全氟辛酸与血清蛋白分子间作用的紫外-荧光光谱分析法建立及理论模建研究

全氟辛酸(PFOA)与血清蛋白(SA)分子间作用分析法的建立及理论模建研究。荧光光谱结合紫外光谱法研究PFOA与血清蛋白(HSA)分子间作用,获得PFOA-HSA分子间作用的紫外-荧光特征谱,紫外-荧光特征谱表明PFOA规律性降低了HSA紫外吸收和荧光强度,HSA最大发射波长明显发生蓝移,表明PFOA与HSA发生了分子间作用,根据双对数回归曲线方程得到结合常数,定量说明PFOA与HSA之间存在中等强度的分子间作用力。Van’t Hoff方程分析光谱数据得到 HSA与PFOA分子间作用的热力学参数ΔH>0,ΔS>0,ΔG<0,依据Ross理论分析PFOA与HSA分子间作用,表明二者主要通过疏水作用力和氢键发生分子间作用,并且HSA与PFOA之间的分子间作用是自发过程。同步荧光光谱解析出PFOA与HSA的分子间作用导致血清蛋白分子的微区构象发生改变,使色氨酸残基位域构象发生改变。建议偏振因子M,通过荧光偏振光谱,定量表征PFOA与HSA分子间作用。基于光谱数据分析,建立了PFOA 与HSA分子间作用的理论模型,模建结果说明PFOA与HSA的分子间作用主要发生在HSA活性位点Sudlow’s sites I,HSA与PFOA分子间作用是自发过程。光谱实验与理论模建结果基本一致,可为全面了解生物大分子与全氟化合物之间的分子间作用以及研究微观毒理机制提供有益参考。     

多光谱法和分子对接研究α-熊果苷与人血清白蛋白的相互作用

α-熊果苷是一种能够止咳平喘的植物提取物,有关它与蛋白质的相互作用及作用机理报道较少。应用光谱学与分子对接技术研究了在不同条件下α-熊果苷与人血清白蛋白（HSA）的相互作用。研究结果显示：随着α-熊果苷浓度的增大,HSA荧光强度得到了显著增强并且荧光光谱发生了蓝移。利用荧光增敏的各种有关方程求得了α-熊果苷在不同温度下与HSA作用的结合常数, 通过范特霍夫方程计算HSA与α-熊果苷相互作用过程中的ΔH=-23.29 kJ·mol-1和ΔS=40.96 J·mol-1·K-1,说明α-熊果苷与HSA之间的主要作用力是氢键和疏水作用力。通过紫外吸收光谱、同步荧光光谱、三维荧光光谱等光谱学方法研究发现α-熊果苷使HSA的构象发生改变。通过HSA与α-熊果苷作用前后圆二色二级结构的定量分析可得知,HSA与α-熊果苷复合物的形成使蛋白质螺旋稳定性降低。最后应用分子对接实验,验证了α-熊果苷与HSA间的相互作用位点在HSA的siteⅡ（亚域ⅢA）,α-熊果苷能通过氢键和疏水作用力等多种作用力很好的结合在亚域ⅢA的疏水腔中。从实验中获得的数据能够阐明α-熊果苷对HSA的作用机制,同时能够有助于理解α-熊果苷在人体的储藏运输过程中对蛋白质功能的影响。     

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。     

光谱法研究抗癌药物槲皮素和人血清白蛋白的相互作用

研究槲皮素与人血清白蛋白(HSA)的相互作用,以阐明槲皮素在体内的运输过程。利用荧光光谱和紫外吸收光谱进行实验,采用Stern-Volmer方程,Lineweaver-Burk双倒数方程和双对数回归曲线模型处理实验数据,求出了不同温度下槲皮素与HSA的结合常数、结合位点数和相关热力学参数。随槲皮素浓度的增大,HSA在210nm和280nm处的紫外吸收峰增强,HSA的内源荧光强度被猝灭。槲皮素和HSA作用后形成了新的复合物,静态猝灭是槲皮素对HSA荧光猝灭的主要原因。不同模型得到的结合常数和热力学参数有所不同,都表明槲皮素和HSA二者之间具有较强的作用力,其相互作用是自发进行的。抗癌药物槲皮素是可以被HSA所储存和运输的。     

