Interaction of nobiletin with human serum albumin studied using optical spectroscopy and molecular modeling methods

The binding of nobiletin to human serum albumin (HSA) was investigated by fluorescence, UV-vis, FT-IR, CD, and molecular modeling. Fluorescence data revealed the presence of a single class of binding site on HSA and its binding constants (K) at four different temperatures (289, 296, 303 and 310 K) were 4.054, 4.769, 5.646 and 7.044×10⁴ M⁻¹, respectively. The enthalpy change (ΔH⁰) and the entropy changes (ΔS⁰) were calculated to be 1.938 kJ mol⁻¹ and 155.195 J mol⁻¹ K⁻¹ according to the Van’t Hoff equation. The binding average distance, r, between the donor (HSA) and the acceptor (nobiletin) was evaluated and found to be 2.33 nm according to the Förster's theory of non-radiation energy transfer. Changes in the CD and FT-IR spectra were observed upon ligand binding along with a significant degree of tryptophan fluorescence quenching on complex formation. Computational mapping of the possible binding sites of nobiletin revealed the molecule to be bound in the large hydrophobic cavity of subdomain IIA.     

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。     

牛血清白蛋白与槲皮素在不同溶剂中相互作用特征及抗氧化性的研究

槲皮素与牛血清白蛋白的相互作用机理以及影响因素的研究对于生物活性小分子与生物大分子的相互作用方式及其功能改变具有一定理论和实际意义。运用荧光光谱、紫外可见光谱、同步荧光光谱、自由基清除方法(DPPH和ABTS自由基清除率),研究了牛血清白蛋白与槲皮素在水、二甲基亚砜和乙醇三种不同溶剂中的相互作用方式及其对槲皮素抗氧化性的影响。结果表明：槲皮素对牛血清白蛋白有较强的荧光猝灭作用,且为静态与动态并存的复合猝灭方式,相互作用力为疏水作用力。三种溶剂中,牛血清白蛋白与槲皮素的结合常数和结合位点数由大到小依次为：水＞二甲基亚砜＞乙醇,结合距离由大到小依次为：乙醇＞二甲基亚砜＞水。根据结合距离的大小可知,结合作用由强到弱依次为：水＞二甲基亚砜＞乙醇。在三种溶剂中牛血清白蛋白的酪氨酸和色氨酸残基同时参与与槲皮素的相互作用。未结合及结合牛血清白蛋白的槲皮素与DPPH自由基清除率均为30%,未结合及结合牛血清白蛋白的槲皮素与ABTS自由基清除率相比,由80%显著降低到70%。三种溶剂对未结合及结合牛血清白蛋白的槲皮素的自由基清除能力无显著性影响。     

Spectroscopic studies on the molecular interaction between salicylic acid and riboflavin (B2) in micellar solution

The interaction between salicylic acid (SA) and riboflavin (RF) was studied by Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) in micellar solution. The riboflavin strongly quenches the intrinsic fluorescence of SA by radiative energy transfer. The extent of energy transfer in sodium dodecyl sulphate (SDS) micellar solution of different concentration is quantified from the energy transfer efficiency data. It is seen that the energy transfer is more efficient in the micellar solution. The critical energy transfer distance (R₀) was determined from which the mean distance between SA and RF molecules was calculated. The quenching was found to fit into Stern-Volmer relation. The results on variation of Stern-Volmer constant (K_sv) with quencher concentration obtained at different temperatures suggested the formation of complex between SA and RF. The association constant of complex formation was estimated and found to decrease with temperature. The values of thermodynamic parameters ΔH, ΔG and ΔS at different temperatures were estimated and the results indicated that the molecular interaction between SA and RF is electrostatic in nature.     

同步荧光光谱法结合分子对接研究金雀花碱与牛血清白蛋白间相互作用

金雀花碱(Cy)是一种生物碱,主要存在于豆科毒豆属植物种子中。Cy具有较强的生物活性,特别是作为戒烟药物已得到广泛应用。在模拟生理条件下,应用荧光光谱法研究了Cy同牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用以及Cy猝灭BSA荧光发射的机理。详细考查了水浴温度、水浴时间以及溶液pH等因素对荧光猝灭的影响,并且通过Stem-Volmer方程计算了Cy与BSA间的结合类型、结合位点数目以及结合常数。结果表明,Cy与BSA可形成摩尔比为1∶1的非共价复合物,其结合常数为5.6×103,其猝灭类型为静态猝灭。同步荧光光谱研究结果表明,Cy的结合主要影响BSA 的Trp残基的荧光发射。进一步应用分子对接研究表明,氢键与疏水作用是Cy与BSA形成复合物的主要推动力。Cy与BSA中Trp213及其周围的氨基酸残基间存在氢键与疏水作用,这种作用将改变Trp213所处微环境的疏水情况,从而导致BSA的荧光发生猝灭。     

