硼酸盐对抗冻糖蛋白结构的影响

抗冻糖蛋白通过吸附-抑制机理阻止细胞内部冰晶积累,有利于极地地区各物种的生存. 硼酸盐缓冲剂抑制抗冻糖蛋白抗冻活性已被广泛认为是支持羟基作为冰结合位点而非甲基结合的直接实验证据. 另一方面,硼酸盐结合可能对抗冻糖蛋白构象产生影响,但还没有被定量研究. 本文使用副本交换分子动力学模拟研究了溶液中单个硼酸根阴离子结合到AFGP8上引起的蛋白结构扰动. 在冰点附近,这种结合不仅使与硼酸盐结合的二糖相邻的二糖基团彼此靠近,而且影响AFGP8的整体构象. 硼酸盐与不同二糖侧链结合引起的结构变化表现出明确的位点特异性,并且硼酸盐结合对结构变化的影响在高温下显着降低.     

光谱法研究抗氧化剂、DPPH与人血清蛋白三元体系的作用

选取几种天然抗氧化剂杨梅素、桑色素、辣椒碱、甜菜碱作为研究对象,运用荧光光谱法、同步荧光光谱法以及三维荧光光谱法研究了几种抗氧化剂以及DPPH自由基与人血清蛋白相互作用,结果表明辣椒碱、甜菜碱、V_C不与人血清蛋白发生猝灭反应,杨梅素、桑色素、DPPH均能够与人血清蛋白发生猝灭反,反应均为形成了稳定复合物而导致的静态猝灭,通过疏水作用力与HSA结合,结合位点数均为1,主要结合位点在色氨酸基团附近,DPPH与人血清蛋白猝灭过程改变了人血清蛋白结构的疏水性,引起蛋白质构象发生变化,而杨梅素、桑色素与人血清蛋白相互作用未造成其构象发生了变化。运用荧光光谱法研究了几种抗氧化剂抑制DPPH直接损伤人血清蛋白的能力,杨梅素、桑色素、辣椒碱、甜菜碱、V_C对DPPH损伤HSA的抑制率分别为25%,18.30%,85.38%,4.02%和84.58%。根据分子结构分析辣椒碱主要通过清除DPPH自由基作用从而抑制其损伤人血清蛋白,根据二元体系反应结果可知杨梅素与桑色素三元体系反应过程中两种抗氧化剂与DPPH竞争结合位点,因此杨梅素、桑色素主要通过占据结合位点的方式抑制DPPH损伤人血清蛋白,而甜菜碱既不能占据结合位点也不能清除自由基,因而抑制能力最弱。分析表明几种天然抗氧化剂的抑制能力与其分子结构中主要官能团结构密切相关。     

PDI抑制α-synuclein纤维化聚集作用机制研究

天然无结构蛋白?-synuclein在帕金森症(PD)患者脑部的路易小体中异常聚集,被认为是引起PD的重要原因之一,但是目前关于?-synuclein的聚集机制仍没有定论.蛋白质二硫键异构酶(PDI)是细胞内质网中重要的分子伴侣蛋白,能够阻止内质网中无结构蛋白的聚集.在PD患者的脑细胞内发现PDI过量表达,且酶活性位点半胱氨酸被亚硝基化使其活性受到抑制.体外实验证明,PDI能够抑制?-synuclein的聚集,但其具体的分子机制还不清楚,研究PDI抑制?-synuclein聚集的具体机制可能对于PD治疗有重要意义.该文利用核磁共振(NMR)方法研究了?-synuclein与PDI的相互作用,发现?-synuclein与PDI的结合位点位于?-synuclein的N端;将PDI所有的6个半胱氨酸突变成丝氨酸,得到突变体PDI C-S,发现?-synuclein与PDI C-S的结合位点则位于其C末端;荧光实验结果表明突变体PDI C-S对?-synuclein纤维化聚集的抑制作用减弱,说明PDI抑制?-synuclein的纤维化聚集主要是通过与?-synuclein的N端残基结合来实现的.     

