几种中草药活性成分与蛋白质相互作用的研究

论文摘要

蛋白质是生命科学的重要研究对象,从细胞分裂到细胞运动,从代谢到免疫,已知的生物功能没有一个是离开蛋白质能实现的。而作为药物的一种非常重要的运输载体,蛋白质与药物的相互作用不仅影响药物在体内分布,而且还影响药物在体内的代谢与排泄方式;从药物的有效性来看,仅仅是未与蛋白质发生作用的部分具有生物活性,而且药物的药代动力学行为很大程度依赖于键合现象,因此研究药物与蛋白质的相互作用已成为生命科学、化学和临床医学研究领域的重要研究课题之一。本文在总结前人工作的基础上,利用荧光光谱、紫外-可见光谱及红外光谱技术对一些中药活性成分与血清白蛋白和溶菌酶的相互作用进行了研究,从分子水平上阐明此中药活性成分与蛋白的作用机制,以期为新药的设计与合成提供理论指导。论文共分为六个部分,主要结论总结如下:1.简要概述和总结了国内外药物小分子-生物大分子相互作用的研究现状,并着重叙述了荧光光谱法、紫外-可见分光光度法及红外光谱技术在本研究领域的应用情况,为本论文的展开铺垫了理论依据。2.应用荧光光谱、紫外-可见光谱技术研究了生理酸度（pH=7.4）条件下橙皮苷或淫羊藿苷与溶菌酶的相互作用。研究发现,橙皮苷或淫羊藿苷对溶菌酶内源性荧光产生强烈的猝灭作用,测定了不同温度下橙皮苷或淫羊藿苷与溶菌酶反应的猝灭常数,得出橙皮苷对溶菌酶的荧光猝灭过程为动态猝灭,淫羊藿苷对溶菌酶的荧光产生静态和动态并存的复合猝灭方式。反应的热力学参数表明,橙皮苷与溶菌酶的作用力是以疏水作用为主,而淫羊藿苷与溶菌酶的作用力主要是静电引力;同步荧光、三维荧光研究表明橙皮苷、淫羊藿苷能够使溶菌酶的构象发生变化。3.将结构相似的三种黄酮小分子白杨素、芹菜素和桑色素作为研究对象,应用紫外-可见光谱、共振Payleigh散射光谱、荧光偏振光谱、同步荧光光谱等对这三种黄酮类化合物与牛血清白蛋白（BSA）的相互作用分别进行了系统的研究,探讨了与BSA作用过程中由药物分子结构变化所体现的构效关系。研究结果表明,药物小分子结构的变化,对其与蛋白质相互作用产生影响。对三种黄酮小分子而言,分子结构中的C4’-OH、C2’-OH、C3-OH可能分别是与BSA分子间结合的作用基团,它们对药物-BSA相互作用过程具有促进或阻碍作用。4.考察了具有生理活性意义的4种金属离子Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+对三种黄酮小分子-BSA结合过程的影响,研究了其在中药小分子-BSA相互作用过程中表现出的生物无机化学效应。5.探讨了其它典型来源和用途的4种外加剂如:碘、亚硝酸钠、葡萄糖及维生素C对三种黄酮小分子-BSA结合作用的影响及可能的参与方式,初步归纳了外加剂对中药小分子-BSA相互作用过程的扰动方式和可能的扰动机制。6.详细研究了中药活性成分牛蒡苷与人血清白蛋白（HSA）和溶菌酶相互作用的荧光增强效应,并测定了不同温度下的结合常数;应用荧光偏振技术分析了药物与蛋白质的作用情况;利用范德霍夫方程计算了反应的热力学参数,确定了不同药物-蛋白质体系的作用力类型;同步荧光光谱、三维荧光光谱及傅立叶红外光谱表明,牛蒡苷与蛋白质的结合使蛋白质的结构发生了变化;此外,探讨了阴阳离子对药物-蛋白结合常数的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 缩写符号与代号
• 第1章 中草药活性成分与蛋白质相互作用概述
• 1.1 引言
• 1.2 中药药效成分研究与中药现代化
• 1.2.1 中药药效成分研究的现状与问题
• 1.2.1.1 中药多成分论研究模式的优势
• 1.2.1.2 中药多成分论研究模式的困惑
• 1.2.2 中药现代化
• 1.2.2.1 中药现代化研究的新模式
• 1.2.2.2 中药现代化研究应包含的内容
• 1.3 蛋白质结构的基本信息
• 1.3.1 蛋白质的分子结构
• 1.3.1.1 蛋白质的一级结构
• 1.3.1.2 蛋白质的二级结构
• 1.3.1.3 蛋白质的三级结构
• 1.3.1.4 蛋白质的四级结构
• 1.3.2 维持蛋白质分子结构的作用力
• 1.4 血清白蛋白
• 1.5 溶菌酶
• 1.5.1 溶菌酶的结构和性质
• 1.5.2 溶菌酶的活性与活性部位
• 1.6 药物与蛋白质相互作用的研究方法
• 1.6.1 荧光光谱法
• 1.6.1.1 荧光猝灭法
• 1.6.1.2 荧光增强法
• 1.6.1.3 荧光偏振
• 1.6.1.4 同步荧光
• 1.6.1.5 三维荧光
• 1.6.2 紫外-可见光谱法
• 1.6.3 平衡透析法
• 1.6.4 圆二色谱法
• 1.6.5 红外光谱法
• 1.6.6 核磁共振
• 1.6.7 电化学方法
• 1.6.8 瑞利共振散射技术
• 1.6.9 其它方法
• 1.7 药物与蛋白质相互作用的信息
• 1.7.1 猝灭类型
• 1.7.2 结合模式