芦丁钐配合物与血清白蛋白的相互作用

在生理pH值条件下,用荧光光谱法(FS)研究了芦丁钐配合物(rutin-Sm)与牛血清白蛋白(BSA)和人血清白蛋白(HSA)之间的结合反应。探讨了rutin-Sm对BSA 和HSA的荧光猝灭过程的猝灭机理, 以Lineweaver-Burk双倒数方程分别计算了不同温度下rutin-Sm与BSA和HSA的结合常数(K_LB)和热力学参数,并判断rutin-Sm与BSA和HSA结合的作用力类型;实验结果表明:rutin-Sm与BSA和HSA结合形成复合物,导致BSA(HSA)内源性荧光猝灭是由于分子内的非辐射能量转移而引起的静态猝灭;以Lineweaver-Burk方程计算rutin-Sm与HSA和BSA的结合常数KLB分别为:rutin-Sm-HSA, 295 K: 6.830×105 L·mol-1; 310 K: 4.665×105 L·mol-1; rutin-Sm-BSA, 295 K: 6.540×105 L·mol-1; 310 K: 3.265×105 L·mol-1;芦丁钐配合物与BSA之间的作用力主要为范德华力、氢键; 而与HSA之间的作用力主要为静电引力。同时用同步荧光光谱法探讨了rutin-Sm对BSA和HSA构象的影响。进一步证明芦丁钐配合物在体内能够被血清白蛋白存储和转运。     

多光谱法和分子模拟技术研究氟罗沙星与人血清白蛋白的相互作用（英文）

氟罗沙星(FLRX)是一种含氟喹诺酮类抗菌素,有关它对人血清白蛋白(HSA)的影响及作用机理,特别是对HSA二级结构的影响及内滤光(影响荧光数据的准确性)校正的研究报道较少。采用多光谱法和分子模拟技术探究了FLRX与HSA的相互作用。荧光光谱结果表明,FLRX对HSA的猝灭是由于形成结合常数在105 L·mol~(-1)水平上的1∶1FLRX-HSA基态复合物引起的静态猝灭作用。由Van’t Hoff方程确定的FLRX与HSA结合过程中的ΔH=-107.99kJ·mol~(-1)和ΔS=-240.99J·mol~(-1)·K~(-1),表明FLRX与HSA之间的主要作用力是氢键和范德华力。同步荧光光谱、红外光谱和三维荧光光谱结果表明,静态猝灭过程所产生的中间复合物使HSA的构象发生改变。通过对HSA与FLRX作用前后红外光谱酰胺Ⅰ带进行傅里叶去卷积和分峰拟合,获得代表HSA二级结构的不同子峰,对各子峰进行二级结构归属,根据各子峰的积分面积计算出各二级结构的相对百分含量。结果表明:FLRX与HSA结合后,α-螺旋从51.5%减小到33.2%,β-折叠从30.3%减小到20.7%,β-转角从15.6%增加到33.6%。取代实验显示FLRX与HSA的结合位点在HSA的siteⅠ(亚域ⅡA)。分子对接实验结果表明,FLRX可以通过氢键、疏水作用和范德华力等多种作用力很好的结合在亚域ⅡA的疏水腔中。实验获得的可信数据将有助于阐明FLRX与HSA的作用机制,也有助于理解FLRX在储运过程中对蛋白质功能的影响。     

多光谱法和分子模拟技术研究氟罗沙星与人血清白蛋白的相互作用

氟罗沙星(FLRX) 是一种含氟喹诺酮类抗菌素,有关它对人血清白蛋白(HSA)的影响及作用机理,特别是对HSA二级结构的影响及内滤光(影响荧光数据的准确性)校正的研究报道较少。采用多光谱法和分子模拟技术探究了FLRX 与HSA的相互作用。荧光光谱结果表明,FLRX对HSA的猝灭是由于形成结合常数在105 L·mol-1水平上的1∶1 FLRX-HSA基态复合物引起的静态猝灭作用。由Van’t Hoff方程确定的FLRX与HSA结合过程中的ΔH=-107.99 kJ·mol-1和ΔS=-240.99 J·mol-1·K-1,表明FLRX与HSA之间的主要作用力是氢键和范德华力。同步荧光光谱、红外光谱和三维荧光光谱结果表明,静态猝灭过程所产生的中间复合物使HSA的构象发生改变。通过对HSA与FLRX作用前后红外光谱酰胺Ⅰ带进行傅里叶去卷积和分峰拟合,获得代表HSA二级结构的不同子峰,对各子峰进行二级结构归属,根据各子峰的积分面积计算出各二级结构的相对百分含量。结果表明：FLRX与HSA结合后,α-螺旋从51.5%减小到33.2%,β-折叠从30.3%减小到20.7%,β-转角从15.6%增加到33.6%。取代实验显示FLRX与HSA的结合位点在HSA的site Ⅰ(亚域ⅡA)。分子对接实验结果表明,FLRX可以通过氢键、疏水作用和范德华力等多种作用力很好的结合在亚域ⅡA的疏水腔中。实验获得的可信数据将有助于阐明FLRX与HSA的作用机制,也有助于理解FLRX在储运过程中对蛋白质功能的影响。     

