计算机模拟和光谱法研究头孢他美酯与胃蛋白酶的结合机理

采用多种光谱法及计算机模拟技术研究了298,303,310 K温度下,头孢他美酯（CFP）与胃蛋白酶（PEP）之间的结合机理。结果表明,CFP主要以非辐射能量转移的静态猝灭方式猝灭PEP的荧光,两者主要通过静电作用力结合,其结合率在310 K为74.73%~92.13%。采用同步荧光法和圆二色谱法研究CFP对PEP的反应,结果表明两者的结合诱导了PEP的构象变化,使PEP的内源荧光猝灭。采用计算机模拟CFP与PEP的对接,结果表明CFP结合在PEP的催化活性位点处,该结论与光谱法所得结果一致。利用CFP对PEP的荧光猝灭反应,可以实现对实际药品中CFP含量的快速测定。     

光谱法结合分子模拟技术研究左氧氟沙星与胃蛋白酶的相互作用机理

在模拟生理条件下,采用荧光光谱法结合分子对接技术研究了左氧氟沙星与胃蛋白酶的相互作用。不同温度下的Stern-Volmer曲线结果表明,左氧氟沙星主要以静态猝灭的方式使胃蛋白酶的荧光产生猝灭。由热力学数据确定了两者之间存在的作用力主要为静电作用力。三维荧光光谱实验结果表明,在左氧氟沙星与胃蛋白酶发生作用过程中引起了胃蛋白酶中酪氨酸和色氨酸残基构象的变化,从而导致胃蛋白酶发生了猝灭作用。为了进一步探讨左氧氟沙星与胃蛋白酶相互作用的分子机理,利用分子对接技术对两者的相互作用进行模拟。结果表明两者发生作用的区域位于胃蛋白酶的催化活性中心,左氧氟沙星的进入导致酶催化中心氨基酸残基的微环境发生改变,从而对胃蛋白酶的活性造成影响,这可能也是左氧氟沙星引起消化不良的主要原因。     

荧光光谱法和分子对接模拟技术研究白藜芦醇与胃蛋白酶的相互作用

白藜芦醇（Resveratrol, RES）属于非黄酮类多酚化合物,存在于葡萄科、百合科等多种植物体内,是一种具有多种生物活性和药理作用的天然活性物质,被广泛应用于食品和药品领域。研究表明多酚在生物体消化吸收过程中,会与消化酶（如胃蛋白酶、胰蛋白酶等）相互作用,使多酚类物质和消化酶的生物活性发生改变,进而影响多酚物质和其他营养物质的消化吸收,而RES与胃蛋白酶(Pepsin, PEP)的分子间相互作用机制未见报道。采用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、红外光谱和分子对接模拟等技术研究不同温度下RES与PEP相互作用的结合特性,为阐明RES和PEP的作用机制提供重要信息,同时为RES在食品和药品领域的应用提供理论参考。荧光光谱实验结果表明,PEP的荧光强度随着RES浓度的增加呈现出有规律的降低,表明RES对PEP有荧光猝灭作用。加入RES前后,PEP的紫外吸收光谱发生明显变化,初步判断RES与PEP的相互作用属于静态荧光猝灭类型;根据Stern-Volmer方程计算得到不同温度下最小猝灭速率常数K_q值远大于猝灭剂对生物大分子的最大扩散碰撞常数2.0×1010 L·mol-1·s-1,且猝灭常数(K_SV)与温度呈负相关关系,进一步验证了RES与PEP静态荧光猝灭类型结论。化学计量结合的值数目大约等于1,表明一个RES分子只能结合一个PEP分子。根据Van’t Hoff 方程以及热力学方程计算得到结果显示,ΔG＜0,说明RES与PEP的结合过程可以自发进行;ΔH＜0和ΔS＜0,表明RES与PEP之间结合作用力类型主要是氢键和范德华力。RES与PEP相互作用的同步荧光光谱和三维荧光光谱图表明,在RES的作用下,PEP的构象和微环境发生变化,色氨酸或酪氨酸残基所处微环境极性增强,疏水性减弱,蛋白构象变得疏松。红外光谱显示RES能使PEP的二级结构中α螺旋含量降低,β折叠含量增加,β转角和无规则卷曲变化不明显,这可能会影响PEP的活性。分子对接模拟实验结果显示RES与PEP中的残基Asp-32,Gly-34,Ser-35,Asn-37,Tyr-75,Gly-76,Thr-77,Ile-128,Ala-130及Gly-217有范德华力作用,与残基Ile-128及Asp-215产生超共轭效应,与残基Ser-36,Asn-37,Ile-128及Thr-218形成氢键,各种作用力使RES与PEP形成较稳定的复合物。     

