β-半乳糖苷酶荧光探针的研究进展

β-半乳糖苷酶是细胞溶酶体中的水解酶,其重要的生理功能是催化水解糖苷键,将乳糖转化成半乳糖.在遗传学领域中对人类β-半乳糖苷酶缺陷病的诊断和基础研究也是重要的指征,故β-半乳糖苷酶活性的检测在生命医学领域具有重要意义.近年来,荧光探针因具有选择性好、灵敏度高及高时空分辨率成像等优点,深受研究者的青睐,已发展了大量的可用于生物体系内β-半乳糖苷酶识别与可视化成像的荧光探针.本文对识别β-半乳糖苷酶的荧光探针的设计策略以及研究进展进行了综述,对未来β-半乳糖苷酶识别荧光探针的研究方向进行了展望.     

利用糖芯片研究半乳寡糖与蓖麻凝集素和鸡冠刺桐凝集素间的相互作用

建立了用糖芯片技术研究寡糖与凝集素相互作用的方法.以新乳糖-N-四糖(LNnT)、乳糖-N-四糖(LNT)、λ-卡拉胶四糖(L4)和琼胶五糖(A5)为原料,经还原胺化法分别将其与1,2-十六烷基磷脂酰乙醇胺偶联得到拟糖脂,再将其与卵磷脂和胆固醇按4∶2∶5比例混合制备成脂质体后,用全自动芯片点样仪将其点印在硝酸纤维素膜包被的玻片上制成糖芯片,并进行寡糖与凝集素的结合实验.结果表明,蓖麻凝集素(Rieinus communis agglutinin 120,RCA120)特异性识别非还原端糖残基为Galβ(1 →4)的寡糖,而鸡冠刺桐凝集素(Erythrina cristagalli lectin,ECL)特异性识别非还原端糖残基为Galβ(1→4)GlcNAc的LNnT.采用接触式芯片点样仪制备糖芯片,并用荧光扫描仪对糖与凝集素结合信号进行检测,增加了灵敏度和准确性.本方法不仅适合于糖与蛋白相互作用的研究,也有助于加快糖类药物的发现.     

荧光光谱法结合多元曲线分辨-交替最小二乘法研究伞形花内酯与牛血清白蛋白的相互作用

在模拟人体生理条件下(pH=7.4), 用荧光光谱法结合多元曲线分辨-交替最小二乘法(MCR-ALS)研究伞形花内酯与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用. 采用两种不同的试剂滴加模式对伞形花内酯与BSA的相互作用进行研究, 对经典的荧光光谱数据矩阵加以扩展, 增加了实验数据的信息量; 进而应用MCR-ALS对该扩展的荧光光谱矩阵进行迭代计算, 较好地分辨出作用过程中浓度变化趋势图, 并计算出伞形花内酯与BSA的表观结合常数和结合比. 通过同步荧光光谱法发现伞形花内酯对BSA的构象有一定的影响.     

基于D-半乳糖衍生的小分子半乳糖凝集素抑制剂的合成及活性研究进展

半乳糖凝集素是一类能够特异性识别β-半乳糖苷结构的可溶性蛋白,广泛分布于正常组织和病变组织中,在细胞黏附、细胞凋亡、炎症反应和肿瘤转移等过程具有重要作用,是治疗肿瘤、炎症及神经性疾病等多种疾病的潜在靶点.根据衍生位点的差异,按照半乳糖单取代、双取代和多取代衍生物的顺序对近十多年来基于D-半乳糖衍生的小分子半乳糖凝集素抑制剂进行分类,总结了这些抑制剂的化学合成方法及活性研究进展,期望能为高活性和高选择性的半乳糖凝集素抑制剂的设计提供思路,为靶向半乳糖凝集素的新型药物开发提供参考.     

meso-四(4-羧基苯基)卟啉及金属配合物的合成和对糖类的选择识别

用微波辐射和溶剂热方法合成了meso-四(4-羧基苯基)卟啉(TCPP)及其锌配合物,分别采用紫外-可见光谱滴定法和荧光光谱法测定了目标化合物对5种糖类化合物(D-葡萄糖、D-果糖、蔗糖、麦芽糖和乳糖)的分子识别作用.结果表明,两种卟啉化合物对麦芽糖有较好的识别作用,用紫外-可见光谱方法计算出TCPP和ZnTCPP与麦芽糖分别形成1∶2和1∶1的络合物,结合常数分别为8.1×107和8.1×103L·mol-1.     