• 1.7.3 结合常数和结合位点数的确定
• 1.7.4 结合距离的测定
• 1.7.5 相互作用力类型
• 1.7.6 药物分子与蛋白质结合部位的确定
• 1.7.7 药物分子结构与药物-蛋白相互作用的构效关系
• 1.7.8 蛋白质构象的变化
• 1.8 中草药活性成分与蛋白质作用的研究现状及展望
• 1.9 课题来源和选题意义
• 1.9.1 课题来源
• 1.9.2 选题意义
• 参考文献
• 第2章 荧光法研究橙皮苷、淫羊藿苷与溶菌酶的相互作用
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要仪器与试剂
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 橙皮苷、淫羊藿苷对溶菌酶荧光光谱的影响
• 2.3.2 荧光猝灭机理
• 2.3.3 橙皮苷、淫羊藿苷与溶菌酶的紫外可见吸收光谱
• 2.3.4 橙皮苷、淫羊藿苷与溶菌酶之间的作用力类型
• 2.3.5 结合位置的求取
• 2.3.6 橙皮苷或淫羊藿苷对溶菌酶构象的影响
• 2.3.7 金属离子对橙皮苷或淫羊藿苷与溶菌酶作用的影响
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第3章 三种黄酮小分子与牛血清白蛋白相互作用的信息体系及构效关系研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要仪器与试剂
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 三种黄酮小分子与BSA相互作用的光谱信息
• 3.3.1 紫外-可见吸收光谱
• 3.3.2 共振瑞利光谱
• 3.3.3 荧光猝灭光谱及猝灭机理
• 3.3.4 结合常数和结合位点数的求取
• 3.3.5 作用力类型的确定
• 3.3.6 结合距离求取
• 3.3.7 BSA构象的变化
• 3.4 三种黄酮小分子与BSA相互作用的构效关系
• 3.4.1 三种黄酮小分子对BSA内源荧光猝灭的构效关系
• 3.4.2 黄酮小分子-BSA复合物稳定性的构效关系
• 3.4.3 黄酮小分子与BSA结合位点数的构效关系
• 3.4.4 黄酮小分子与BSA结合空间距离的构效关系
• 3.4.5 黄酮小分子与能量转移效率的构效关系
• 3.4.6 黄酮小分子与BSA分子间作用力类型的构效关系
• 3.4.7 黄酮小分子诱导BSA分子结构变化的特征
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第4章 金属离子对三种黄酮小分子与BSA相互作用的影响
• 4.1 引言
• 4.2 金属离子存在下三种黄酮小分子与BSA的作用信息
• 4.2.1 内源荧光猝灭
• 4.2.2 结合常数和结合位点数
• 4.2.3 相互作用力类型
• 4.2.4 BSA分子构象变化
• 2+的可能参与方式'>4.2.5 金属离子Me²⁺的可能参与方式
• 2+三元复合物的可能结构'>4.2.6 药物-BSA-Me²⁺三元复合物的可能结构
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 第5章 外加剂对三种黄酮小分子与BSA作用的扰动机制
• 5.1 引言
• 5.2 外加剂存在下三种黄酮小分子与BSA的作用信息
• 5.2.1 内源荧光猝灭
• 5.2.2 猝灭常数及猝灭类型
• 5.2.3 结合常数及结合位点数
• 5.2.4 热力学参数及作用力类型
• 5.2.5 BSA分子构象的变化
• 5.2.6 外加剂对药物-BSA相互作用的可能影响机制
• 5.2.6.1 离子架桥作用
• 5.2.6.2 葡萄糖或VC的影响
• 5.2.6.3 亚硝酸钠的影响
• 5.3 本章小结
• 参考文献
• 第6章 牛蒡苷的荧光增敏及其对蛋白质的分子识别
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 主要仪器与试剂
• 6.2.2 实验方法
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 牛蒡苷与HSA和LYS相互作用的荧光光谱
• 6.3.2 牛蒡苷与HSA和LYS相互作用的紫外吸收光谱
• 6.3.3 牛蒡苷与HSA和LYS作用的共振瑞利散射光谱
• 6.3.4 牛蒡苷与HSA和LYS作用的荧光偏振研究
• 6.3.5 牛蒡苷与HSA和LYS键合的结合常数
• 6.3.6 键合模式的确定
• 6.3.7 牛蒡苷对HSA和LYS二级结构的影响
• 6.3.8 阴阳离子存在下对牛蒡苷-蛋白体系的影响
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 攻读硕士期间的研究成果
• 致谢