基于多光谱技术和计算机模拟研究牡荆素抑制α-淀粉酶的分子机制

本文采用多种光谱学方法结合计算机模拟手段,通过研究牡荆素对α-淀粉酶的抑制作用、相互作用的结合特性和空间结合构象及其诱导酶分子结构的变化对酶催化底物的影响,进而阐释牡荆素抑制α-淀粉酶的分子机制。结果表明,牡荆素以可逆性竞争的方式抑制α-淀粉酶的活性,其半抑制浓度(IC50值)为2.25×10-3 mol·L-1,抑制常数为(2.28±0.13)×10-3mol·L-1。牡荆素也能够与淀粉结合来减少淀粉的消化分解为葡萄糖。牡荆素通过单一静态方式猝灭α-淀粉酶的内源荧光,其中荧光基团Trp残基的贡献大于Tyr残基。牡荆素结合在α-淀粉酶的一个位点处,结合常数Ka为103数量级,主要依靠疏水力驱动,两者结合作用使α-淀粉酶的α-螺旋含量降低,β-折叠和β-转角含量增加,表面疏水性减小,酶结构趋于松散。分子模拟显示,牡荆素能够对接于α-淀粉酶的活性空腔,并与周围的氨基酸残基Asp197、Glu233、Ile235、His299、Asp300与His305等发生相互作用。推测牡荆素通过与α-淀粉酶结合,改变了酶分子的构象,并且与底物竞争α-淀粉酶的活性位点,而阻碍了底物被酶分解,进而抑制了α-淀粉酶的活性。     

基于光谱学技术结合分子模拟研究芹菜素与大豆分离蛋白的相互作用

以大豆分离蛋白(SPI)与芹菜素(API)为研究对象,通过采用荧光光谱法、紫外-可见吸收光谱法和圆二色光谱法并结合分子模拟技术研究芹菜素与大豆分离蛋白之间的相互作用。荧光滴定结果表明,芹菜素对大豆分离蛋白的荧光有较强的猝灭作用,为静态猝灭机制。获得的热力学参数熵变与焓变均为负值,表明芹菜素与大豆分离蛋白间的相互作用力主要为氢键和范德华力。同步荧光实验表明,芹菜素与大豆分离蛋白结合导致酪氨酸残基周围微环境疏水性增加和色氨酸残基周围微环境极性增加。三维荧光光谱和圆二色光谱实验表明,芹菜素与大豆分离蛋白作用使得蛋白质多肽链部分伸展,蛋白质表面疏水性下降,巯基含量增加,进一步的分子模拟显示芹菜素分子分别插入到大豆分离蛋白的SPI-7s和SPI-11s的疏水空腔中,与LEU226,GLN77,THR75,HIS76,ASN74以及THR353,THR328,MET329,LEU354,ASP342,LYS113,THR358,LYS330等氨基酸残基发生相互作用,并与HIS76,ANS74以及ARG340,LYS330,THR358,THR328和SER339氨基酸残基形成氢键。     

白杨素对胰脂肪酶的抑制作用及机制

应用多种光谱法结合分子对接技术研究了白杨素对胰脂肪酶的抑制作用及抑制机制.结果表明白杨素以竞争方式可逆地抑制胰脂肪酶活性,IC50值为(8.21±0.02)×10-4 mol L-1.白杨素与胰脂肪酶在氢键和疏水作用力驱动下形成了基态复合物并通过静态方式猝灭胰脂肪酶的内源荧光,其结合常数为104 L mol-1数量级,...     

欧前胡素对酪氨酸酶的抑制作用及机制

采用紫外、荧光和圆二色光谱法并结合分子模拟技术研究了欧前胡素对酪氨酸酶的抑制作用及其机制。结果表明,欧前胡素是一种可逆的混合型抑制剂,半数抑制浓度(IC50)为7.90×10-5 mol·L-1。欧前胡素通过静态型方式猝灭酪氨酸酶的内源性荧光,两者有一个结合位点。25℃时结合常数为2.90×103 L·mol-1,疏水作用力是驱动两者结合的主要作用力。同步荧光和圆二色谱分析表明,欧前胡素对酪氨酸酶中酪氨酸和色氨酸残基周围的微环境几乎不产生影响,但导致酪氨酸酶二级结构变得松散。分子模拟显示,欧前胡素占据酪氨酸酶的活性中心位点,并与His244,Val283,Val286,His263等氨基酸残基相互作用,阻碍了底物结合到酶的活性中心,从而降低酪氨酸酶的催化活性。     

根皮素对酪氨酸酶活性与构象的影响

利用紫外、荧光光谱和圆二色光谱并结合分子模拟技术研究了根皮素对酪氨酸酶的抑制作用及分子构象的影响。研究结果表明,根皮素是一种可逆性混合型抑制剂,半数抑制浓度IC50=（5.84±0.35）×10-1mol·L-1,根皮素的加入可以猝灭酪氨酸酶的内源性荧光,两者有一个结合位点,298 K时的结合常数为2.62×104 L·mol-1,氢键和疏水作用力是驱动根皮素与酪氨酸酶结合的主要作用力。根皮素对酪氨酸酶中酪氨酸和色氨酸的微环境几乎不产生影响,但会引起酪氨酸酶二级结构发生改变。分子模拟结果显示,根皮素分子插入到酪氨酸酶的活性中心与周围的氨基酸残基形成4个氢键,占据活性中心位点,阻止底物结合到活性中心,从而导致酪氨酸酶催化活性下降。     

