟的计算方法模拟人血清白蛋白(HSA)的三维空间结构,建立了HSA与全氟丙酸(IPC-PFFA-3)相互作用的模型,研究了HSA与全氟丙酸复合物在水溶液中的稳定性以及在结合位点中的动力学性质。在模拟人体生理的实验条件下,采用荧光光谱法和同步荧光光谱法研究了HSA与IPCPFFA-3的相互作用。实验结果表明,IPC-PFFA-3与HSA形成的复合物HSA-IPC-PFFA-3对HSA产生荧光猝灭作用,其猝灭机理是静态猝灭;热力学参数计算得出两者结合的主要作用力为氢键作用力;竞争实验的结果表明IPC-PFFA-3与HSA的结合位点位于HSA的SiteⅡ,与分子对接的模拟结果相吻合。同步荧光光谱实验与动力学模拟的结果证明IPC-PFFA-3与HSA能够稳定结合,并使HSA的构象发生变化。     

丁咯地尔与人血清白蛋白结合的光谱学研究

用紫外吸收光谱法、荧光光谱法和傅立叶变换红外光谱法探讨了在模拟人体生理条件下,丁咯地尔与人血清白蛋白(HSA)的结合模式.结果表明:丁咯地尔对HSA的内源荧光有显著的猝灭作用,且猝灭机理主要为静态猝灭.丁咯地尔与HSA形成了1 ∶ 1的复合物,结合常数K=7.43×102 L·mol-1(308 K).根据Fster偶极-偶极非辐射能量转移机理,求得丁咯地尔与HSA间的结合距离r=2.64 nm.由热力学参数确定其作用力以氢键和范德华力为主.同步荧光和傅立叶变换红外光谱表明丁咯地尔对HSA二级结构的含量产生影响,使HSA的α-螺旋结构的含量明显降低,β-折叠和β-转角结构的含量增加.     

甲磺酸培氟沙星与人血清白蛋白相互作用研究

以光谱技术和微量热技术相结合的方法研究水溶液中甲磺酸培氟沙星分子及其铜离子存在时与人血清白蛋白之间结合作用的机制,用荧光淬灭法测得两反应的结合常数分别为K＝1.7 × l0⁵L.mol^-1和1.61×10⁵L.mol^-1，结合位点数1.05和1.5。甲磺酸培氟沙星对人血清白蛋白的猝灭为静态猝灭。依据Fōrster非辐射能量转移机制，得到甲磺酸培氟沙星—人血清白蛋白间的结合距离。用同步荧光技术考察甲磺酸培氟沙星对人血清白蛋白构象的影响。微量热法测得甲磺酸培氟沙星与人血清白蛋白反应的△H≈0, △S﹥0 表明其作用力主要为疏水力,而甲磺酸培氟沙星分子在铜离子存在时与人血清白蛋白反应的△H﹤0并且△S﹥0表明主要是静电作用。由于焓熵互补的作用,两反应的自由能没有发生大的变化。     

一种新型三氮唑化合物的光物理性质及其与血清白蛋白的键合研究

1-(1-萘基)-5-苯基-1H-1,2,3-三唑(1-(naphthalen-1-yl)-5-phenyl-1H-1,2,3-triazole, 简称NPTA)是一种新合成的三氮唑化合物, 研究了其光谱特征及其生物活性. 利用PM3半经验方法的Polak-Ribiere共轭梯度法得到了优化的NPTA分子结构, 进而用分子对接显示与人血清白蛋白(HSA)的键合模式及位点, 再利用紫外光谱、多种荧光光谱法等技术表征了NPTA及其键合HSA的光谱性质. 结果表明: 共轭多烯π键的存在使得NPTA呈现特征的荧光与紫外光谱. 分子模拟的结果表明NPTA可以嵌于HSA分子的疏水腔内, 并与精氨酸Arg222形成四个氢键; 位点竞争实验确定了NPTA在HSA亚结构域的位点II位发生作用. 二维及三维荧光光谱显示NPTA可以猝灭HSA的内源荧光, 使其构象发生变化; 紫外、同步荧光扫描证实NPTA主要猝灭了HSA色氨酸残基的荧光, 并影响了HSA的微环境; 较小的各向异性值说明NPTA与HSA结合后生成的配合物弛豫时间较短, 结合的较松. 荧光滴定法求得不同温度下(299, 309和319 K) NPTA与HSA作用的键合常数, 键合模式为典型的疏水作用, 与分子模拟的结果相一致. 另外, 测定了NPTA与键合HSA相关的几种物理化学参数.     