防己诺林碱与牛血清白蛋白相互作用的研究

在不同温度下,用荧光猝灭光谱、同步荧光光谱和紫外-可见吸收光谱,研究了防己诺林碱与BSA相互作用的光谱学行为。防己诺林碱对BSA有较强的荧光猝灭作用。根据不同温度下防己诺林碱对BSA的荧光猝灭作用,利用Stern-Volmer方程处理实验数据,表明防己诺林碱对BSA的荧光猝灭作用属于静态猝灭。根据Frster非辐射能量转移理论计算出了防己诺林碱与BSA间的结合距离R(27 ℃ 2.51 nm; 37 ℃ 2.72 nm; 47℃ 2.89 nm)、结合常数K_A(27 ℃ 1.05×105 L·mol-1; 37 ℃ 3.31×105 L·mol-1; 47 ℃ 7.24×105 L·mol-1)及对应温度下的热力学参数。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防己诺林碱对BSA构象的影响。     

烟碱与牛血清白蛋白相互作用的光谱研究

在0.1 mol·L-1的磷酸氢二钠-柠檬酸体系中,采用荧光光谱、紫外吸收光谱研究了牛血清白蛋白(BSA)与烟碱的相互作用。荧光滴定表明这种相互作用使BSA的内源荧光猝灭,尼古丁和BSA形成1∶1稳定复合物。不同温度和酸度下的猝灭作用证实其静态猝灭行为和疏水作用机制。紫外吸收光谱和同步荧光光谱表明,相互作用引起BSA构象变化,而同步荧光光谱提示结合位点更接近于色氨酸。     

光谱法和分子对接研究红斑红曲胺与牛血清白蛋白相互作用

近年来,随着对红曲色素的深入研究,其越来越多的功能活性被发现,但其某些致毒作用也使红曲色素的安全性受到了质疑。因此,阐明红曲色素在人体中与大分子的相互作用对深入研究其转运代谢及毒副作用具有重要作用。光谱法是研究溶液中小分子与蛋白质相互作用的一种有效方法,其具有灵敏度高、选择性强、用样量少、方法简单等优点,在研究中得到越来越广泛的应用。为探究红曲色素在体内的转运机制和血液中与转运蛋白的相互作用,本研究首次用红斑红曲胺(Rubropunctamine,Rub）作为红曲色素的典型代表与牛血清白蛋白（bovine serum albumin, BSA）相互作用。利用内源荧光光谱、同步荧光光谱探究不同浓度的Rub对BSA的荧光猝灭作用,采用Stern-Volmer方程、Lineweaver-Burk函数和Van’t-Hoff方程对不同温度下BSA与Rub作用后在λ_EX/λ_EM(280.0 nm/340.0 nm)（λ_EX/λ_EM表示荧光的激发波长和发射波长）的内源荧光强度值确定二者作用类型、结合位点数及相互作用机理,进一步利用圆二色谱定量测定了Rub的结合对BSA二级结构影响,最后运用软件Discovery Studio2.5对Rub与BSA的相互结合进行分子对接模拟。结果显示：(1) Rub对BSA具有较强的内源荧光猝灭效果,在λ_EX/λ_EM(280.0 nm/340.0 nm)的荧光强度下降306.1,发射波长由338.6 nm蓝移到331.8 nm,同步荧光显示荧光猝灭主要发生在色氨酸残基上。(2)Stern-Volmer方程计算得到动态猝灭速率常数K_q为2.335×1012 L·(mol·s)-1,远大于此类型允许的最大扩散碰撞常数2.0×1010 L·(mol·s)-1,判定该猝灭是单纯的静态猝灭过程。利用Lineweaver-Burk函数计算得到静态猝灭速率常数K_q随温度升高而减小,即该复合物在温度升高时变得不稳定。(3)利用等式lg[(F₀-F)/F]=lgK₀＋nlgc_Q得到两者结合常数可达103 L·mol-1以上,结合位点数近似为1,且随着温度增加表观结合常数变小。(4)不同温度下Van’t-Hoff方程计算得到ΔH,ΔS,ΔG都小于0,则该相互作用能自发进行且氢键和范德华力是其主要的相互作用力。(5)圆二色谱测得BSA与Rub结合后二级结构中α-螺旋含量由29.4%降至20.2%;β-折叠由39.9%上升到50.7%;β-转角由6.5%下降到3.5%;无规则卷曲由24.2%上升到25.6%。(6)分子对接发现Rub结合点位于 BSA中由Arg458,Asp108,Glu424和Ser428等氨基酸形成的口袋内,与Arg458有范德华力作用,与Arg144形成分子内氢键,影响到Trp213微环境。     