多光谱法和分子对接模拟法研究黄腐植酸和牛血清白蛋白的相互作用

在模拟生理环境中,使用荧光光谱法、紫外光谱法、圆二色谱法、同步荧光光谱法、三维荧光光谱法与分子对接模拟法研究黄腐植酸和牛血清白蛋白(BSA)之间相互作用。在荧光光谱法研究中,经Stern-Volmer方程计算得到298,303和308 K温度下的动态荧光猝灭速率常数K_q和猝灭常数,证明BSA与黄腐殖酸(FA)相互作用的猝灭过程为静态猝灭;同时根据计算得出的结合位点数n都在1附近,FA与BSA体系相互作用比为1∶1;利用静态猝灭双对数方程计算三个温度下的热力学参数,焓变ΔH<0,熵变ΔS＜0,得出结论,FA与BSA之间的主要作用力为氢键和范德华力;ΔG＜0,说明作用过程为自发过程。采用Förster’s偶极-偶极非辐射能量转移理论,计算出结合距离r=6.340 nm,表明BSA与FA之间存在非辐射能量转移。分子对接模拟结果表明FA与BSA残基的结合作用力具有氢键和范德华力,同时二者之间还存在疏水作用力,多种力共同作用使FA与BSA能够稳定结合。通过对FA与BSA相互作用的紫外-可见吸收光谱分析,发现BSA最大吸收峰发生了较为明显的红移,表明FA使BSA的二级结构发生改变。通过研究FA与BSA相互作用的同步荧光光谱,得到FA使BSA中的色氨酸（Trp）残基周围的微环境极性增强,疏水性减弱,亲水性增强,使BSA的蛋白质构象发生了一定程度的改变。通过研究FA与BSA相互作用的三维荧光光谱,峰1（peak 1）与峰2（peak 2）的最大发射波长峰都发生了红移,证明FA与BSA发生了相互作用,FA使BSA周围环境的极性增大,疏水性减小,亲水性增加,BSA蛋白质构象发生变化。最后采用圆二色谱法进行分析,利用软件计算得出该实验相互作用体系下α-螺旋（α-Helix）减少2.3％、β-折叠（β-sheet）增加7.7％、β-转角（β-Turn）增加0.6％和无规则结构（Random coil）含量减少1.2％,β-折叠（β-sheet）含量增加最为明显, 强有力地说明了FA使BSA结构发生了改变。     

荧光光谱法研究紫草素与DNA的相互作用

在pH 7.4的Tris-HCl介质中,以盐酸小檗碱(BR)为荧光探针,研究了紫草素(SHI)与鲱鱼精DNA的相互作用。结果表明,SHI与BR竞争结合DNA上的位点;SHI对DNA-BR体系的荧光有猝灭作用,猝灭机制为静态猝灭和动态猝灭共存,SHI与DNA之间为嵌插和静电两种作用方式;热变性实验进一步证明嵌插结合是SHI与DNA的主要结合模式。最后由Scatchard方程求得二者的结合常数为3.48×104 L·mol-1。     

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。     

多光谱法结合分子对接研究柠檬黄与牛血清白蛋白的相互作用

采用荧光光谱法、同步荧光光谱法、三维荧光光谱法、紫外光谱法以及分子对接法研究了柠檬黄与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用.柠檬黄与BSA相互作用的荧光光谱分析表明柠檬黄能有效猝灭BSA的内源荧光,根据Stern-Volmer方程计算得到柠檬黄对BSA的荧光猝灭常数KSV随着温度的升高而逐渐降低,表明柠檬黄对BSA的荧光猝...     

荧光光谱法研究黄豆黄素与牛血清白蛋白的相互作用

用荧光光谱法在pH 7.4的PBS中研究了黄豆黄素(Glycitein,GL)与牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)分子之间的相互作用方式及机理.结果表明GL可静态猝灭BSA的内源荧光.310K和315K的结合位点数与表观结合常数分别为1.30,8.09×104L·mol-1和1.73,5....     

人参皂苷Rh2与血清白蛋白相互作用立体选择性的光谱及分子对接研究

立体化学是影响外源性药物与生物功能大分子相互作用的关键结构因素。人参皂苷Rh2具有抗肿瘤等生理活性,已发现其中的C-20立体化学与多种生物学效应有关,但其与体内重要药物载体血清白蛋白(SA)相互作用的立体选择性研究鲜见报道。为此,采用紫外吸收光谱、荧光光谱、同步荧光光谱和分子对接技术,研究人参皂苷Rh2的C-20差向异构体在模拟生理条件下与SA相互作用的立体选择性特点及其机制。20S-和20R-Rh2均能与SA按摩尔比1∶1自发形成稳定的复合物,主要通过氢键和疏水相互作用,使SA的相关发光基团疏水性增强,同时改变Trp,Tyr等氨基酸残基周围微环境,从而影响紫外光谱特征吸收峰的位置和强度,并引起内源荧光的静态猝灭。二者与SA的相互作用特征及结合模式均存在显著差异,突出表现为结合区域以及参与氢键和疏水相互作用的基团和氨基酸残基数目及类别明显不同,20S-Rh2具有相对更高的结合常数和结合自由能。人参皂苷Rh2与血清白蛋白的相互作用具有立体选择性,C-20立体化学差异是其中的重要机制。     