光谱法和分子对接方法研究罗利环素与人血清白蛋白的相互作用（英文）

在模拟人体生理条件下,应用多光谱法和分子对接技术对罗利环素(RTC)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用进行了研究。实验通过消除内滤光来提高荧光数据的准确性。此外,荧光光谱和紫外光谱的结果表明RTC与HSA的猝灭方式是静态猝灭,且在298和310K温度下的结合位点数分别为1.09和0.95。在两个不同温度下的结合常数分别为K298K=3.13×105 L·mol-1和K310K=0.70×105 L·mol-1。根据热力学参数的计算结果可知,RTC与HSA的结合作用力主要是氢键和范德华力。取代实验表明,RTC在HSA的SiteⅠ,ⅡA子域上有一个结合位点。根据非辐射能量转移理论得到的RTC和HSA氨基酸残基间的结合距离为2.59nm。三维荧光光谱表明RTC和HSA的相互作用改变了蛋白质的构象。此外,采用傅里叶变换红外光谱法对RTC与HSA作用前后HSA二级结构的变化进行了定量分析,结果表明,α-螺旋结构含量降低了8.4%,β-折叠含量从30.3%增加到31.4%,β-转角也从15.6%增加到了16.1%。分子对接进一步显示RTC通过氢键、疏水作用力、极性键等多种作用力与HSA的ⅡA子域上氨基酸残基相互作用。实验结果有助于从分子水平研究RTC和HSA的相互作用。     

蒜氨酸与牛及人血清白蛋白的相互作用

运用荧光光谱和同步荧光光谱法,研究在pH 7.40的Tris-HCI缓冲体系下,蒜氨酸与牛血清白蛋白(BSA)和人血清白蛋白(HSA)的相互作用。采用荧光分光光度计,以280 nm为激发波长,扫描300～500 nm范围的荧光发射光谱;分别设置波长差Δλ=15 nm和Δλ=60 nm扫描同步荧光光谱图;用Stem-Volmer和Lineweaver-Burk方程及热力学方程处理数据。荧光光谱法结果表明蒜氨酸能猝灭BSA及HAS的荧光;得到蒜氨酸与BSA反应的结合常数在298和310 K时分别9.81×102和6.15×102 L·mol-1;与HSA反应的结合常数在298和310 K时分别2.21×102和6.84×102 L·mol-1;蒜氨酸与两种蛋白的反应均为自发进行;与BSA的作用力为静电作用而与HSA的作用为疏水作用力;同步荧光光谱表明,蒜氨酸与BSA作用过程中主要影响酪氨酸残基,对HSA中的两种氨基酸残基均有影响。实验结果为研究蒜氨酸与生物小分子物质相互作用的机制提供了一定的理论依据。     

大豆苷元与人血清白蛋白的相互作用研究

采用荧光猝灭光谱、同步荧光光谱和紫外-可见吸收光谱,研究了大豆苷元与人血清白蛋白（HSA）之间的结合反应。大豆苷元对人血清白蛋白有较强的荧光猝灭作用,猝灭机制属于静态猝灭,并发生了分子内非辐射能量转移。利用Stern-Volmer方程处理实验数据,得到大豆苷元与HSA之间的结合常数KA为0.34&#215;10^4（23 ℃）,1.10&#215;10^4（30 ℃）和4.36&#215;104 L&#183;mol^-1（40 ℃）。根据Forster非辐射能量转移理论,求出了大豆苷元与HSA之间的结合距离为1.50 nm（23 ℃）,1.46 nm（30 ℃）和1.42 nm（40 ℃）。通过计算相应的热力学参数,可知大豆苷元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疏水作用力,同时用同步荧光光谱考察了大豆苷元对HSA构象的影响。     

