达卡巴嗪分子拉曼和紫外吸收光谱的理论研究

采用密度泛函理论(Density functionol theory, DFT),在B3LYP/6-31+g(d, p)基组水平上,对达卡巴嗪进行了结构优化,通过频率计算,获得达卡巴嗪的拉曼光谱,与实验获得的拉曼光谱进行对比,对400～2000 cm^-1频率范围内的拉曼光谱特征峰进行了指认归属.计算分析前线分子轨道和表面静电势,预测了达卡巴嗪分子化学反应发生的位点.采用含时密度泛函理论(Time-dependent density functional theory, TDDFT)计算了该分子的紫外吸收光谱和激发态,获得电荷转移光谱,分析了达卡巴嗪分子间的电荷转移关系.     

紫外光谱与ITC法研究乌头碱与粘虫DNA相互作用

DNA是生物体遗传信息的载体,研究药物与DNA的相互作用对探讨其作用机理及新药的设计合成具有重要意义。利用紫外吸收光谱技术,微量量热法,等温滴定量热法以及分子模拟技术研究了乌头碱在水溶液中的溶解行为,探讨了乌头碱与粘虫DNA、鲑鱼精DNA、小牛胸腺DNA的相互作用。实验发现,乌头碱在水溶液中的溶解过程为准一级反应,半衰期(t_1/2)为0.691 h。乌头碱分别与三种DNA作用均为体现出沟槽和表面两种结合形式：沟槽结合时,结合常数Ka₁为105,结合位点数为0.40~0.60,且反应为焓驱动的自发过程;表面结合时,乌头碱分子仅与DNA表面发生作用而并未嵌到DNA分子的疏水部分,结合常数Ka₂为103,结合位点较大。分子模拟显示,乌头碱均以氢键作用力结合在三种DNA分子的沟槽区,且乌头碱分子中C₈上的酯基对粘虫DNA,鲑鱼精DNA和小牛胸腺DNA链上的碱基有特异性识别,依次为T33,T34和G16,C9,C8。模拟计算获得反应的结合能与实验测定所得ΔG值接近,同时,依据实验数据判定的作用力类型在分子模拟中得到印证,即理论计算与实验基本吻合。     

光谱及等温滴定量热法探究盐酸阿霉素与DNA作用机理

利用荧光光谱法,紫外可见光谱法,红外光谱法,圆二色谱法和等温滴定量热法等手段,对抗癌药物盐酸阿霉素 (DOX) 与DNA的作用过程进行研究,测得了它们的结合常数K_a、结合位点数n、反应焓变ΔH、熵变ΔS及ΔG,且在结合过程中,B型DNA的螺旋结构在一定程度发生改变。荧光光谱的数据显示出显著的猝灭效应, 表明DNA是一个DOX荧光的很好的猝灭剂。红外光谱表明阳离子DOX+通过静电吸引与 DNA 的磷酸基团相互作用,且DOX的碳氢链通过疏水缔合与DNA作用。ITC测定了DOX和DNA相互作用的焓变和熵变,表明DOX的烃链和DNA的碱基之间的疏水性相互作用提供了结合的驱动力。     

荧光光谱法研究拜复乐与小牛胸腺DNA的作用机理

用荧光光谱法研究了拜复乐（MXFX）与小牛胸腺DNA（ctDNA）之间的相互作用。在pH=7.4的Tris-HCl缓冲溶液中,MXFX的荧光激发峰和发射峰分别位于291nm和462nm。ctDNA的加入对MXFX的荧光有静态猝灭作用,这种荧光静态猝灭作用是由ctDNA和MXFX结合引起的,作用力为氢键或范德华力,结合常数为1.28×10⁵L/mol（25℃）。采用离子强度的影响、碘离子猝灭及溴乙锭竞争作用实验研究了MXFX与ctDNA间的相互作用,结果表明MXFX与DNA的结合是MXFX嵌入到DNA中相邻2个碱基对之间,属于嵌入结合模式。     

荧光光谱法研究拜复乐与小牛胸腺DNA的作用机理

用荧光光谱法研究了拜复乐(MXFX)与小牛胸腺DNA(ctDNA)之间的相互作用。在pH=7.4的TrisHCl缓冲溶液中,MXFX的荧光激发峰和发射峰分别位于291 nm和462 nm。ctDNA的加入对MXFX的荧光有静态猝灭作用,这种荧光静态猝灭作用是由ctDNA和MXFX结合引起的,作用力为氢键或范德华力,结合常数为1.28×105L/mol(25℃)。采用离子强度的影响、碘离子猝灭及溴乙锭竞争作用实验研究了MXFX与ctDNA间的相互作用,结果表明MXFX与DNA的结合是MXFX嵌入到DNA中相邻2个碱基对之间,属于嵌入结合模式。     

苏木精与DNA作用机理的荧光光谱

采用荧光光谱法,在生理条件下(pH=7.40)对苏木精与DNA的作用机理进行了研究,通过对体系盐效应和KI效应的实验以及体系的荧光猝灭所求得的热力学参数,证明苏木精通过静电作用和疏水作用两种方式与DNA相互作用.     