萘醌和噻唑分子之间的相互作用

从理论上研究了萘醌衍生物和噻唑衍生物分子之间的相互作用,并通过光谱实验进行了验证。研究结果表明：萘醌衍生物和噻唑衍生物均为多环有机共轭分子,且分子结构呈平面构型。在固态时呈多晶粉末状,有着强烈的光吸收,但无可见光发射。可是,将其分散于聚乙烯树脂中,其呈单分子形态,能产生可见光。通过比较萘醌衍生物和噻唑衍生物的荧光光谱和激发光谱,发现萘醌衍生物的荧光光谱与噻唑衍生物的激发光谱有很好的重叠。这样,将萘醌衍生物和噻唑衍生物均匀混合分散到聚乙烯树脂中,用蓝光激发萘醌衍生物就可观察到噻唑衍生物发射的红光。这说明二者之间产生了能量传递,实现了蓝光激发下产生的红光。实验还发现,采用适当比例的配制可得到能量传递效率最高的混合膜。这对于光转换白光LED的研发工作是非常有意义的。     

光谱法研究Cu2+诱导的不同时间的LDL体外氧化

氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,oxLDI)被认为是动脉硬化的关键致病因素.文章综合运用紫外吸收光谱、荧光光谱、同步荧光光谱及圆二色(circular diclaro‘lsm.CD)光谱研究了(好'诱导不同时间的U)IJ体外氧化过程.随着氧化时间的增加.生成的丙二醛(malonaldehyde,MDA)的量逐渐增加,其相对应的430 nm 处的荧光强度也随之加强,氧化过程中生成了新的氧化产物.氧化低密度脂蛋白紫外吸收增强;表征氨基酸残基信息的特征荧光强度和同步荧光强度降低;载脂蛋白B-100(apolipoproteinB-100,apoB-100)α-螺旋含量减少.实验结果表明,LDL氧化过程中Cu2+不仅诱导了氧化产物的生成,而且改变了apoB-100的构象进而导致了生色基团的微环境的变化.     

Study of the Interaction of Fangchinoline with Human Serum Albumin by Fluorescence and UV Spectroscopic Method

The interaction of fangchinoline with human serum albumin (HSA) was studied by use of fluorescence quenching spectra, synchronous fluorescence spectra, and ultraviolet spectra. It was shown that fangchinoline has a strong ability to quench the fluorescence of HSA. The Stern‐Volmer curves based on the quenching of the fluorescence of HSA by fangchinoline indicated that the quenching mechanism of fangchinoline on HSA was static quenching and non‐radiation energy transfer. Based on the Förster theory of non‐radiation energy transfer, the binding distances (r) and the binding constants (K _A) between fangchinoline and HSA were found. The thermodynamic parameters obtained revealed that the interaction between fangchinoline and HSA was mainly driven by hydrophobic force. The conformational changes of HSA were investigated by use of synchronous fluorescence. The result indicates that an ionic electrostatic interaction between fangchinoline and HSA could not be excluded.     