光谱法联合分子对接研究人血清白蛋白与新的抗肿瘤活性小分子的体外结合

前期研究中合成了全新的以4-苯氧基喹啉环为母核结构的,具有较好抗肿瘤活性的TypeⅡ型小分子c-Met激酶抑制剂:N-[3-氟-4-[6-甲氧基-7-[3-(4-甲基-1-哌嗪基)丙氧基]喹啉-4-氧基]苯基]-1-(2-氟苯基)-4-甲基-5-氧代-4,5-二氢-1H-1,2,4-三氮唑-3-甲酰胺(LJC-116)。该文进一步通过荧光、同步荧光、三维荧光、紫外-可见吸收等光谱方法联合分子对接技术研究了在模拟生理条件下,LJC-116与人血清白蛋白(HSA)的结合作用。研究表明LJC-116通过静态结合作用猝灭HSA的荧光,此静态作用方式同时被三维荧光以及紫外可见吸收光谱确证。在288、299、310 K温度下,计算LJC-116与HSA的表观结合常数的数量级均为104L·mol-1,说明两者的结合是中等强度。热力学常数ΔG°为负值,表明两者的结合是自发的。此外,ΔS°为正值,同时ΔH°为负值表明疏水作用和氢键是形成HSA-LJC-116(1∶11)复合物的主要驱动力。在实验条件下,通过F9rster偶极-偶极非辐射能量转移理论计算重叠积分J=7.169 7×10-15cm3·L·mol-1,R=1.28 nm,r=1.69 nm,E=15.6%。表明能量转移效率很高。位点探针试剂华法林和布洛芬的加入实验表明LJC-116与HSA结合部位处于HSA的疏水腔亚结构域ⅡA(siteⅠ)中。两者结合引起HSA的以下变化:内源性荧光猝灭、同步荧光红移0.4 nm,三维荧光光谱红移2 nm,HSA紫外吸收光谱改变以及HSA氨基酸残基微环境极性增加、疏水性下降。最后,利用分子对接对热力学计算得到的作用力和光谱方法中探讨的HSA构象变化进行了验证。该文全面阐述了两者在分子水平的作用机制,为TypeⅡ型小分子cMet激酶抑制剂的体内转运情况提供了有用的信息。     

Binding Studies of AICAR and Human Serum Albumin by Spectroscopic,Theoretical, and Computational Methodologies

The interactions of small molecule drugs with plasma serum albumin are important because of the influence of such interactions on the pharmacokinetics of these therapeutic agents. 5-Aminoimidazole-4-carboxamide ribonucleoside (AICAR) is one such drug candidate that has recently gained attention for its promising clinical applications as an anti-cancer agent. This study sheds light upon key aspects of AICAR’s pharmacokinetics, which are not well understood. We performed in-depth experimental and computational binding analyses of AICAR with human serum albumin (HSA) under simulated biochemical conditions, using ligand-dependent fluorescence sensitivity of HSA. This allowed us to characterize the strength and modes of binding, mechanism of fluorescence quenching, validation of FRET, and intermolecular interactions for the AICAR–HSA complexes. We determined that AICAR and HSA form two stable low-energy complexes, leading to conformational changes and quenching of protein fluorescence. Stern–Volmer analysis of the fluorescence data also revealed a collision-independent static mechanism for fluorescence quenching upon formation of the AICAR–HSA complex. Ligand-competitive displacement experiments, using known site-specific ligands for HSA’s binding sites (I, II, and III) suggest that AICAR is capable of binding to both HSA site I (warfarin binding site, subdomain IIA) and site II (flufenamic acid binding site, subdomain IIIA). Computational molecular docking experiments corroborated these site-competitive experiments, revealing key hydrogen bonding interactions involved in stabilization of both AICAR–HSA complexes, reaffirming that AICAR binds to both site I and site II.     

光谱法研究根皮苷与人血清白蛋白相互作用

在模拟生理条件下,采用荧光光谱、紫外光谱和同步荧光光谱法研究了根皮苷(Phlorizin)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。结果表明:根皮苷能使HSA发生内源荧光猝灭,属静态猝灭。在293、303 K和313 K下,根皮苷与HSA的结合常数分别为3.163 5×105、1.774 8×105、1.193 5×105L.mol-1,结合位点数n近似为1;热力学分析表明根皮苷与HSA间的结合力为氢键及范德华力;根据Frster非辐射能量转移理论求得二者结合距离为3.97 nm;同步荧光光谱表明根皮苷主要与HSA中的色氨酸残基发生相互作用,改变色氨酸周围的局部构象;金属离子的介入会影响根皮苷与HSA的结合能力。     

Molecular Insight into the Binding of Astilbin with Human Serum Albumin and Its Effect on Antioxidant Characteristics of Astilbin

Astilbin is a dihydroflavonol glycoside identified in many natural plants and functional food with promising biological activities which is used as an antioxidant in the pharmaceutical and food fields. This work investigated the interaction between astilbin and human serum albumin (HSA) and their effects on the antioxidant activity of astilbin by multi-spectroscopic and molecular modeling studies. The experimental results show that astilbin quenches the fluorescence emission of HSA through a static quenching mechanism. Astilbin and HSA prefer to bind at the Site Ⅰ position, which is mainly maintained by electrostatic force, hydrophobic and hydrogen bonding interactions. Multi-spectroscopic and MD results indicate that the secondary structure of HSA could be changed because of the interaction of astilbin with HSA. DPPH radical scavenging assay shows that the presence of HSA reduces the antioxidant capacity of astilbin. The explication of astilbin–HSA binding mechanism will provide insights into clinical use and resource development of astilbin in food and pharmaceutical industries.     

Interactions between Human Serum Albumin and Sulfadimethoxine Determined Using Spectroscopy and Molecular Docking

Sulfonamides are widely used antibiotics in agricultural production. However, the potential threat of these drugs to human health has increased global concern. Human serum albumin (HSA) is the main reservoir and transporter of exogenous small molecules in humans. In this study, the interaction between sulfadimethoxine (SMT) and human serum albumin (HSA) was studied using spectroscopy and computer simulation. Our results showed that the hydrogen bonding and van der Waals forces drove SMT to enter the binding site I of HSA spontaneously and resulted in the fluorescence quenching of HSA. The stability of the HSA–SMT complex decreased with an increase in temperature. The binding of SMT to HSA induced alterations in the secondary structure of HSA, where the content of α-helix decreased from 61.0% of the free state to 59.0% of the compound state. The π–π, π–σ, and π–alkyl interactions between HSA and SMT were found to play important roles in maintaining the stability of the complex.