血管紧张素转化酶抑制肽Leu-Lys-Pro(LKP)抑制机理的研究

血管紧张素转化酶(ACE)是一种含锌离子的羧二肽酶,通过肾素-血管紧张素系统和激肽释放酶-激肽系统进行血压调节。食源血管紧张素转化酶抑制肽(ACEIP)可抑制ACE的活性对高血压控制有利。以鲣鱼蛋白分离出的ACE抑制肽Leu-Lys-Pro(LKP)为原料,采用荧光光谱法、紫外-可见光谱法、圆二色谱法、等温滴定量热法(ITC)以及分子对接技术研究了LKP对ACE的抑制机理。荧光光谱结果表明,LKP能够有效猝灭ACE的内源荧光,猝灭机制为静态猝灭,两者结合可形成较稳定的复合物,ACE中色氨酸和酪氨酸残基所处的微环境疏水性减小,导致极性增强。紫外、圆二色谱结果表明,LKP与ACE结合会导致ACE构象发生改变,ACE与LKP结合后二级结构比未结合时松散,为紧密-松散-稍紧密的变化过程。ITC测得LKP与ACE结合的焓变(ΔH)、熵变(ΔS)、化学计量比(n)以及结合常数(K_a)等热力学参数,结果表明两者结合反应是由熵驱动的自发吸热过程,结合力主要为疏水作用,确定LKP与ACE相互作用的结合位点数约为1,且随温度升高而增加。LKP与ACE的结合常数K_a     

金属钴树状高分子与DNA相互作用的光谱法研究

通过氯化钴、乙二醛和第五代树状高分子反应合成了金属钴树状高分子配合物。并以亚甲基蓝为荧光探针,通过紫外-可见光谱、荧光光谱和同步荧光方法研究了金属钴树状高分子配合物与鲱鱼精DNA(hsDNA)的相互作用。结果显示,此配合物与hsDNA作用时,其紫外吸收产生明显增色效应,荧光强度增强。NaCl不同程度抑制金属钴树状高分子与hsDNA的结合。配合物也以竞争方式抑制亚甲基蓝与hsDNA作用,而亚甲基蓝可以插入金属钴树状高分子配合物的内部。这些结果证明,配合物主要通过与hsDNA链上带负电荷的磷酸基静电相吸形式结合而堆积在双螺旋hsDNA分子表面,减弱了结合位点附近亚甲基蓝分子与hsDNA的静电作用,而钠离子中和了hsDNA上磷酸基团上的负电荷,削弱了该配合物与hsDNA的静电结合。     

氧氟沙星和左氧氟沙星与DNA的相互作用研究

采用紫外光谱、荧光光谱、荧光偏振以及K₃Fe(CN)₆荧光猝灭实验研究了氧氟沙星(Ofloxacin,OFLX)和左氧氟沙星(Levofloxacin,L-OFLX)与小牛胸腺DNA(ctDNA)的相互作用差异性与作用模式。紫外光谱的结果表明,当向OFLX和L-OFLX溶液中加入ctDNA并且浓度增大时,OFLX和L-OFLX的吸收光谱都呈现略微的减色效应,但吸收峰位置没有发生偏移,L-OFLX的减色效应略强于OFLX的减色效应;从荧光光谱以及OFLX和L-OFLX的Scatchard方程,获得其键合常数分别为1.15×105 L·mol-1,3.75×105 L·mol-1,表明L-OFLX与ctDNA的相互作用要略强于OFLX与ctDNA的相互作用;荧光偏振实验、单双链ctDNA与药物作用实验、K₃Fe(CN)₆荧光猝灭实验都表明OFLX、L-OFLX与ctDNA的作用模式可能是沟槽结合。     

DNA与组蛋白相互作用的布朗动力学研究

在真核生物中,DNA按左手手征性的方式,缠绕在组蛋白八聚体的周围,形成稳定的核小体结构.文章作者运用布朗动力学,数值模拟了DNA与组蛋白相互作用最终形成核小体的动力学过程,揭示了DNA与组蛋白相互作用的详细图景,并提出了组蛋白八聚体旋转模型,以解释这一过程.文章作者还计算了组成核小体的DNA在受到拉伸力时,组蛋白被从核小体中剥离下来的动力学过程,得到了组装和剥离过程的详细图像,给出了与前人单分子实验一致的拉伸力与拉伸长度的关系曲线和拉伸台阶.此外,还通过建立的组蛋白手征性模型,模拟了核小体手征性的形成过程,发现DNA的缠绕方向强烈依赖于组蛋白的手征性,显示出环境温度对核小体手征性有重要影响.     

