分子间非共价相互作用的质谱分析方法研究进展

总结了各种软电离质谱技术在研究分子间非共价相互作用中的应用及发展,尤其是在生物大分子非共价复合物结构和功能研究方面的进展。     

盐酸环丙沙星与胰蛋白酶相互作用的光谱和分子模拟研究

运用荧光光谱和紫外光谱, 结合分子模拟法研究了盐酸环丙沙星(CPFX)与胰蛋白酶(Trypsin)在不同温度条件下(288, 298和308 K)的相互作用. 研究发现CPFX对Trypsin有较强的荧光猝灭作用, 且为静态猝灭类型. 根据双对数方程处理荧光猝灭数据得到了CPFX与Trypsin在不同温度下的结合常数K和结合位点数n. 利用紫外光谱定性讨论了CPFX对Trypsin构象的影响. 通过热力学方程求得了不同温度下CPFX与Trypsin作用的热力学参数, 表明它们之间的作用力主要是疏水作用和氢键, 这与分子模拟方法所得的结果是一致的.     

Pd(Ⅱ)与色氨酸、酪氨酸及苯丙氨酸相互作用的荧光光谱

当Pd(Ⅱ)与色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)及苯丙氨酸(Phe)等芳香族氨基酸相互作用时,能观察到3种氨基酸的荧光均发生猝灭. 从吸收光谱的变化,温度对猝灭作用的影响以及猝灭常数Ksv,可以判定荧光猝灭作用是由于Pd(Ⅱ)与上述氨基酸形成基态配合物而导致的静态猝灭过程. 并认为在一定浓度的Cl-存在下,Pd(Ⅱ)与氨基酸分别以N, N配位和N, O配位形成以下混配型三元配合物Pd(HR)Cl2 (Trp和Phe体系)和Pd(H2R)Cl2(Tyr体系),并推测了配合物相应的结构. 该荧光猝灭体系不仅可用于研究钯(Ⅱ)与上述芳香族氨基酸的相互作用,也可成为以氨基酸(特别是Trp)作探针高灵敏荧光猝灭法测定钯的基础.     

透明质酸酶的色氨酸残基修饰与荧光光谱研究

北五味子[Schisandra chinensis（Turcz．）Baill．]属广义木兰科植物,主产于我国东北,故又称“辽五味”,中药五味子的主要药材为北五味子的干燥果实,作为一种传统中药,五味子具有收敛固涩,益气生津,补肾宁心的功效,用于肺喘虚咳,心悸失眠诸病。     

小分子与生物大分子间非共价相互作用分析方法研究进展

对小分子与生物大分子间非共价相互作用分析方法的研究进展作了较详细的评述。重点介绍了光谱、电化学、核磁共振、质谱等方法在小分子与生物大分子间相互作用研究中的应用及进展,总结了这些分析方法的优缺点,引用文献56篇。     

溴百里酚蓝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溴百里酚蓝(BTB)与牛血清白蛋白(BSA)结合反应的光谱行为。用Stern-Volmer和Lineweaver-Burk方程分别处理试验数据,发现BSA与BTB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(2.792×105L.mol-1)、热力学参数(ΔHθ=(20.24 kJ.mol-1,ΔSθ=37.22J.K-1,ΔGθ=(31.25kJ.mol-1)与结合位点数(1.1578)。根据F rster偶极-偶极非辐射能量转移理论计算出结合位置距离212位色氨酸残基2.60nm,证明二者主要靠静电作用力结合。同时用同步荧光光谱和三维荧光光谱法探讨了BTB对BSA构象的影响,表明BTB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BTB的染色机理、毒理效应和生物学效应提供重要信息。     

具有非共价相互作用的金属酶模拟物

金属酶催化的高效性和选择性来源于第一配位环境金属催化中心和第二配位环境非共价相互作用力的协同作用。针对金属催化中心构效关系的研究已有大量报道,相比之下,有关非共价相互作用的研究尚不够充分。金属酶的非共价作用力,包括氢键、静电相互作用、范德华力和疏水相互作用等产生于第二配位环境中的氨基酸残基。阐述第二配位环境中氨基酸残基作用的首要障碍来自于复杂并难以界定的分子内和分子间的相互作用网络。制备包含非共价相互作用的金属酶模拟物是攻克这一难题行之有效的方法,它不但有利于理解非共价相互作用和金属离子之间的协同作用,而且有助于发展可应用于工业、医药、生物技术等领域的仿生催化剂。本文按照非共价弱相互作用的类型,对近期报道的典型案例进行综述。文中阐述了基于简单多齿配体,如联吡啶、三联吡啶、环胺、卟啉等,和基于超分子配体,如功能化的环糊精和杯芳烃等的金属酶模型物。在讨论模型物之前,本文对天然金属酶中的非共价相互作用简略探讨。     