In-Silico Study on the Interaction of Saffron Ligands and Beta-Lactoglobulin by Molecular Dynamics and Molecular Docking Approach

Safranal, crocetin, and dimethylcrocetin are secondary metabolites found in saffron and have a wide range of biological activities. An investigation of their interaction with a transport protein, such as β-lactoglobulin (β-lg), at the atomic level could be a valuable factor in controlling their transport to biological sites. The interaction of these ligands and β-lg as a transport protein was investigated using molecular docking and molecular dynamics (MD) simulation methods. The molecular docking results showed that safranal and crocetin bind on the surface of β-lg. However, dimethylcrocetin binds in the internal cavity of β-lg. The β-lg affinity for binding saffron ligands decreases in the following order: crocetin > dimethylcrocetin > safranal. The analysis of MD simulation trajectories showed that the β-lg and β-lg–ligand complexes became stable at approximately 3000 ps and that there was little conformational change in the β-lg–safranal and β-lg–dimethylcrocetin complexes over a 10-ns timescale. In addition, the profiles of atomic fluctuations showed the rigidity of the ligand binding site during the simulation time.     

光谱法和分子对接模拟技术研究托拉塞米与胃蛋白酶和胰蛋白酶的相互作用

托拉塞米(TOR)属于吡啶磺酰脲类袢利尿剂,被广泛有效地用于高血压,心脏衰竭,慢性肾功能衰竭和肝脏疾病的治疗。TOR在治疗过程中易引起的不良反应之一为轻微肠胃不适。然而,TOR与消化蛋白酶(胰蛋白酶和胃蛋白酶)分子间的相互作用鲜有报道。在模拟生理条件下,采用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、圆二色谱和分子对接技术研究了不同温度下托拉塞米(Torasemide, TOR)与胃蛋白酶(Pepsin)和胰蛋白酶(Trypsin)间的相互作用。所有荧光数据均进行了内滤光校正以获得更准确的结合参数。结果表明,TOR-Pepsin和TOR-Trypsin体系的猝灭常数(K_SV)均与温度呈负相关,说明TOR与Pepsin及Trypsin之间的作用机制均为静态荧光猝灭。利用紫外-可见吸收光谱、同步荧光光谱、3D荧光光谱和圆二色光谱法考查了TOR对Trypsin和Pepsin构象的影响。结果发现胃蛋白酶或胰蛋白酶中酪氨酸残基的极性改变较色氨基更明显,TOR可改变色氨酸残基的微环境并降低Trypsin和Pepsin中β-折叠结构,进而可能影响其生理功能。分子对接结果表明,TOR与Pepsin的结合位点位于由Asp-32和Asp-215组成的活性中心周围,从而抑制Pepsin活性。而TOR通过疏水作用力结合在Trypsin的口袋型底物结合位点(S1口袋),促进底物进入酶活性中心,最终表现为Trypsin活性升高。该研究探讨了TOR与胃蛋白酶和胰蛋白酶的结合作用和毒性机制,为TOR的安全使用提供重要依据。     

同步荧光法探究硝苯地平与胃蛋白酶荧光基团的作用机制

以同步荧光法研究了298,310,318 K下硝苯地平（NDP）与胃蛋白酶（PEP）的荧光基团酪氨酸残基（P-Tyr）、色氨酸残基（P-Trp）之间的相互作用。表明药物以动态猝灭的方式猝灭P-Tyr、P-Trp的荧光,结合位点数n为1,主要作用力是疏水作用。310 K时NDP与PEP氨基酸残基反应的荧光猝灭比率份数P-Trp 53.43%>P-Tyr 46.57%,结合位置更靠近P-Trp,NDP与蛋白结合率P-Tyr:69.43%~87.15%,P-Trp:73.64%~90.60%,分别建立了结合模型。且Hill系数n_H约为1,该结合与后继配体无协同作用。结合距离r都小于7 nm,则NDP与P-Tyr、P-Trp之间都存在非辐射能量转移。     

