多光谱技术结合分子模拟研究头孢唑林和头孢曲松与人血清白蛋白的相互作用

头孢唑林(CFZ)属第一代β-内酰胺类半合成头孢菌素,对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有较强的抗菌作用。头孢曲松(CRO)属第三代β-内酰胺类广谱抗生素,对敏感致病菌导致的疾病及手术后期感染预防有一定作用。人血清白蛋白(HSA)作为生物体内循环系统中含量最丰富的蛋白质,可以与多种内源性和外源性化合物可逆性结合,起到储存和转运的作用。因此,研究CFZ和CRO与HSA的相互作用对了解CFZ和CRO的药代动力学行为具有重要意义。在模拟生理条件下,采用多种光谱法和分子对接技术研究CFZ和CRO与HSA的相互作用。结果表明,在298和310 K条件下,CFZ和CRO与HSA分别形成复合物导致内源荧光猝灭,猝灭机制均为静态猝灭。在消除内滤光影响下,HSA-CFZ和HSA-CRO体系的猝灭常数(K_SV)和结合常数(K_a)均随着温度的升高而降低,结合位点数约为1。根据Fster能量转移定律,CFZ和CRO与HSA结合距离分别为2.41和1.40 nm。希尔系数(n_H)值小于1,表明CFZ和CRO分别与HSA结合后存在药物间负协同作用。热力学参数(ΔH_HSA-CFZ=-22.67 kJ·mol-1, ΔH_HSA-CRO=-39.56 kJ·mol-1, ΔS_HSA-CFZ=-4.90 J·mol-1·K-1, ΔS_HSA-CRO=-37.28 J·mol-1·K-1) 揭示,CFZ和CRO能自发地通过氢键和范德华力与HSA相结合。三维荧光光谱和圆二色谱法(CD)显示CFZ和CRO使HSA的微环境和构象发生改变。分子对接技术显示CFZ和CRO均结合在HSA的site Ⅰ结合位点上,与取代实验结果一致。本研究有助于了解CFZ和CRO在机体内的作用机制及对HSA结构和功能的影响。     

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。