荧光光谱法研究亚甲蓝与三种芳香族氨基酸的相互作用

本文运用荧光光谱法研究亚甲蓝(MB)分别与色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)三种芳香族氨基酸的相互作用。在pH 7.4 Tris-HCl缓冲溶液中,MB引起上述三种氨基酸明显的荧光猝灭现象,最大荧光猝灭波长分别位于346、303和282nm。其荧光猝灭值(F0-F)在一定范围内与MB成正比,用于测定MB具有高灵敏度。通过Stern-Volmer作图及温度的影响,表明MB与三种芳香族氨基酸之间以摩尔比1∶1形成基态复合物,均产生显著的静态猝灭,相互作用力较强,其中MB主要通过疏水作用与Trp结合,与Tyr和Phe之间的结合过程以静电作用力为主。     

荧光探针法研究色氨酸二肽与DNA的相互作用

以溴化乙锭(EB)为荧光探针,对色氨酸二肽(Trp-Trp)与小牛胸腺DNA的作用机制进行了研究,考查了酸度、离子强度及磷酸根离子对Trp-rrp与DNA相互作用的影响;结果表明,在ph 7.2的模拟体液条件下,Tro-Trp可与DNA发生相互作用;向DNA-EB体系中加入Trp-Trp时荧光逐渐减弱,这说明Trp-Trp 能与DNA发生作用.通过ScatehaId方程进一步分析发现,Trp-Trp对DNA-EB的影响表现为混合模式:一方面,Trp-Trp能中和DNA上的磷氧负离子,导致DNA链收缩,从而影响DNA的构象,使嵌入的EB从DNA中部分游离出来,荧光减弱;另一方面,Trp-Trp与EB也存在静电位点竞争.     

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.     

荧光光谱法研究磷酰化5,7-二羟基黄酮与ctDNA的相互作用

以溴化乙锭(EB)为荧光探针,研究了磷酰化5,7-二羟基黄酮与ctDNA的相互作用。实验结果表明,磷酰化5,7-二羟基黄酮与ctDNA间存在相互作用。随着温度的升高,磷酰化5,7-二羟基黄酮对ctDNA-EB体系的荧光猝灭常数降低,磷酰化5,7-二羟基黄酮可与ctDNA形成复合物,此猝灭过程为静态猝灭。根据Stern-Volmer方程,算出25℃及37℃下磷酰化5,7-二羟基黄酮对ctDNA-EB体系的荧光猝灭常数分别为Kq1=30 860 L/mol及Kq2=27 760 L/mol,并且算出它与ctDNA结合的平衡常数为KM=2.39×107L/mol。     

色氨酸荧光猝灭法测定人发稀土总量

研究了稀土元素对色氨酸的荧光猝灭效应，结果发现，在pH=11的HAc-H3BO3-H3PO4-NaOH缓冲溶液中，。各种稀土元素对色氨酸的荧光有猝灭效应，在此基础上建立了色氨酸荧光猝灭法测定稀土总量的分析新方法。稀土总量在0－50ug/25mL范围内，色氨酸荧光强度的差值与稀土总量呈现良好的线性关系，方法检出限为0．23ug/L；相对标准偏差为1．1％－2．9％；样品加标回收率为98．9％－101．2％，方法简便，灵敏度高，已用于人发样品中稀土总量测定。     

菊粉酶中色氨酸残基的化学修饰及其荧光光谱

用N-溴代琥珀酰亚胺为修饰剂, 研究菊粉酶中的Trp残基的分布及其对酶生物学功能的影响, 为进一步研究菊粉酶结构与其功能之间的关系提供了新的信息.     