多光谱法与分子对接法研究盐酸四环素与牛血清白蛋白的相互作用

盐酸四环素属于抗生素类, 目前有关盐酸四环素和牛血清白蛋白二级结构的影响及作用机理报道较少。在模拟生理条件下,采用荧光光谱法、三维荧光光谱法、紫外-可见光谱法、圆二色谱法和傅里叶红外光谱法以及分子对接模拟法,研究了盐酸四环素与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用。荧光光谱表明,盐酸四环素能有效猝灭BSA的内源荧光,猝灭机制属静态猝灭,通过Stern-Volmer方程计算结合常数Ka为2.813×105 L·mol-1(298 K)。根据Vant’s Hoff方程确定结合过程中的热力学参数ΔS=-151.1 J·mol-1·K-1、ΔH=-76.09 kJ·mol-1_, 两者之间作用为氢键和范德华力。同步荧光光谱、紫外光谱、三维荧光光谱、红外光谱、圆二色谱结果证明盐酸四环素能够改变BSA的二级结构和微环境。根据Föster’s非辐射能量转移理论,盐酸四环素与BSA结合距离为0.49 nm。希尔系数(n_H)值小于1,表明盐酸四环素与BSA结合后存在药物间协同作用。圆二色谱(CD)定量测定了盐酸四环素与BSA作用前后的二级结构含量：α-螺旋含量增加了9.16%(1:1)。分子对接模拟表明盐酸四环素通过氢键、疏水作用和范德华力等多种作用力结合在BSA的site Ⅰ(亚域ⅡA)。本研究有助于了解盐酸四环素与BSA的作用机制,也有助于理解盐酸四环素对蛋白质在储运过程中功能的影响。     

荧光光度法研究金莲橙G与牛血清白蛋白的作用

利用荧光光度法研究了金莲橙G与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。金莲橙G对牛血清白蛋白的内源荧光有显著的猝灭作用,是形成超分子复合物的静态猝灭过程。测定了金莲橙G与BSA结合常数以及其相互作用的热力学参数,并根据Ross理论,和作用过程的热力学参数确定了金莲橙G与牛血清白蛋白之间主要结合力是静电引力。由Foerster非辐射能量转移理论,推导出能量供体金莲橙G与受体BSA间的结合距离。     

同步荧光法研究溴氰菊酯与牛血清白蛋白的结合作用

用同步荧光法消除了溴氰菊酯对牛血清白蛋白内源性荧光的干扰,研究了生理条件（pH=7.4）下溴氰菊酯与牛血清白蛋白之间的相互作用。不同温度下的猝灭常数证明溴氰菊酯对牛血清白蛋白的猝灭是静态过程,据此求得25℃下溴氰菊酯与牛血清白蛋白的结合常数为1.97×105L.mol-1,热力学参数ΔH=29.79kJ.mol-1、ΔS=201.32J.K-1.mol-1,两者之间的相互作用力以疏水作用力为主。根据Foerster非辐射能量转移机理,计算了牛血清白蛋白与溴氰菊酯间结合距离r=5.42nm,能量转移效率E=0.104。     

荧光光谱法研究5-氟脲嘧啶与牛血清白蛋白的相互作用

采用荧光光谱法研究了抗癌药5-氟脲嘧啶(5-Fu)与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用。5-Fu对BSA的荧光有较强的猝灭作用,其猝灭方式为静态猝灭。25℃和37℃时,5-Fu与BSA之间的结合常数KA分别为7.2×104、4.9×104L.mol-1,结合位点数分别为1.18和1.17。计算得到不同温度下反应的热力学参数,表明二者之间的结合主要以静电力为主。     

Study on the Interaction Between Water-Soluble CdTe Quantum Dots and Ovalbumin by Optical Spectroscopy

ABSTRACT

CdTe quantum dots (QDs) modified by 2-mercaptoethylamine hydrochloride (CA) and thioglycolic acid (TGA), respectively, were synthesized in aqueous medium. The interaction of CdTe QDs with ovalbumin has been investigated in depth by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), UV-Vis absorption, fluorescence-quenching spectrometry, and resonance Rayleigh scattering spectroscopy (RRS). Fluorescence data show that the quenching type of ovalbumin by CA-CdTe QDs is static quenching with the binding constant being 10^?4 M^?1, and the number of binding sites being one. The calculated thermodynamic parameters demonstrate that the main binding forces are hydrophobic interaction and electrostatic attraction. In contrast, the quenching style of ovalbumin by TGA-CdTe QDs is verified to be dynamic quenching. Under suitable acidity conditions, the interaction of CA-CdTe QDs or TGA-CdTe QDs with ovalbumin leads to the remarkable enhancement of RRS, and the increments are found to be proportional to the concentration of ovalbumin in a certain range. A simple and highly sensitive RRS approach for determining ovalbumin is developed. In addition, the causes for the enhancement of RRS and the quenching of fluorescence are investigated to shed light on the quenching mechanism.