若干中草药活性组分与几种球状蛋白质相互作用的研究

摘要

中药多是组方应用，中药的药效主要体现为方剂的药效，阐明方剂中活性组分发挥作用的物质基础，探讨其作用原理对推进中药现代化、实现中药现代化具有至关重要的意义。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。在研究药物与蛋白质相互作用的各种方法中，针对测定溶液中的蛋白质分子构象变化主要借助于多种光谱手段和技术，其中，紫外与荧光技术因灵敏度高、选择性强、用样量少、方法简便以及能提供较多的物理参数等优点，在药物与生物大分子之间的相互作用研究中已得到广泛应用；傅立叶变换红外光谱(FTIR)技术是测定蛋白质二级结构的一种强有力手段，适用于不同状态、不同浓度及不同环境中蛋白质的测定；圆二色性光谱(CD)法也是分析蛋白质二级结构的常用手段。本论文在总结前人工作的基础上，综合各种实验技术及化学信息学，主要进行了以下几方面的创新性研究： (1)选择中药活性组分中结构相近或相似的同分异构体体系作为研究对象，结合多种光谱技术以及分子模拟等多种方法进行综合性地研究了它们与不同蛋白质的相互作用； (2)将三种球状蛋白质(血清白蛋白、人免疫球蛋白和溶菌酶)作为模型蛋白，利用以上多种光谱技术定性和定量地研究了药物对蛋白质二级结构的影响； (3)应用傅立叶变换红外光谱技术(FT-IR)中的二阶导数法和曲卷积法，定量分析了不同药物与三种蛋白相互作用时，对蛋白质二级结构的影响变化；并且取得了与圆二色光谱法(CD)基本一致的结果； (4)详细研究了中药活性组分愈创木酚与两种蛋白质相互作用的荧光增强效应，并且用荧光偏振法分析了药物对蛋白质结构在分子水平上的作用情况；(5)将同步荧光光谱作为定性研究药物对蛋白质二级结构影响的依据，确定了不同药物-蛋白质体系的键合模式； (6)基于药物的荧光敏化效应，首次探讨了药物-蛋白质体系的几种物理化参数，包括电荷密度、离解常数(pKa)及量子产率的变化效应； (7)比较探讨了多种共存离子对不同药物-蛋白质体系相互作用的影响； 论文共分为五部分： 第一章：综述了植物药活性组分(主要是中药活性组分)与三种球状蛋白质(人血清白蛋白、人免疫球蛋白和溶菌酶)相互作用的研究进展，包括各种方法的应用情况。 第二章：将互为同分异构体的两种中药活性组分山姜素和豆蔻明作为研究对象，首次应用光谱法包括荧光光谱法、圆二色谱法以及红外光谱法结合计算机模拟技术对这两种黄酮类化合物与三种球型蛋白质的相互作用分别进行了详细的研究。荧光光谱淬灭法的研究结果表明，山姜素和豆蔻明与这几种蛋白之间都可以发生相互作用，而且有较强的结合；它们在不同温度对不同的蛋白相互作用的结合常数都有所差别，维持药物-蛋白质体系的作用力也不同；计算机模拟分子对接研究表明了这两种药物分别与人血清白蛋白、人免疫球蛋白的结合区域；红外光谱法及圆二色谱法定量研究了不同药物对蛋白质二级结构的影响。 第三章：首次利用光谱法与分子模拟技术相结合的方法详细研究了香豆素类化合物补骨脂素和异补骨脂素与人血清白蛋白和人免疫球蛋白的相互作用。比较不同的研究结果表明，这两种药物与蛋白之间有较强的结合，且对蛋白质的荧光有淬灭作用；红外光谱及圆二色谱数据揭示了不同药物对两种蛋白质二级结构含量的影响程度；利用荧光光谱法计算了反应的结合常数、结合位点数、热力学参数；分子对接研究表明了这两种药物分别与人血清白蛋白、人免疫球蛋白的结合区域和结合模式；同时还进行了能量转移研究。 第四章：本章研究了模拟生理条件下中药活性组分紫草素与人血清白蛋白和溶菌酶的相互作用情况。利用荧光猝灭方法、CD和FTIR技术确定了反应的结合常数、主要作用力以及紫草素对蛋白质二级结构的影响；并利用SiliconGraphicsOcatane2工作站探索了紫草素与HSA的键合模式，分子模型揭示了药物在HSA分子上的结合部位，并综合实验得到的热力学参数的结果，确定了二者间的作用力。实验结果表明：紫草素与两种球型蛋白有强的结合，结合位置与色氨酸残基间的距离r都小于7nm，说明发生了能量转移。 第五章：首次详细研究了中药活性组分愈创木酚与人血清白蛋白和人免疫球蛋白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。用荧光偏振法分析了药物对蛋白质结构在分子水平上的作用情况。此外，还利用范德霍夫方程计算了反应的热力学常数，并结合分子模拟技术确定了不同药物-蛋白质体系的作用力类型。CD与红外光谱研究表明了愈创木酚与蛋白的结合使蛋白质的结构发生了变化。此外，基于愈创木酚的荧光敏化效应，首次探讨了药物-蛋白质体系的几种物理化参数，包括电荷密度、离解常数(pKa)及量子产率的变化效应。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

第一章中药小分子与蛋白质相互作用研究进展

第二章山姜素和豆蔻明与三种球状蛋白质相互作用的研究

第三章补骨脂素和异补骨素与HSA和IgG相互作用的研究

第四章紫草素与血清白蛋白和溶菌酶相互作用的研究

第五章基于愈创木酚的荧光增敏与蛋白质相互作用的研究

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