Chemical Modification and Fluorescence Spectrum of Tryptophan Residues in Pullulanase

IntroductionPullulanase(E.C.3.2.1.41)is a debranchingenzyme that can hydrolyze theα-1,6glucosidic bondsin pullulan,amylopectin,andβ-limit dextrin[1].It iswidely applied to starch industry and in the manufactu-ring of malt syrup,high-purity glucose,and f…     

在不同激发波长下的单壁碳纳米管的拉曼光谱研究

采用直流电弧法制备单壁碳纳米管样品,用457.5和632.8nm两种不同的激发光分别测得单壁碳纳米管的正常拉曼光谱和共振拉曼光谱.通过理论分析得到了单壁碳纳米管的直径分布,进一步推测了其类型及结构参数;对单壁碳纳米管的正切拉伸模的成分进行了归属.在632.8nm激发波长下得到了IG/ID值随激光功率变化的曲线,认为在2.5mW时,单壁碳纳米管缺陷的结构可能发生了改变.在用457.5nm波长激发的单壁碳纳米管的拉曼光谱中,首次发现了1421cm-1的拉曼谱峰.     

Non-Covalent Interaction in Binary Thymidine/Polyamine Systems in Aqueous Solution

Results of equilibrium and NMR spectral studies have shown the formation of molecular complexes in the systems of thymidine with polyamines—ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, putrescine, 3-aza-1,5-diaminopentane, 3-aza-1,6-diaminohexane, 4-aza-1,7-diaminoheptane, spermidine, 4,8-diaza-1,11-diaminoundecane or spermine. The overall stability constants of the adducts and the equilibrium constants of their formation have been determined. Relative to adenosine or cytidine, the pH range of complex formation is shifted towards higher values, which is a consequence of a significantly higher basicity of thymine and corresponds well with the assumed model of ion-ion or ion-dipole interactions. The pH range of adduct formation is found to coincide with that in which the polyamine is protonated and the thymidine deprotonated. The -NH₃⁺ groups from polyamine and the N(3) atom from thymidine have been identified as the centers of noncovalent interactions. The stability of the molecular complexes formed in the studied systems depends on the acid-base character of the substrates and on the structure of the reacting molecules.     

Chemical Modification of Tryptophan Residues in Superoxide Dismutase from Camellia Pollen and Its Fluorescence Spectrum

The amino acid composition of the superoxide dismutase（SOD） from camellia pollen was measured and the tryptophan（Trp） residues were modified by using N-bromosuccinimide（NBS）. The results show that there are 21 Trp residues in an SOD molecule and seven of which are located on the surface of the enzyme. By researching the fluorescence spectra of the native SOD and the modified SOD, we have found that the emission wavelength of Trp is at 335 nm and the fluorescence intensity will decrease when the enzyme is modified. The results also show that potassium iodide（KI） can significantly quench the fluorescence of the native SOD, but it has a less pronounced effect on the modified enzyme. Glycerin as a surface activation reagent can stabilize the fluorescence of the modified enzyme.     

家蝇幼虫抗菌肽MDL-1的荧光特性分析

本文研究了家蝇幼虫抗菌肽MDL-1的荧光光谱和淬灭剂对内源性荧光的影响。家蝇幼虫抗菌肽MDL-1在激发波长280 nm时,其荧光光谱为酪氨酸（Tyr）残基和色氨酸（Trp）残基共同提供。结果表明,KI不能淬灭抗菌肽MDL-1的Trp残基的荧光,而丙烯酰胺（Acr）能淬灭几乎所有的Trp残基的荧光（f-0．92）;这说明,Trp残基不是位于抗菌肽分子的表面,而是位于分子的内部。     

Non-covalent Interaction of Perfluorooctanoic Acid with DNA

Health risk from exposure of perfluorochemicals to wildlife and human has been a subject of concern in many fields such as environmental ecology, toxicology, pathology and life sciences. The interactions of perfluorooctanoic acid (PFOA) with DNA were investigated by equilibrium dialysis, circular dichroism and isothermal titration calorimetry techniques under normal physiological conditions in vitro. The binding of PFOA to DNA was a non‐covalent interaction and corresponded to the Langmuir adsorption isotherm in a two‐step binding model, in which PFOA climbed along the backbones of DNA and then interacted with the homolateral bases via hydrophobic interactions. The saturation number of PFOA was calculated to be 0.64 per base‐pair of DNA. Such an interaction caused the enhancement of circular dichroism spectra of DNA at both 245 and 275 nm, indicating the change of DNA conformation. The acidic media, low electrolyte and temperature ≦35°C are comparatively more favorable for PFOA binding to DNA. This work provides a useful experimental strategy for studying the interactions of perfluorochemicals with biomacromolecules, aiming at a better understanding of the gene toxicity mechanism of perfluorochemicals.