槲皮素与牛血清白蛋白相互作用的研究

利用荧光光谱(FS)和紫外光谱(UV)法研究了槲皮素与牛血清白蛋白之间的相互作用。结果表明,静态猝灭和非辐射能量转移是导致槲皮素对BSA荧光猝灭的两大原因,槲皮素与BSA的结合常数K_A为2.8×108(26 ℃)和3.1×108(36 ℃),结合位点数为1.76±0.01,根据Frster非辐射能量转移理论得到槲皮素与BSA之间的结合距离为3.25 nm (26 ℃)和3.30 nm(36 ℃),表明槲皮素的部分片段可以插入BSA分子内部。通过计算热力学参数,可知该药物与蛋白的相互作用是一个熵增加和吉布斯自由能降低的自发过程,并由此推断槲皮素与BSA之间的作用力是以疏水相互作用为主。     

牛血红蛋白与纳米雄黄相互作用的光谱研究

采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱研究牛血红蛋白(bovine hemoglobin,简称BHb)与纳米雄黄的相互作用。从紫外-可见吸收光谱可观察到,随着纳米雄黄浓度的增加,牛血红蛋白406 nm附近的特征Soret吸收带红移至413 nm,且强度逐渐降低。强度的降低表明纳米雄黄可能使部分血红素辅基逐渐从它们的键腔中脱离出来。特征峰位的红移推测为纳米雄黄中的砷结合了血红蛋白中的氧,诱导血红蛋白脱氧,变成脱氧血红蛋白,其构象由R态转变成T态。由荧光光谱研究可以得出随着纳米雄黄浓度的增加,牛血红蛋白338 nm处的荧光强度逐渐减弱,Stern-Volmer方程分析表明,纳米雄黄静态猝灭牛血红蛋白的内源荧光。紫外-可见吸收光谱与荧光光谱的计算结果均表明,牛血红蛋白与纳米雄黄的结合常数k的数量级达到109。     

甲钴胺与牛血清白蛋白相互作用的光谱特性

应用荧光光谱法、紫外吸收光谱法及共振光散射法,研究了甲钴胺 (Mecobalamin) 与牛血清白蛋白 (BSA) 之间的相互作用。在pH=7.40的三羟甲基胺基甲烷-盐酸 (Tris-HCl) 缓冲溶液中,随着甲钴胺浓度的增加,BSA的荧光强度、共振散射光强度逐渐减弱。通过计算不同温度(293,303,310 K)下的猝灭常数 (K_sv=5.40×10⁴,6.90×10⁴,8.00×10⁴ L/mol) 及扫描紫外吸收光谱,确定了甲钴胺对牛血清白蛋白的猝灭机理为动态猝灭。测定了该反应的表观结合常数 (K_A=1.68×10⁴,4.34×10⁴,7.90×10⁴ L/mol)和结合位点数 (n≈1)。利用热力学参数 (ΔH>0、ΔG<0和ΔS>0) 确定了分子间的作用力性质,作用力主要是疏水作用力,作用过程是自发的。同时应用同步荧光技术研究了甲钴胺对BSA构象的影响。结果表明,甲钴胺没有引起BSA构象的变化。     

Interaction of the flavonoid hesperidin with bovine serum albumin: A fluorescence quenching study

The interaction between the flavonoid hesperidin and bovine serum albumin (BSA) was investigated by fluorescence and UV/Vis absorption spectroscopy. The results revealed that hesperidin caused the fluorescence quenching of BSA through a static quenching procedure. The hydrophobic and electrostatic interactions play a major role in stabilizing the complex. The binding site number n, and apparent binding constant K_A, corresponding thermodynamic parameters ΔG^o, ΔH^o, ΔS^o at different temperatures were calculated. The distance r between donor (BSA) and acceptor (hesperidin) was obtained according to fluorescence resonance energy transfer. The effect of Cu²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, and Mn²⁺ on the binding constants between hesperidin and BSA were studied. The effect of hesperidin on the conformation of BSA was analyzed using synchronous fluorescence spectroscopy and UV/Vis absorption spectroscopy.     

光谱法研究儿茶素与牛血清白蛋白的相互作用

运用荧光猝灭光谱、傅里叶红外光谱(FTIR)等光谱手段研究了模拟人体牛理条件下儿茶素与牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)的相互作用,求出了儿茶素与BSA结合的结合常数、结合位置、结合类型等参数,并研究了共存离子对儿茶素与BSA的结合常数的影响.实验结果表明:儿茶素与BsA形成复合物从而猝灭BSA的内源荧光,且其荧光猝灭机理符合静态机制.296,303,310 K下儿茶素与BSA结合的结合常数分别为:2.368,2.249,2.152×106 L·mol-1.热力学数据表明儿茶素与BsA主要靠疏水作用力和静电作用力结合,探针实验表明儿茶素与BSA在结合位点Site Ⅰ发生结合.F(o)ster偶极一偶极非辐射能量转移机理确定了儿茶素在BSA中与第214位色氨酸残基之间的距离r=1.93 nm.FTIR光谱显示,儿茶素诱导BSA的二级结构发生了变化.     