光谱法比较木犀草素及槲皮素与牛血清白蛋白相互作用

在模拟生理pH条件下,采用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、同步荧光光谱和圆二色谱法研究木犀草素及槲皮素与牛血清白蛋白（BSA）的相互作用的异同.结果确定木犀草素及槲皮素对BSA的荧光猝灭是以静态猝灭为主,同时伴随非辐射能量转移猝灭.木犀草素结合BSA的位点与荧光发射基团的距离比槲皮素的小.结合常数Ka表明二者与BSA的结合都属于强的非共价键结合,且结合位点数都约为1.二者均主要通过氢键和范德华力与BSA作用.二者都能影响BSA的酪氨酸残基附近环境的极性,且高浓度下能够引起BSA构象轻微地改变.结果表明黄酮C环上3位羟基的引入会降低其对BSA的亲和力.     

芦丁对血清白蛋白构象的影响

用同步荧光光谱法和圆二色谱法研究了芦丁对牛血清白蛋白(BSA)和人血清白蛋白(HSA)构象和功能的影响,同时用电化学方法研究了芦丁与血清白蛋白之间的结合作用。在体内随着芦丁浓度的增加,其与血清白蛋白结合时对血清白蛋白的构象无影响,但对血清白蛋白的二级结构有影响,导致α-螺旋结构减少,β-折叠结构增加,蛋白质的二级结构被破坏。电化学研究发现：芦丁的氧化还原电流随着血清白蛋白浓度的增加而明显降低, 表明芦丁与血清白蛋白发生反应,生成比较稳定的复合物。芦丁的氧化还原最大峰电位也随着血清白蛋白浓度的增加发生变化,峰电位差略增加,表明芦丁的氧化还原性随着血清白蛋白浓度的增加而增强。进一步证明芦丁在体内能够被血清白蛋白存储和转运。     

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托拉塞米与胃蛋白酶和胰蛋白酶的相互作用

托拉塞米(TOR)属于吡啶磺酰脲类袢利尿剂,被广泛有效地用于高血压,心脏衰竭,慢性肾功能衰竭和肝脏疾病的治疗。TOR在治疗过程中易引起的不良反应之一为轻微肠胃不适。然而,TOR与消化蛋白酶(胰蛋白酶和胃蛋白酶)分子间的相互作用鲜有报道。在模拟生理条件下,采用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、圆二色谱和分子对接技术研究了不同温度下托拉塞米(Torasemide, TOR)与胃蛋白酶(Pepsin)和胰蛋白酶(Trypsin)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,TOR-Pepsin和TOR-Trypsin体系的猝灭常数(K_SV)均与温度呈负相关,说明TOR与Pepsin及Trypsin之间的作用机制均为静态荧光猝灭。利用紫外-可见吸收光谱、同步荧光光谱、3D荧光光谱和圆二色光谱法考查了TOR对Trypsin和Pepsin构象的影响。结果发现胃蛋白酶或胰蛋白酶中酪氨酸残基的极性改变较色氨基更明显,TOR可改变色氨酸残基的微环境并降低Trypsin和Pepsin中β-折叠结构,进而可能影响其生理功能。分子对接结果表明,TOR与Pepsin的结合位点位于由Asp-32和Asp-215组成的活性中心周围,从而抑制Pepsin活性。而TOR通过疏水作用力结合在Trypsin的口袋型底物结合位点(S1口袋),促进底物进入酶活性中心,最终表现为Trypsin活性升高。该研究探讨了TOR与胃蛋白酶和胰蛋白酶的结合作用和毒性机制,为TOR的安全使用提供重要依据。     

荧光光谱法研究β-紫罗兰酮与溶菌酶的相互作用

应用溶菌酶内源荧光光谱研究了芳香族化合物β-紫罗兰酮与卵清溶菌酶蛋白之间的结合反应,测定了两者之间的结合常数kA为1.44×103L·mol-1,结合位点数n为0.85.根据Foerster非辐射能量转移理论,确定了能量给体与受体之间的结合距离为2.27nm,符合非辐射能量转移条件.通过同步荧光光谱和三维荧光光谱,进一步研究了β-紫罗兰酮对溶菌酶蛋白构象的影响,结果显示β-紫罗兰酮的加入引起溶菌酶蛋白构象的变化,溶菌酶内部色氨酸残基所处环境的疏水性降低.     

