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结合反应。
5.利用荧光猝灭法和动态光散射法测定尿素一水混合溶剂中牛血清白蛋白(BSA)与荧光
素的结合距离和BSA的流体动力学半径,并通过分析BSA和荧光素在BSA一尿素一水和荧
光素一尿素一水三元体系以及BSA一荧光素—尿素一水四元体系中荧光光谱的变化。探讨尿素与
蛋白质分子在水溶液中相互作用的机理及其对蛋白质构象的影响。结果显示,BSA的3个111
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结构域在尿素.水混合溶剂中具有不同的稳定性,其中结构域lII在尿素.水混合溶剂中是不
稳定的,而结构域I和结构域11分别在尿素浓度大于3.0和4.0t001.L-1的混合溶剂中发生去
折叠。试验发现,BSA结构域II在低于去折叠浓度的尿素一水混合溶剂中形成更为紧密的构
象,这一现象可以归因于尿素与BSA结合引起的“蛋白质粘稠效应”。
6.利用AnionPaarDMA55精密数字密度计测定了288.15,298.15和308.15K甘氨酸、
甘氨酰甘氨酸、甘氨酰甘氨酰甘氨酸在蔗糖一水混合溶剂中的密度,计算了它们的表观摩尔
体积%和极限偏摩尔体积%o,得到了其由纯水溶剂转移至混合溶剂中的迁移偏摩尔体积
△雠%o和理论水化数%。根据共球交盖模型,讨论了迁移偏摩尔体积和水化数的变化规律。
结果表明,这些模型化合物带电中心与蔗糖之间的结构相互作用对其迁移体积有正贡献,
且占主导地位。模型化合物的迁移偏摩尔体积为正值,且随着蔗糖浓度的增大而增大;理
论水化数随温度升高、蔗糖浓度的增大而减小;温度升高,极限偏摩尔体积增大.迁移偏
摩尔体积变化很小。
关键词血清白蛋自;喹诺酮药物;金属离子;蔗糖;模型化合物;荧光猝灭;三维荧光;
三维偏振荧光;动态光散射;共振瑞利散射;构像:极限偏摩尔体积;迁移偏摩尔体积。IV
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Abstract
Proteinastheessentialbiologicalmaterialinthecellshasbeenplayingmanyvitalrolesfor
allkindsofbiologicalphenomena.Ithasmanyimportantfunctionssuch弱transportationand
distribution,whosebiologicalfunctionisdependentonitsspecialstructure.Serumalbuministhe
mostabundantandthemostimportantcarrierproteininplasma.Tobeginwith,drugsfirstinteract
withserumalbumin,andthenaretransportedtodifferentpartsofthebodytotakeseffect.
Studyingtheinteractionbetweenproteinsandsmallmoleculedrugsfromthelevelofmolecules
contributestounderstandingthemetabolismandtransferofdrugsandtoprovidevaluable
informationofdrugsdesignanddevelopment.
Exploringtheinteractionmechanismsonthesebio—macromoleculeswithsmallmoleculesor
currentions,especiallyforthosetargeting-drugmolecules,atthemolecularlevelisof
suchasinterestinbiology,clinicalmedicine,medicinalchemistry,chemistry
onandetc.Thedissertationisapartof“TheStudytheInteractionofbetweenSerumAlbumin,DNAandAnticancerDrug”,a
isalsoaprojectwhichissupportedbyZhejiangNaturalScienceFoundation(No.202056),and
partof“TheStudyonThermodynamicsPropertiesunderSimulativePhysiologicalConditions”,a
projectwhichissupportedbyNationalNaturalScienceFoundation(No.20273061).Thepresent
workconsistsofthefollowing6parts.
