在囊泡表面构筑人工细胞信号转导体系

摘要

本研究以生物体细胞信号转导体系为模拟原型，于特定的条件下，在人工双层膜囊泡表面通过人工合成受体特异性分子识别反应，构建了两个以酶为效应器的具有分子间通讯交流能力的人工细胞信号转导体系。 首先，采用化学合成法从十六烷基胺和十六烷基溴两种原料出发，经过取代、缩合等五步反应最终合成了阳离子型肽脂质溴化N,N-二-十六烷基-Nα-6-三甲胺基己酰-L-丙氨酰胺(N+CsAla2C16)。从盐酸吡哆醛和碘十六烷经过缩醛、取代、水解等四步反应合成了维生素B6衍生物氯化1-N-十六烷基-2-甲基-3-羟基-4-醛基-5-羟甲基吡啶(PL+C16)最终收率分别为4.75％和8.13％。 通过考察在不同pH值的缓冲液体系下PL+C16与甘氨酸、β-丙氨酸、γ-氨基丁酸(GABA)、天冬氨酸四种氨基化合物、四种PL+C16-氨基复合物与Cu2+的结合情况，确定了在pH8.00和40℃下，在N+C5Ala2C16人工细胞膜载体上以PL+C16为受体，以GABA为信号分子，以乳酸脱氢酶(LDH)为效应器，Cu2+为媒介物构筑人工细胞信号转导体系。在1.5mM N+C5Ala2C16与PL+C16摩尔比为20:1的混合囊泡表面上，当GABA浓度达到40mM时，可以通过成希夫碱反应与受体PL+C16形成复合物，进而与Cu2+形成化学计量比为2:1的金属配合物，夺取了与效应器LDH结合的Cu2+，实现了对处于囊泡表面乳酸脱氢酶的激活(相对活性提高到45％)，由此构建了一个新的以维生素B6衍生物为受体、γ-氨基酸为信号的人工细胞信号转导超分子体系。 经过取代、缩合等三步反应合成了N2,N2-2,5,8,11-四氧十二烷基二酰-二(N,N-双十六烷基-L-组氨酰胺)[TeoBis(His2C16)]，收率为51％。在pH7.00和40℃下，以N+C5Ala2C16囊泡为载体，TeoBis(His2C16)为受体，利用TeoBis(His2C16)的咪唑基可以与Cu2+形成金属离子配合物，从而阻止了Cu2+对酶的抑制，使LDH活性恢复至40.9％。当有Li+、Na+、K+、Rb+或Cs+存在时，这些碱金属离子可以结合在受体TeoBis(His2C16)开链冠醚的空穴部位，由于空间作用，使受体对Cu2+的络合作用增强，而使酶活性进一步提高，其中K+使LDH的活性恢复程度最高，至85.9％。由此初步构建了一个以带有组氨酸残基和拟冠醚的双子型肽脂质为受体的人工细胞信号转导体系。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

1文献综述

1.1细胞信号转导

1.1.1细胞信号转导的概念及发展历史

1.1.2细胞信号转导过程中的信号分子与受体

1.1.3细胞信号转导的分子途径

1.1.4细胞信号转导的意义

1.2仿生信号转导含义

1.3仿生信号转导体系的组成

1.3.1人工细胞膜载体——囊泡

1.3.2受体与信号分子

1.3.3效应器——乳酸脱氢酶

1.3.4金属离子媒介物

1.4仿生信号转导的研究概况

1.5前景与展望

1.6本研究工作的内容及意义

2肽脂质N+C5Ala2C16的人工合成

2.1引言

2.2实验药品与仪器

2.2.1实验药品

2.2.2实验仪器及器材

2.2.3溶剂的精制

2.2.4展开剂及洗液的配制

2.3肽脂质N+C5Ala2C16合成路线

2.4合成步骤

2.4.1合成双十六烷基胺

2.4.2合成BOCAla2C16

2.4.3合成BrC5Ala2C16

2.4.4合成N+C5Ala2C16

2.5 小结

3脂质PL+C16的人工合成

3.1引言

3.2实验药品与仪器

3.2.1实验药品

3.2.2实验仪器及器材

3.2.3溶剂的精制

3.2.4展开剂及洗液的配制

3.2.5制备用薄层层析板的铺制

3.3表面活性剂PL+C16的合成路线

3.4合成步骤

3.4.1合成pyridoxal monomethylacetal

3.4.2合成1-N-Hexadecyl-2-methyl-3-hydroxy-4,5-[methanoxy-(9-methoxy)methanol]pyridoxal iodine

3.4.3合成1-N-Hexadecyl-2-methyl-3-hydroxy-4,5-[methanoxy-(9-methoxy)methanol]pyridoxal chloride

3.4.4合成1-N-Hexadecyl-2-methyl-3-hydroxy-4-formyl-5-hydroxymethyl pyridoxal chloride(PL+C16)

3.5 小结

4以维生素B6衍生物为受体的人工细胞信号转导体系的构建

4.1引言

4.2实验药品与仪器

4.2.1实验药品

4.2.2实验仪器

4.3实验方法

4.3.1主要溶液的配置

4.3.2混合囊泡的制备

4.3.3电镜观察实验

4.3.4原子力显微镜观察实验

4.3.5囊泡体系吸光度的测定

4.3.6乳酸脱氢酶(LDH)活性的测定

4.4实验结果与讨论

4.4.1混合囊泡形态研究

4.4.2囊泡表面受体与信号分子复合体的形成

4.4.3受体-信号分子复合体系与Cu2+的相互作用

4.4.4缓冲液中Cu2+及信号分子对酶活性的影响

4.4.5囊泡体系中Cu2+及信号分子对酶活性的影响

4.4.6人工细胞信号转导体系效率评价

4.5小结

5以拟冠醚肽脂质为受体的人工细胞信号转导系统的构建

5.1引言

5.2实验药品与仪器

5.2.1实验药品

5.2.2实验仪器及器材

5.3实验方法

5.3.1表面活性剂TeoBis(His2C16)的合成

5.3.2囊泡的制备

5.3.3电镜观察实验

5.3.4主要溶液的配置

5.3.5乳酸脱氢酶(LDH)活性的测定

5.4实验结果与讨论

5.4.1混合囊泡形态研究

5.4.2拟冠醚肽脂质人工信号转导体系的构建及效率评价

5.5小结

结 论

参考文献

附录A核磁图谱

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