脉冲微波辐照影响心肌细胞膜蛋白构象及其机制的研究

应用显微傅里叶变换红外光谱技术研究了脉冲微波辐照对心肌细胞膜蛋白质构象、功能的影响和相关分子机制。结果表明,辐照可对心肌细胞的细胞膜蛋白质结构产生明显影响。细胞膜脂质中—CH₂—、磷脂结构中CO、蛋白质酰胺Ⅰ,Ⅱ带的伸缩振动峰消失或位移。辐照后心肌细胞膜蛋白质二级结构也出现明显变化,α-螺旋和β-折叠结构减少,二级结构无序化程度增加。上述变化均与辐照剂量呈正相关。结果提示受脉冲微波辐照后,心肌细胞膜蛋白构象的完整性受损,膜稳定性及流动性下降,膜上多种生物活性结构被破坏,上述变化构成了细胞膜功能丧失、细胞形态和结构损伤、细胞凋亡等病理学效应的生物化学基础。文章首次从蛋白质构象角度阐述了微波辐照对心肌细胞膜损伤的分子病理机制。     

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（英文）

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siteⅠ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825.87 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托拉塞米与胃蛋白酶和胰蛋白酶的相互作用（英文）

托拉塞米(TOR)属于吡啶磺酰脲类袢利尿剂,被广泛有效地用于高血压,心脏衰竭,慢性肾功能衰竭和肝脏疾病的治疗。TOR在治疗过程中易引起的不良反应之一为轻微肠胃不适。然而,TOR与消化蛋白酶(胰蛋白酶和胃蛋白酶)分子间的相互作用鲜有报道。在模拟生理条件下,采用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、圆二色谱和分子对接技术研究了不同温度下托拉塞米(Torasemide,TOR)与胃蛋白酶(Pepsin)和胰蛋白酶(Trypsin)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,TOR-Pepsin和TOR-Trypsin体系的猝灭常数(KSV)均与温度呈负相关,说明TOR与Pepsin及Trypsin之间的作用机制均为静态荧光猝灭。利用紫外-可见吸收光谱、同步荧光光谱、3D荧光光谱和圆二色光谱法考查了TOR对Trypsin和Pepsin构象的影响。结果发现胃蛋白酶或胰蛋白酶中酪氨酸残基的极性改变较色氨基更明显,TOR可改变色氨酸残基的微环境并降低Trypsin和Pepsin中β-折叠结构,进而可能影响其生理功能。分子对接结果表明,TOR与Pepsin的结合位点位于由Asp-32和Asp-215组成的活性中心周围,从而抑制Pepsin活性。而TOR通过疏水作用力结合在Trypsin的口袋型底物结合位点(S1口袋),促进底物进入酶活性中心,最终表现为Trypsin活性升高。该研究探讨了TOR与胃蛋白酶和胰蛋白酶的结合作用和毒性机制,为TOR的安全使用提供重要依据。     

多巴胺DA分子的构象异构及其一水复合物的结构与性质研究

采用密度泛函B3LYP/6-31+G·方法对多巴胺DA的构象异构及其稳定性进行了研究. 结果表明,势能面上存在6种稳定构象和8种构象转换过渡态, 构象之间主要通过C1-O7 [二面角T1: H15O7C1C6], C2-O8 [二面角T2: H16O8C2C3]和C9-C10 [二面角T3: N11C10C9C5]单键旋转而相互转化. 频率及NBO分析表明, 分子内存在红移O...H-O及蓝移N...H-C两类氢键, 氢键中电子转移类型均为LP1(X)→σ·(H-Y)[X=O, N; Y=O, C], 二级稳定化能E(2)对稳定构象有3.6 kJ·mol-1～9.3 kJ·mol-1的稳定化贡献. 分子中的原子理论(AIM)分析表明, 构象中O...H-O及N...H-C键的电子密度ρ(r)和Laplacian量2ρ(r)分别在0.0094～0.0171和0.0307～0.0798之间. 采用极化连续模型(polarized continuum model, PCM)对体系进行了溶剂化效应计算, 结果表明, DA的构象转换主要在水相中进行. 应用静电势模型(electrostatic potential map, EPM)对构象的活性位点进行了预测, 并以此研究了多巴胺一水复合物的结构与性质.     