2,3,3'-三氯联苯与人血清白蛋白之间相互作用的计算模拟及光谱研究

利用分子对接、分子动力学模拟、荧光光谱、紫外光谱及同步荧光光谱法研究了2,3,3'-三氯联苯(PCB-20)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。分子对接结果表明,PCB-20与HSA通过疏水作用力稳定结合于HSA的疏水空腔内。光谱法实验结果表明,PCB-20通过与HSA形成HSA-PCB20复合物从而对HSA具有荧光猝灭作用,猝灭原因是静态猝灭和非辐射能量转移,热力学参数也表明两者结合的主要驱动力为疏水作用力,计算模拟与实验结果吻合度较高。分子动力学模拟结果表明,PCB-20能够与HSA稳定结合,且与同步荧光光谱实验共同证明其对HSA的构象变化产生了一定影响。     

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.     

2,3,3′-三氯联苯与人血清白蛋白之间相互作用的计算模拟及光谱研究

利用分子对接、分子动力学模拟、荧光光谱、紫外光谱及同步荧光光谱法研究了2,3,3′-三氯联苯(PCB-20)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。分子对接结果表明,PCB-20与HSA通过疏水作用力稳定结合于HSA的疏水空腔内。光谱法实验结果表明,PCB-20通过与HSA形成HSA-PCB20复合物从而对HSA具有荧光猝灭作用,猝灭原因是静态猝灭和非辐射能量转移,热力学参数也表明两者结合的主要驱动力为疏水作用力,计算模拟与实验结果吻合度较高。分子动力学模拟结果表明,PCB-20能够与HSA稳定结合,且与同步荧光光谱实验共同证明其对HSA的构象变化产生了一定影响。     

碳纳米管存在下盐酸胺碘酮与BSA的相互作用

在pH 7.40的Tris-HCl缓冲体系下,用荧光光谱法研究了碳纳米管(MCNTs)对盐酸胺碘酮(AD)和牛血清白蛋白(BSA)荧光光谱特性的影响以及无碳纳米管共存时盐酸胺碘酮与BSA之间的相互作用。结果表明,AD对BSA的荧光有较强的猝灭作用,其猝灭机理为动态猝灭。碳纳米管的存在使AD对BSA的猝灭作用增强。计算了不同温度下AD与BSA之间的表观结合常数KA,结合位点数n。相应的热力学参数ΔH、ΔG和ΔS表明,AD与BSA之间主要以静电作用力结合。根据Frster非辐射能量转移理论,确定了AD与BSA之间的结合距离r=3.99 nm。此外,利用同步荧光光谱,分析了AD对BSA构象的影响。在碳纳米管存在下,AD与BSA结合位点数增加,其结合常数也高于无MCNTs时的KA值,MCNTs的加入没有引起BSA构象的变化。     

苯溴马隆与牛血清白蛋白相互作用的研究

通过荧光光谱法和紫外吸收光谱法研究了模拟人体生理条件下苯溴马隆与牛血清白蛋白(BSA)的反应结合特征。结果表明,苯溴马隆对牛血清白蛋白的荧光具有静态猝灭作用,且用同步和三维荧光光谱研究了其对BSA构造的影响。通过F ster非辐射能量转移理论和Lineweave-Burk方程式分别得出了两者的作用距离、结合反应的结合常数和结合位点数。此外,还求算了结合过程的基本热力学参数。     

三维荧光光谱法研究蛋白质溶液构象

采用三维荧光光谱法(三维荧光光谱、三维荧光偏振光谱)结合内源荧光探针色氨酸对牛血清白蛋白(BSA)和鸡蛋白蛋白(EA)及其在不同条件下的构象变化进行了研究.结果表明,三维荧光光谱法是一种研究蛋白质溶液构象很有效的分析方法,该方法能够较直观地表明色氨酸残基在蛋白质分子中的微环境及其在不同条件下的构象变化,并得出了一些有价值的结果.     

