生物大分子与小分子相互作用研究

浙江大学理学院

博士学位论文

生物大分子与小分子相互作用研究

姓名：边平凤

申请学位级别：博士

专业：物理化学

指导教师：林瑞森

20080725

丫浙江大学博士学位论文

摘要

蛋白质是细胞内重要的生物大分子、功能分子，它具有运载和储存功能，其生物功能

与其特定结构密切相关，在所有的生命过程中起着关键的作用。血清白蛋白是血浆中含量

最丰富的重要载体蛋白，药物进入血浆后，首先与血清白蛋白结合，然后再被运送到身体

的各部位发挥药效。从分子水平上研究血清蛋白与药物小分子的相互作用，有助于了解药

物的转运和代谢过程，可以为高活性药物小分子的设计与开发提供有价值的信息。

在分子水平上阐明这些生物大分子与小分子、离子，特别是靶向药物分子的相互作用，

是当前生命科学、临床医学、药物化学及化学等许多领域的热门研究课题。本论文是浙江

省自然科学基金资助项目（Ｎｏ．２０２０５６）“抗癌药物与血清白蛋白、ＤＮＡ的相互作用研究”

和国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．２０２７３０６１）“氨基酸在模拟体液中的热力学性质研究”

的部分工作，其主要内容由以下几部分工作组成：

１．综合应用多种方法研究了血清蛋白与喹诺酮类药物的结合反应及作用机制，研究方

法文中得到了进一步的拓展。在研究方法上分别应用了紫外光谱法、荧光光谱法、同步荧

光光谱法、三维荧光光谱法、三维偏振荧光光谱法、共振Ｒａｙｌｅｉｇｈ散射法及毛细管电泳法，

从不同角度对所涉及体系进行研究，充分发挥了每种方法的优势。各方法相互补充、相互

印证，较全面反应了喹诺酮药物与所研究靶标生物大分子的结合反应。

２．利用紫外．可见吸收光谱、荧光猝灭光谱和同步荧光光谱等技术，研究了ｐＨ＝７．３６

的Ｔｆｉｓ．ＨＣＩ缓冲溶液中盐酸洛美沙星（ＬＭＦＸ）与人血清白蛋白ＯｄＳＡ）的相互作用，研究了不

同温度下ＬＭＦＸ与ＨＳＡ的猝灭情况，分别用Ｓｔｅｍ．Ｖｏｌｍｅｒ方程和Ｓｃａｔｃｈａｒｄ法、Ｌｉｎｅｗｅａｖｅｒ－

Ｂｕｒｋ双倒数方程、双对数方程等模型进行处理，并利用热力学公式推导了两者之间的相互

作用力。研究表明，在实验浓度范围内和３００、３１０Ｋ温度下，ＬＭＦＸ与ＨＳＡ可相互作用形

成复合物；荧光猝灭作用符合静态猝灭作用特征；并得到了相互作用的相关参数，结合常

数际为１０４～１０５Ｌ ｍｏｉ～，说明ＨＳＡ对该药物有中等强度的亲和性；结合位点数大于１，因ｌｌ

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而ＬＭＦＸ可被人血清白蛋白贮存和运输。其中该结合反应用双对数方程处理，线性吻合更

好，得到ＡＣ，＜０，ＡＨ＜０，ＡＳ＜０，故盐酸洛美沙星与ＨＳＡ之间的作用主要是氢键或者范德华

力作用，且反应能自发进行。此外，ＬＭＦＸ会导致人血清蛋白色氨酸残基附近微环境极性

增加，疏水性略有降低，使得人血清白蛋白的肽链伸展。根据ＦＯｓｔｅｒ偶极一偶极非辐射能量

转移原理，计算得到ＨＳＡ中色氨酸残基与已结合的盐酸洛美沙星分子间的距离为２．８５ｎｍ，

小于７ｒｉｍ，符合能量转移理论，说明在盐酸洛美沙星与ＨＳＡ之间发生了能量转移。

３．用荧光光谱法、共振Ｒａｙｌｅｉｇｈ散射研究了金属离子对ＨＡＳ．ＬＭＦＸ间结合反应的影

响，Ｆｅｐ会改变ＬＭＦＸ药物与ＨＳＡ结合体的构象，促使共振Ｒａｙｌｅｉｇｈ散射强度明显增大。

结果表明，Ｆｅ”能和ＬＭＦＸ与ＨＳＡ结合，引起荧光猝灭，共振瑞利散射强度大大增强，其

荧光猝灭程度（ａＦ）ＰＡ及ＲＲＳ增强的程度（ａｔ（ＲＲＳ））均与Ｆｅ３＋的浓度成正比，反应具有高灵敏

度。共振Ｒａｙｌｅｉｇｈ散射技术是二十世纪九十年代发展起来的一种分析技术，由于其在研究

生色团与生物大分子的聚集作用以及具有相反电荷的离子之间的离子缔合作用时显示出高

的灵敏度和选择性，特别是对于生物大分子的一些非键合作用特别敏感，而成为生物大分

子的测定和表征的一种非常有用的技术。

４．利用三维荧光、三维偏振荧光光谱技术研究了人血清白蛋白（ＨＳＡ）与盐酸洛美沙星

（ＬＭＦＸ）、甲磺酸培氟沙星（ＰＦＬＸ）、司帕沙星（ＳＰＦＸ）和加替沙星（ＧＴＦＸ）四种喹诺酮药物非共

价结合作用前后自身荧光强度、偏振度Ｐ以及各向异性值，的变化，及对其构象的影响。

由相应的荧光指纹图谱得到的荧光峰位置、荧光强度、Ｓｔｏｋｅｓ位移等指纹信息，说明ＨＳＡ

的色氨酸残基处于蛋白质内部的疏水区域，所处周围微区环境性质由于药物分子的插入引

起较大的变化，极性明显增强，从而导致ＨＳＡ构象的改变，引起其三维荧光光谱发生较大

的变化，荧光峰红移，Ｓｔｏｋｅｓ位移增大，荧光强度降低；同时，由相互作用后的荧光偏振度

Ｐ及各向异性，．的增大，定量地证明ＨＳＡ与喹诺酮药物之间确实发生了相互 …… 此处隐藏：12334字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……