Thermodynamic analysis of the interaction of partially hydrophobic cationic polyelectrolytes with sodium halide salts in water

Isothermal titration calorimetry was used to determine the temperature and concentration dependence of the enthalpy of mixing of 3,3- and 6,6-ionene fluorides, bromides, and iodides with low molecular weight salts (NaF, NaCl, NaBr, and NaI) in water. The magnitudes of the enthalpies, measured in the temperature range from 273 to 318 K, depended on the number of methylene groups on the ionene polyion (hydrophobicity), and on the anion of the added salt (ion-specificity). All enthalpies of mixing of 3,3- and 6,6-ionene fluorides with low molecular weight salts (NaCl, NaBr, and NaI) were negative, which is in contrast to the predictions of standard theories of polyelectrolyte solutions. This fact was interpreted in the light of the ion–water short-range interactions that are not accounted for in those theories. In contrast, the enthalpies of mixing of 3,3- and 6,6-ionene bromides and iodides with NaF were positive, being in accord with theory. Using the calorimetric data, we performed a model thermodynamic analysis of the polyelectrolyte–salt mixing process to obtain changes in the apparent standard Gibbs free energy, enthalpy, entropy, and heat capacity relative to the pure ionene fluorides in water. The results prove that halide ions replace fluoride counterions with a strength increasing in the order chloride < bromide < iodide. The process is enthalpy governed, accompanied by a positive change in the heat capacity.     

头孢噻肟钠、转铁蛋白相互作用的光谱特征

将转铁蛋白（TRF）的荧光变化作为研究对象,在298,310,318K下采用紫外吸收、传统荧光、同步荧光、圆二色谱法,对TRF与头孢噻肟钠（CEM）的结合进行综合分析。数据处理和分析结果显示：TRF的荧光伴随CEM浓度的提高而呈现规律性猝灭,猝灭方式是静态的。两者借助静电作用结合,反应生成新物质。结果的准确性通过上述方法进行了验证。此外,同步荧光和圆二色谱也表明CEM影响了TRF的构象。

     

硝基羟乙唑与溶菌酶反应机制的荧光光谱研究

分别在298,310,318K温度下,利用荧光光谱法研究了pH=7.40生理条件下硝基羟乙唑(TRI)与溶菌酶(LYSO)的相互作用机理。结果表明,TRI与LYSO间通过静态猝灭方式相互作用。测定了LYSO与TRI反应的结合常数、结合位点数。利用反应过程的热力学参数,确定了LYSO-TRI体系的作用力类型;由Hill系数得出了LYSO或TRI的协同性;根据非辐射能量转移理论,确定了TRI到LYSO的结合距离,同时采用同步光谱法考察了TRI对LYSO构象的影响。

     

纳米材料与生物分子的相互作用与微结构特性

纳米材料是物理、化学、生物等领域所广泛关注的研究方向,主要分为无机材料、有机材料及复合材料。其中由纳米粒子与生物分子组成的复合材料因具有独特的光学、化学、电磁学等性质,在医学和医疗等方面有着良好的应用前景。此外,利用生物分子自组装的方法,可设计出具有复杂有序结构的复合材料。因此,研究纳米粒子和生物分子的相互作用对纳米材料的设计和应用有着重要的意义。本文从实验和计算机模拟两个方面综述了纳米粒子对生物分子(包括蛋白质、DNA、生物膜)结构特性以及热力学、动力学性质的影响,并概述了影响两者相互作用的多种因素,包括纳米粒子的尺寸、形状、浓度、表面特性等。     

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.     

盐酸吡格列酮与胃蛋白酶之间的相互作用及对药效、胃部消化能力的影响

为了研究药物与胃蛋白酶（PEP）相互作用后对药效及胃部消化能力的影响,在模拟生理条件下,建立了光谱测定。本文通过荧光法、同步荧光法和分子对接模拟技术研究了在298,310,318K时盐酸吡格列酮（PGH）和PEP之间的相互作用机理。结果表明,PGH与PEP之间通过静电引力及氢键作用以静态猝灭的方式形成了1:1的稳定复合物;PEP的酪氨酸残基（Tyr）和色氨酸残基（Trp）均参与了反应;PGH-PEP的结合对后继配体存在正协同作用。通过估算得知:当患者服用PGH15~45mg时,胃液中的药物结合率为0.0013%~0.0032%,数值很小,即PGH与PEP的结合对PGH药效几乎没有影响;PEP的结合率为69.76%~87.37%,即服用PGH使得游离的PEP减少69.76%~87.37%,表明服用PGH将使患者的消化功能受到影响。分子对接技术表明PGH与PEP的最佳结合位点位于PEP的催化活性中心处,且两者的结合作用改变了PEP催化活性中心处氨基酸残基的微环境。