双核铜(Ⅱ)配合物{[Cu(Phen)(Nap)_2]_2·(EtOH)_2·(H_2O)_2}(Phen=1,10-菲咯啉,Nap=1-萘甲酸,EtOH=乙醇)的合成、晶体结构及性质

合成了一种新型的配合物{[Cu(Phen)(Nap)_2]_2·(EtOH)_2·(H_2O)_2}(Phen=1,10-菲咯啉,Nap=1-萘甲酸,EtOH=乙醇)。通过元素分析、红外光谱、热重等测试技术对其进行了表征,同时用X射线单晶衍射确定了其晶体结构,其配合物为双核铜结构。利用循环伏安法和发射光谱研究了该配合物的电化学和发光性能;采用紫外光谱和荧光光谱法研究了配合物与小牛胸腺DNA(ct-DNA)的相互作用。结果表明,配合物为不可逆氧化还原过程,其荧光发射光谱为416 nm,与小牛胸腺DNA(ct-DNA)以沟面结合方式相互作用,配合物结合常数Kb1=4.68×10~3L/mol。     

钯(Ⅱ)离子与人血丙种球蛋白的作用研究

在 0. 1mol/L醋酸 醋酸钠缓冲体系(pH=5. 0)中,用荧光光谱法研究了Pd(Ⅱ)与人血丙种球蛋白(GammaSeroglobulinumHumanum,简称GSH)的相互作用,讨论了实验条件对GSH荧光强度的影响。实验发现Pd(Ⅱ)对GSH的荧光有较强的猝灭作用, 并结合吸收光谱探讨了Pd(Ⅱ)对GSH内源荧光的猝灭机理,得出了其结合常数(K=1. 37×105L/mol)和结合位点数(n=1. 01),用同步荧光技术考察了Pd(Ⅱ)对GSH的构象的影响,与吸收光谱的结果一致。     

铱(IV)离子与人血丙种球蛋白的作用研究

在 0.1 mol?L-1醋酸-醋酸钠(pH 5.0)体系中, 采用紫外吸收光谱、荧光光谱及同步荧光光谱法研究了人血丙种球蛋白(gamma seroglobulinum humanum, 简称 GSH)与铱(IV)离子的相互作用. 结果表明, Ir(IV)离子使人血丙种球蛋白的构象发生了改变, α-螺旋含量减少, 并且用同步荧光光谱发现 Ir(IV)离子与人血丙种球蛋白的作用位点更接近于色氨酸,从而使色氨酸残基的疏水性略有减小. 荧光光谱结果表明Ir(IV)对人血丙种球蛋白内源荧光(342 nm)产生了较强的荧光猝灭作用, 根据不同温度下 Ir(IV)对人血丙种球蛋白的荧光猝灭作用, 证明了这种荧光猝灭为静态猝灭机制, 计算了其结合常数和结合位点数, 从而得出了静电作用力为其主要的作用力.     

铱(IV)离子与人血丙种球蛋白的作用研究

在0.1 mol•L^－1醋酸-醋酸钠(pH 5.0)体系中, 采用紫外吸收光谱、荧光光谱及同步荧光光谱法研究了人血丙种球蛋白(gamma seroglobulinum humanum, 简称GSH)与铱(IV)离子的相互作用. 结果表明, Ir(IV)离子使人血丙种球蛋白的构象发生了改变, α-螺旋含量减少, 并且用同步荧光光谱发现Ir(IV)离子与人血丙种球蛋白的作用位点更接近于色氨酸, 从而使色氨酸残基的疏水性略有减小. 荧光光谱结果表明Ir(IV)对人血丙种球蛋白内源荧光(342 nm)产生了较强的荧光猝灭作用, 根据不同温度下Ir(IV)对人血丙种球蛋白的荧光猝灭作用, 证明了这种荧光猝灭为静态猝灭机制, 计算了其结合常数和结合位点数, 从而得出了静电作用力为其主要的作用力.     