多巴胺DA分子的构象异构及其一水复合物的结构与性质

采用密度泛函B3LYP/6-31+G~#方法对多巴胺DA的构象异构及其稳定性进行了研究.结果表明,势能面上存在6种稳定构象和8种构象转换过渡态,构象之间主要通过C1—O7[二面角T_1:H15O7C1C6],C2—O8[二面角T_2:H16O8C2C3]和C9一C10[二面角T_3;N11C10C9C5]单键旋转而相互转化.频率及NBO分析表明,分子内存在红移O…H-O及蓝移N…H—C两类氢键,氢键中电子转移类型均为LP_1(X)→σ~#(H—Y)[X=O,N;Y=O,C],二级稳定化能E~((2))对稳定构象有3.6 kJ·mol~(-1)～9.3 kJ·mol~(-1)的稳定化贡献.分子中的原子理论(AIM)分析表明,构象中O…H一O及N…H—C键的电子密度ρ(r)和Laplacian量▽~2ρ(r)分别在0.0094～0.0171和0.0307～0.0798之间.采用极化连续模型(polarized continuum model,PCM)对体系进行了溶剂化效应计算,结果表明,DA的构象转换主要在水相中进行.应用静电势模型(electrostatic potential map,EPM)对构象的活性位点进行了预测,并以此研究了多巴胺一水复合物的结构与性质.     

变温红外光谱研究表面双稳态液晶分子的相变过程

运用变温红外和样本-样本相关光谱对40～150 ℃温度区间内的表面双稳态液晶分子MHOCPOOB的相变过程中的分子构象、排布及相互作用的变化进行研究。结果表明：室温时,分子烷基链中同时存在Zigzag和Gauche两种构象。随温度升高,其中有序的Zigzag构象转化为无序的Gauche 构象,链的扭曲程度增加。刚性核部分,羰基与相邻的苯环形成共轭体系,苯环之间相互倾斜排列,在相变过程中羰基与苯环的共平面作用逐渐被打破,且在相变点苯环间的二面角明显增大。由于表面稳定化的作用,使得在液晶盒表面上的一层膜,其结构并不随温度、相结构的变化而变化,因而在液晶盒的光谱中观察到的相变点较少。通过二维光谱作者发现,在122 ℃时分子出现细微结构调整。     

铝离子对辅酶NADH分子荧光增强和构象变化的影响

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)是生物体内重要的辅酶分子,在细胞能量代谢中发挥着关键作用。金属离子可以影响NADH所参与的酶促反应,其中铝离子（Al3+）对神经系统具有毒性,可以引发神经退行性疾病。因此,Al3+和NADH分子间相互作用的研究有助于了解Al3+对生物体内TCA循环和酶促反应的影响,具有重要的生物学意义。本文采用紫外-可见吸收和稳态荧光光谱,结合时间相关单光子计数技术(TCSPC),研究了Al3+对水溶液中NADH的本征荧光光谱和分子构象变化的影响。紫外-可见吸收光谱显示,NADH与Al3+的结合不会改变NADH分子腺嘌呤和烟酰胺两个本征发色团的吸收特性。为避免NADH分子内两个本征发色团之间的荧光共振能量转移效应的影响,采用340 nm作为激发波长,比较了NADH与Al3+作用前后的荧光特性。实验结果证实,Al3+可以与NADH焦磷酸盐桥上的两个氧原子相结合,使NADH分子的结构变得相对更加刚性,从而抑制NADH分子在溶液中的转动等非辐射过程,导致NADH分子平均荧光寿命增加,最终引起NADH分子荧光强度随Al3+浓度的增加而线性增强。进一步,采用NADH本征荧光寿命振幅比的研究方法表征了NADH分子在溶液中的两种主要构象形式：腺嘌呤和烟酰胺相互堆积的折叠构象以及腺嘌呤和烟酰胺相互分离的展开构象。研究发现,Al3+会打破溶液中NADH分子展开构象和折叠构象的平衡状态,促使辅酶NADH分子的展开构象转变为折叠构象,最终达到新的动态平衡,并且当NADH和Al3+以不大于1∶2的浓度比结合时,NADH分子两种构象的振幅比与铝离子浓度的对数间存在线性关系,在Al3+浓度检测等领域具有良好的应用前景。     