Interaction of diethyl aniline methylphosphonate with DNA: Spectroscopic and isothermal titration calorimetry

In this study the diethyl aniline methylphosphonate (DAM) was synthesized, the interaction of DAM with ct-DNA has been investigated by fluorescence spectra, UV spectra, molecular modeling and isothermal titration calorimetry (ITC). The binding constant of DAM to ct-DNA calculated from both isothermal titration calorimetry and fluorescence spectra were found to be in the 10⁴ M⁻¹ range. According to the ethidium bromide displacement studies, UV spectra and isothermal titration calorimetry experimental results, it can be concluded that DAM is an intercalator that can slide into the G-C rich region of ct-DNA. Furthermore, the results obtained from molecular modeling corroborated the experimental results obtanied from spectroscopic and ITC investigations. At the same time, fluorescence spectra suggested that the mechanism of the interaction of DAM to ct-DNA was a static enhancing type. ITC data showed that ct-DNA/DAM binding is enthalpy controlled.     

光谱法研究酸度对一种白杨素衍生物与牛血清白蛋白相互作用的影响

在3种酸度条件下,采用多种光谱技术对一种白杨素衍生物和牛血清白蛋白的相互作用进行了研究.结果表明该衍生物和牛血清白蛋白可形成基态复合物,静态、动态猝灭方式同时存在,以静态猝灭为主.通过计算获得了在不同温度及酸度条件下的结合常数及结合位点数.该衍生物在碱性条件下和牛血清白蛋白的结合能力较强.在pH 7.40的生理条件下,...     

Fluorescence from Diffusing Single Molecules Illuminates Biomolecular Structure and Dynamics

This review provides an account of single-molecule fluorescence methodologies for freely diffusing molecules applied to a diverse array of biological problems pertaining to biomolecular folding and assembly. We describe the principles of confocal fluorescence microscopy to detect and analyze fluorescence bursts from diffusing single molecules. These methods including single-molecule fluorescence resonance energy transfer, coincidence, correlations and polarization offer a powerful means to uncover hidden information about conformational sub-populations and interconversion dynamics of biomolecular systems in a wide range of timescales. We offer several key examples to illustrate how these methodologies have been extremely useful in teasing out structural and dynamical aspects of many important biomolecular systems.     

光谱法研究聚赖氨酸与纤维蛋白原的相互作用

聚赖氨酸是一种重要的聚阳离子,在生物医药领域具有广泛的应用前景。但是,目前其血液相容性的相关报道较少,特别是通过光谱法研究其与血液中重要蛋白的相互作用。因此,通过多种光谱法研究聚赖氨酸与纤维蛋白原的相互作用,进一步评价其血液相容性具有一定的创新性。本实验通过荧光、紫外和圆二色谱研究聚赖氨酸对纤维蛋白原结构的影响。其中,聚赖氨酸的正电性随着浓度增大而增大;复合实验显示,0.01 mg·mL-1的聚赖氨酸对纤维蛋白原的功能影响较小,随着浓度增大,相互作用增强;荧光光谱显示,纤维蛋白原在λ_em=341 nm处出现浓度依赖性的荧光猝灭;紫外光谱显示,聚赖氨酸对纤维蛋白原吸收强度(200～240和278 nm处)的影响在0.025 mg·mL-1时较小,并出现浓度依赖性的减少;圆二色光谱显示,随着聚赖氨酸浓度增大,纤维蛋白原的α-螺旋含量减少,β-折叠、β-转角和无规卷曲含量增加。结果表明,聚赖氨酸会与纤维蛋白原发生静电相互作用,对其结构造成浓度依赖性的影响。当浓度为0.01和0.025 mg·mL-1时,聚赖氨酸对纤维蛋白原结构的影响较小;而浓度过大时,影响较大,势必破坏纤维蛋白原的生理功能。因此,研发和应用聚赖氨酸时必须充分考虑浓度因素。本实验提供了一种简便而系统的方法来研究材料与蛋白的作用,有利于充分评价材料的血液相容性。此外,上述研究结果对聚赖氨酸的生物医学应用具有重要的指导意义。