靶向β-半乳糖苷酶光学探针的研究进展

β-半乳糖苷酶是细胞溶酶体中的一种水解酶,广泛存在于植物、细菌、真菌以及哺乳动物中,它可催化糖苷键水解,从而将乳糖转化为半乳糖.研究表明,β-半乳糖苷酶的过量表达与原发性卵巢癌的发生、发展以及细胞的衰老密切相关.因此,灵敏检测β-半乳糖苷酶的活性在生命医学领域具有重要意义.近年来,荧光探针因其高灵敏度、高选择性和高时空...     

罗丹明B与牛血清白蛋白的相互作用研究

在模拟动物体生理条件和不同温度下,用荧光光谱和紫外-可见吸收光谱法研究了罗丹明B(RHB)与牛血清白蛋白(BSA)结合反应的光谱行为.试验发现,RHB对BsA有较强的荧光猝灭作用.用Stern-Volmer和Lineweaver-Burk方程分别处理试验数据,发现BSA与RHB发生反应生成了新的复合物,属于静态荧光猝灭.求出了反应时复合物的形成常数KLB(6.080×104L·mol-1)、热力学参数(△Hθ=-5.997 kJ·mol-1,△Sθ=72.01 J·k-1,△Gθ=-28.09kJ·mol-1)和结合位点数(1.025)等,证明二者主要靠静电作用力结合.同时用同步荧光光谱及三维荧光光谱法探讨了RHB对BSA构象的影响,表明RHB使色氨酸残基所处微环境的极性减弱、疏水作用增强.为阐明RHB的染色机理、毒理效应和生物学效应提供了重要信息.     

氨基黑10B与牛血清白蛋白作用的光谱法研究

用紫外、荧光、圆二色光谱法研究了氨基黑10B与牛血清白蛋白(BSA)结合反应的光谱特性.结果表明氨基黑10B对牛血清白蛋白的荧光有猝灭作用,其猝灭类型属于静态猝灭;得到了不同温度下的结合常数和结合位点数;利用Gibbs-Helmholtz方程计算得到该猝灭反应的热力学参数,表明氨基黑10B主要以氢键和范德华力与BSA相互作用;圆二色和同步荧光光谱显示氨基黑10B对BSA构象产生了影响.     

荧光光谱结合表面增强拉曼光谱法研究紫檀芪与人血清白蛋白相互作用

在模拟人体生理条件下,应用荧光光谱和表面增强拉曼光谱法研究了紫檀芪(PTE)与人血清白蛋白(HSA)之间相互作用机制.结果表明,HSA的荧光能被PTE静态猝灭,并伴随有非辐射能量转移作用,两者形成了1:1复合物,结合距离r=1.495 nm,结合常数KA=1.12×104(298 K)、4.07×104(304 K)和2.45×105 L/mol(310 K).表面增强拉曼光谱研究揭示,PTE分子通过甲氧基与HSA进行结合;热力学数据表明,二者间的作用主要为疏水作用;标记竞争实验指出PTE优先结合HSA的位点Ⅲ.三维荧光光谱、同步荧光光谱和表面增强拉曼光谱结果显示,与PTE作用后,HSA构象发生变化,导致色氨酸残基周围环境疏水性降低,但对PTE分子构象影响不大.     

灿烂绿与牛血清白蛋白相互作用的研究

用荧光光谱法、紫外光谱法研究了灿烂绿(BG)与牛血清白蛋白(BSA)相互作用的光谱特性。测定了BG与BSA在16℃、30℃、45℃三个温度下的结合常数KA和结合位点数n。结果表明:BG对BSA内源荧光的猝灭主要为静态猝灭;以范德华力或氢键作用力与牛血清白蛋白相互作用。研究了BG对BSA的构象的影响。