多西环素与人血清白蛋白相互作用的研究

将经典光谱法与内滤光校正、取代实验和分子对接等技术相结合,较全面地研究了多西环素(DC)与人血清白蛋白(HSA)之间的相互作用。通过荧光猝灭实验测得在298和310 K时,DC与HSA的结合常数分别为2.73×105和0.74×105 L·mol-1,二者有一个结合位点,表明DC与HSA间具有较强的结合作用,属于静态猝灭。根据Vant’Hoff公式计算的热力学参数(ΔH=-83.55 kJ·mol-1,ΔS=-176.31 J·mol-1·K-1)表明,两者间主要作用力为氢键和范德华力。根据Fster能量转移定律求得DC与HSA的Trp-214之间的结合距离为4.98 nm。取代反应结果表明,DC键合在HSA的亚域IIA内。三维荧光光谱结果显示,DC使HSA疏水性增加,改变了HSA的构象。DC与HSA作用前后红外光谱二级结构的定量分析结果表明,DC能使HSA结构松散。分子对接技术进一步表明DC通过氢键和范德华力等键合在HSA的亚域IIA疏水腔中,结合距离与光谱法计算结果相近。实验结果为研究药物小分子与人血清白蛋白的相互作用提供了理论依据和可靠数据。     

光谱法结合分子对接模拟技术研究头孢他啶与胰蛋白酶的相互作用机理

本文主要通过荧光光谱法与分子对接技术研究了在298,303,310 K温度下头孢他啶(CFD)与胰蛋白酶(TRP)之间的作用机制。研究结果表明,CFD与TRP之间是通过1∶1的静态猝灭方式相互作用。依照双对数方程处理荧光猝灭数据得到了CFD与TRP作用的结合常数Ka和结合位点数n。通过热力学方程求得了不同温度下CFD与TRP作用的热力学参数。实验数据表明,它们之间的作用力主要是疏水作用和氢键作用,这与分子对接技术所得的结果是一致的。     

Separate and simultaneous binding effects of aspirin and amlodipine to human serum albumin based on fluorescence spectroscopic and molecular modeling characterizations: A mechanistic insight for determining usage drugs doses

The binding of aspirin (ASA) and amlodipine (AML) to human serum albumin (HSA) in aqueous solution was investigated by multiple techniques such as fluorescence quenching, resonance light scattering (RLS), three-dimensional fluorescence spectroscopy, FT-IR and zeta-potential measurements in an aqueous solution at pH=7.4. For the protein-ligand association reaction, fluorescence measurements can give important clues as to the binding of ligands to proteins, e.g., the binding mechanism, binding mode, binding constants, binding sites, etc. Fluorescence spectroscopy showed that ASA and AML could quench the HSA fluorescence spectra, and this quenching effect became more significant when both ASA and AML coexisted. The results pointed at the interaction between HSA and both drugs as ternary systems decreasing the binding constant and binding stability of the HSA-drug complex as a binary system. Therefore, by reducing the amount of drugs transported to their targets, the free drug concentration of the target would be reduced, lowering the efficacy of the drugs. It was demonstrated that there exists antagonistic behavior between the two drugs when it comes to binding of HSA. Furthermore, the fluorescence results also showed that the quenching mechanism of HSA-drug complexes as binary and ternary systems is a static procedure. The number of binding sites of HSA-ASA, (HSA-AML)ASA, HSA-AML and (HSA-ASA) AML were 1.31, 0.92, 1 and 0.93, respectively. Due to the existence of the antagonistic action between ASA and AML, the binding distance r was reduced. The results of synchronous fluorescence and three-dimensional fluorescence spectra showed that the antagonistic action between ASA and AML would alter the micro-environment around Trp and Tyr residues. Moreover, the simultaneous presence of ASA and AML during binding to HSA should be taken into account in multidrug therapy, as it induces the necessity of a monitoring therapy owing to the possible increase of uncontrolled toxic effects. Molecular dynamic studies showed that the affinity of each of the drugs to HSA was reduced in the presence of significant amounts of the other. In the interaction of HSA with both drugs, the zeta potential of the ternary system is more negative than its binary counterpart. The zeta-potential results suggested induced conformational changes on HSA that confirmed the experimental and theoretical results.     