瑞香素与β-乳球蛋白的结合特性及其对β-乳球蛋白结构的影响

本实验模拟人体生理酸度(pH 7.4),采用荧光光谱法、圆二色光谱法和分子模拟技术,研究了瑞香素与β-乳球蛋白(β-LG)的结合特性及瑞香素对BLG结构的影响。结果表明,瑞香素对β-LG内源荧光有较强的猝灭能力,荧光猝灭机制属于形成复合物的单一静态猝灭。β-LG与瑞香素的结合位点数为1,结合常数为104 L·mol-1数量级。计算得到的热力学参数熵变和焓变均为正值,表明疏水作用是驱动瑞香素-β-LG复合物形成的主要作用力。分子模拟结果显示,瑞香素插入β-LG疏水空腔,与Ala80,Glu55,Leu54,Leu93,Lys75,Ile78,Pro79,Phe82,Thr76等氨基酸残基发生相互作用。同步荧光光谱和圆二色光谱结果显示,瑞香素与β-LG结合导致β-LG色氨酸残基周围微环境的疏水性降低,α-helix和β-折叠含量增加,β-转角与无规卷曲含量降低,β-LG的结构变得更加紧密。     

乙酰乳酸合成酶与抑制剂ZJ0777及CIE的分子对接和分子动力学模拟

乙酰乳酸合成酶(Acetohydroxyacid synthase,AHAS)是植物和微生物体内3种支链氨基酸生物合成过程中影响第1阶段的关键性酶,已被广泛证实为除草剂的靶标.ZJ0777是一种新型的除草剂,具有与传统商业除草剂相当的除草活性,且具有低毒、低残留、高选择性等优点.使用分子对接方法研究了AHAS-ZJ0777复合物体系的作用模式,并与AHAS-CIE复合物晶体结构的作用模式作比较,发现二者的作用模式相似,对结合起关键作用的氨基酸均为Arg377,Trp574和Ser653.AHAS-CIE体系小分子蛋白质之间主要通过氢键相互作用,AHAS-ZJ0777体系中小分子蛋白质之间主要通过π-π堆积相互作用.对分子对接得到的复合物AHAS-ZJ0777及AHAS-CIE使用Amber程序进行1 135ps的MD模拟实验,随后使用MM-GBSA方法计算了抑制剂与蛋白质的结合能.结果表明,真空中的范德华力、静电作用和非极性溶剂化作用有利于抑制剂与AHAS的结合.本研究从理论上解释了新型ZJ0777分子的高效生物活性,为进一步设计和开发嘧啶苄胺类抑制剂提供了一定的理论指导.     

内皮细胞生长抑制素 --抗肿瘤血管生成的细胞因子

综述了内皮细胞生长抑制素的结构和功能;探讨了其与胶原蛋白Ⅹ　Ⅷ的关系以及抗血管生成、抗肿瘤生长和转移的可能机理;展望了其在肿瘤诊断、治疗等方面的应用前景.内皮细胞生长抑制素是胶原蛋白Ⅹ　ⅧC-末端的酶解产物,在血管生成过程中起负调控作用,通过阻断血管生成的信号并诱导内皮细胞的凋亡而特异性地抑制内皮细胞的迁移和新血管的生成,从而抑制肿瘤的生长和转移.其抗血管生成的机制目前尚未完全清楚,研究显示它是一个结合紧密的球状折叠分子,一面富含精氨酸残基,是肝素的结合位点,推测与抗血管生成的机制有关.内皮细胞生长抑制素作为抗肿瘤的内源性药物,具有高效性,低毒性,无耐药性等优点.     

蛇床子素与人血清白蛋白相互作用的光谱学特征

在模拟人体生理条件下,应用荧光光谱法、紫外-可见光谱法、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)法以及圆二色谱(CD)法,研究了蛇床子素(osthole)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。结果表明,蛇床子素通过与HSA形成基态复合物使其内源荧光猝灭。计算出的热力学参数焓变(ΔH)和熵变(ΔS)值表明,疏水作用力是蛇床子素-HSA结合的主要驱动力。位点竞争实验表明,蛇床子素主要结合在HSA的siteⅢ位。根据Frster非辐射能量转移理论计算出蛇床子素在HSA中的结合位置与色氨酸残基间的距离为3.99nm。红外变换光谱和圆二色谱分析显示,蛇床子素的存在诱导HSA的二级结构发生了部分改变。     

荧光法研究加替沙星与牛乳铁蛋白的相互结合作用

用荧光光谱法研究了稀水溶液中牛乳铁蛋白与加替沙星分子之间的结合作用机制.以荧光猝灭法测定了该反应的结合常数K,结合位点数n;并依据F(o)rster偶极-偶极无辐射能量转移机制,得到加替沙星和牛乳铁蛋白色氨酸残基之间结合距离r和能量转移效率E;并用同步荧光技术考察了加替沙星对牛乳铁蛋白构象的影响;牛乳铁蛋白与加替沙星分子之间有较强的结合作用,而且加替沙星对牛乳铁蛋白的构象有一定影响.