高κ介质异质栅全耗尽SOI MOSFET二维解析模型

为了研究高介电常数(高κ)栅介质材料异质栅中绝缘衬底上的硅和金属-氧化物-硅场效应晶体管的短沟道效应,为新结构器件建立了全耗尽条件下表面势和阈值电压的二维解析模型.模型中考虑了各种主要因素的影响,包括不同介电常数材料的J影响,栅金属长度及其功函数变化的影响,不同漏电压对短沟道效应的影响.结果表明,沟道表面势中引入了阶梯分布,因此源端电场较强;同时漏电压引起的电势变化可以被屏蔽,抑制短沟道效应.栅介电常数增大,也可以较好的抑制短沟道效应.解析模型与数值模拟软件ISE所得结果高度吻合.     

高压NMR在蛋白质结构和动力学研究中的应用

与温度一样,压力是基本的热力学变量.蛋白质在溶液中是多种构象的热力学平衡体.在不同的温度和压力等条件下,蛋白质包括折叠构象、变性构象以及各种中间体在内的不同构象的存在频率各不相同.当用压力作为扰动时,由于这些构象的偏摩尔体积不同,它们的存在频率便会因而发生变化,加压可将平衡向具有较小偏摩尔体积的方向移动.因此,利用高压核磁共振(NMR)技术,不仅可以研究高压对蛋白质结构和动力学的影响,还可以通过改变压力,在更为广泛的构象空间研究蛋白质结构和动力学.例如,利用平衡体系在加压时向体积小的构象方向移动这一特性,能够对在常压下因其存在频率低而难于检测、但在高压下因其体积小而存在频率增加了的构象进行深入研究,而这些构象往往与蛋白质的功能密切相关.该篇综述首先介绍了高压在蛋白质科学研究中的历史、有关概念和高压NMR技术;其次,结合实例,阐述高压NMR技术在蛋白质结构、折叠以及动力学研究中的应用;最后,对高压NMR技术在蛋白质研究中的应用前景进行展望.     

吉马烷型倍半萜构型和构象的NMR数据分析

吉马烷型倍半萜是众多倍半萜结构骨架类型中最为丰富的一种. 由于它们是十元环化合物,因此在立体结构上有许多变化. 动力学NMR变温实验 、一维NOE差谱及二维NOESY等核磁共振技术研究表明,吉马烷型倍半萜存在4种构型异构体,每1种构型又有多种不同的构象式,但总是倾向于形成最稳定的构象. 本文通过NMR数据分析对4种构型式及每1种构型的相对稳定构象进行了探讨.     

1-脱氧野尻霉素与人血清白蛋白相互作用的荧光光谱

在模拟生理条件下(pH 7.4),采用荧光光谱及傅里叶变换红外光谱研究了1-脱氧野尻霉素(1 -DNJ)与人血清白蛋白(HSA)之间的相互作用方式及机理.结果表明,1-DNJ对HSA的荧光猝灭作用主要为静态猝灭,两者之间形成了1∶1的复合物.通过计算获得了不同温度下的结合常数及结合位点数,并根据1-DNJ与HSA结合的热力学参数,确定了两者之间的主要作用力为疏水作用与静电引力.同步荧光光谱显示1-DNJ对HSA的构象产生了影响,并通过傅里叶变换红外光谱确定了HSA二级结构的变化.     

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。