秋水仙碱与人血清白蛋白相互作用的谱学研究

采用紫外、荧光和圆二色光谱研究了秋水仙碱与人血清白蛋白之间的相互作用。结果发现秋水仙碱使人血清白蛋白的紫外吸收增强,特征荧光峰猝灭,并且随温度升高猝灭常数K_SV降低。求算了不同温度下秋水仙碱与人血清白蛋白相互作用的平衡常数与结合位点数。根据Van’t Hoff方程计算出ΔH=-11.66 kJ·mol-1,ΔS=51.507 J·(mol·K)-１,得出二者之间的作用力主要是静电作用力。圆二色光谱测得加入秋水仙碱后人血清白蛋白的α-螺旋降低,二级结构改变,表明秋水仙碱对人血清白蛋白的荧光猝灭机制属于形成配合物所引起的静态猝灭。     

4-硫-5-碘尿苷的合成及其与人血清白蛋白间的相互作用

基于硫碱基(thio-base)的易烷基化、易氧化、强紫外长波(UVA)吸收等独特的性质,以及核苷类化合物的抗肿瘤活性,设计合成了一种新化合物4-硫-5-碘尿苷,通过NMR、IR、UV、MS对其结构进行了表征。在模拟生理条件下,利用荧光光谱法、紫外-可见吸收光谱法以及圆二色谱法研究了4-硫-5-碘尿苷与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。结果表明,4-硫-5-碘尿苷对HSA荧光具有静态猝灭作用。运用Stern-Volmer方程计算了体系的猝灭常数,利用Lineweaver-Burk方程计算了二者的结合常数,并且确定了4-硫-5-碘尿苷与HSA之间的主要作用力类型为疏水作用力,根据能量转移理论求得4-硫-5-碘尿苷与HSA的结合距离及能量转移率。此外,通过圆二色谱法考察了4-硫-5-碘尿苷对HSA作用前后的构型结构的影响。     

光谱法研究碳量子点与人血清白蛋白的相互作用

近年来,纳米材料对环境和人类健康的潜在风险已经引起了人们的广泛关注。纳米颗粒尺寸小、反应活性高,当其进入机体后很可能与体内的生物大分子相互作用,使其原来的理化性质发生改变,更容易被细胞识别、吞噬,进而对组织、器官等产生危害;作用过程中生物大分子也会受到纳米颗粒的影响,可能导致其生理结构受到损伤,并干扰其特定功能的正常执行;因此研究纳米材料与蛋白质的相互作用对探究其生物安全性具有重要意义。实验通过多种光谱手段研究了碳量子点（CQDs）对人血清白蛋白（HSA）结构与功能性质的影响以及两者的相互作用机制。荧光光谱与紫外-可见吸收光谱结果显示,CQDs通过与HSA结合形成复合物导致蛋白质荧光猝灭;结合常数K_A与结合位点数n的计算结果表明CQDs在HSA上只有一个结合位点,且同步荧光和位点竞争实验发现,这个结合位点接近HSA中ⅡA亚结构域上的色氨酸残基;根据Förster共振能量转移(FRET)理论计算出两者的作用距离r=2.89 nm<8 nm,表明HSA与CQDs之间通过非辐射能量转移导致蛋白质内源性荧光猝灭;根据Van’t Hoff方程计算得到HSA-CQDs体系的热力学参数,由热力学参数计算结果推断相互作用过程中主要有氢键和范德华力参与;根据共振光散射（RLS）、三维荧光光谱和圆二色光谱（CD）结果显示,相互作用会导致HSA的二级、三级结构发生改变,蛋白质中α-螺旋结构含量增加,HSA进一步卷曲折叠,使色氨酸残基所处微环境的疏水性增大;而结构变化还进一步影响着蛋白质的聚集状态和一些生理功能,使得相互作用后HSA的聚集程度和类酯酶活性降低,不利于蛋白质的团聚,自由基清除能力略有提高。该研究可为纳米材料的生物与环境安全评价提供参考依据,也为探究纳米颗粒-蛋白质相互作用提供了一套较为系统的光谱分析方法。