1.Inthisdissertation,thefluorescencespectroscopyincludingsynchronousfluorescence,
three dimensionalfluorescenceandthethree-dimensionalpolarizationfluorescencecombined
withU—visibleabsorptionspectroscopy,resonanceRayleighscatteringspectroscopy,Capillary
ElectrophoresisWasusedtOinvestigatetheinteractionofserumalbuminwithseveralQuinolones
werecarriedout.durgs.Thefollowingmajorworks
2.ThebindingofLomefloxacinHydrochloride(LMFX)toHumanSerumAlbumin(HSA)
Wasinvestigatedbyspectroscopic(fluorescence
Vspectroscopy,synchronousfluorescenceand
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ultraviolet
intrinsicspectrum)techniquesunderpH=7.36in"Iris—HCIbybuffersolution.QuenchinginvestigatedinforfluorescenceofHumanSerumAlbuminLMFXwasdifferent
temperaturesbyfluorescencespectroscopy.DatawerehandledbyusingStem-Volmer,Scatchard
Lineweaver-Burkdoublereciprocalequationsanddoublelogarithmequations.Themajorforce
bgtweenthemWasobtainedbythermodynamicparameters.ItWasfoundthatnon-fluorescence
complexformedbetween
fluorescenceofLMFXandHumanSerumAlbuminresultedinthedecreaseofintrinsicinthebindingprocess.ThebindingHSA.Thusstaticquenching
bypredominatedconstantsofthecomplexformedLMFXandHSAis104~105L mol~,whichillustratedthatthe
AH,AG,ASwerecalculatedandtheircomplexismorestable.Thermodynamicparameters
rinteractionforceswererevealed.Thedistance
obtained
freebetweendonor(HSA)andacceptor(LMFX)Wasentropy(As)andnegativeisaccordingtofluorescenceresonanceenergytransfer.Negativeenergy(△G)indicatedthattheinteractionofHSAandLomefloxaeinHydrochloride
andspontaneousprocess.HydrogenbondsVanderWaalsinteractionsplayamajorrolein
HSAstabilizingthecomplex.Thespectralresultsobservedindicatedthatthebindingof
inHSAwhichLMFXtOinducedconformationalchangesmeanspolarityaroundtryptophanresidueswas
rincreasedandthehydrophobicitywasdecreased.Inaddition,thebindinginstance
whichillustratedthereisnon-radiationenergy
3.TheinteractionofFe”withis2.85nm,transferbetweenLMFXandsystemsHSA.studiedtheHSA.LMFXhasbeenusing
UV.spectroscopyfluorescencequenchingtechnologyandResonanceRayleighscatteringspectra
callTheresultsshow
enhancementofthatthebindingofFe”withHSA-LMFXthefluorescencequenchedofHSA.TheresultinasignificantRRS,andfluorescencequenchingvalues
(△Dandtheincrementsofscattered
certainintensity(卸areRayleighdirectlyproportionaltotheaconcentrationsofFe3+inarange.Resonancescattering(RRS)isnewanalyticaltechnique
andgoodselectivityinstudyingtheaggregationofdevelopedin1990s.Ithashighsensitivity
chromophoresonbiologicalmacromoleculesandtheion associationbetweentheanionsand
cations,andinstudyingthenonbondingactionofbiologicalmacromolecules,inparticular Vl
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Becauseofthesemerits,RRShasbeenused雏ausefulmethodforthestudyanddeterminationof
biologicalmacromolecules,andthisnewtechniquehaSshowedgreatadvantagesintheresearches
toofnucleieacids.Withthedevelopmentofmolecularbiology,peoplepayextensiveattentions
studyingthemodesofinteractionofsmallmoleculeswithbiologicalmacromoleculesatthe
molecularIevel.
4.Thetechnologyofthree—dimensionalfluorescencespectrometryisdevelopedandhasbeen
changeofliSAafterthebindinginteractionofthesequinolone
HSA usedtostudytheconformationdrugs(LomefloxacinHydrochloride,PefloxacinMesylate,Sparfloxacin,Gatifloxacin)with
Theresultsshowthatquinolonedrugscouldbeusednotonlythepolarityofmicroenvironment
butalsotheorganizationofmicroenvironmentbythefingerprintingcharacteristicsof
three dimensionalfluorescencespectrometry.
5.The
radiusbindingdistanceoffluoresceintobovineserumalbumin(BSA)andthehydrodynamicofBSAinurea-watermixturesweredeterminedbyafluorescencequenchingtechniqueand
todynamiclightscatteringmeaSurementsrespectively,andutilized
betweenureainvestigatetheinteractionandtheproteinanditsinfluenceontheconformationoftheproteininaqueous
thesolution,togetherwiththeanalysisofthefluorescencespectraofBSAandfluoresceinin
ternarymixturesofBSA.urea-waterandfluorescein—urea-waterandthequaternarymixturesof
BSA.flurescein.urea.water.TheresultsshowedthatthethreedomainsofBSAwereofdifferent
IIIWaSunstablestabilityinurea-watermixtures,i.e.,domainevenatalowureacontentand
domainIand11wereunfoldedaboveureaconcentrationof3.0and4.0mol L-‘respectively.
DomainIIofBSAWasfoundtobeofmorecompactconformationinthemixturesuptothe
subdenaturatingconcentrationofurea,whichWaSattributedtotheeffectof‘‘proteinstiffening'’
resultingfromthebindingwithurea.
been6.Densitiesofglyeine,glycyiglycine,triglycineinsucrose—watermixedsolventhave
me硒uredat288.15,298.15and308.15KbyAntonPaarDMA55vibrating-tubedigital
partialmolarvolumedensimeter.Theapparentmolarvolume%,limitingSo,partialmolarVlI
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volumesoftransferA仃s%ofromwatertOsucrose watermixedsolventandthehydrationnumbers
sucrose-watermixedⅣhforthemhavebeencalculated.Thetransfervolumesfromwaterto
solventandhydration
resultsshowthatanumbershavebeendiscussedintermsofthecosphereoverlapmodel.Thedominantstructuralinteractionbetweenthechargedcentersofthemodel
thetransfercompoundsandsucrosegivespositivecontributiontovolume.Thepartialmolar
sucrosevolumesoftransferofthemodelcompoundsarepositiveandincreasewithincreasing
concentrationwhilethehydrationnumbersdecreasewith
limitingpartialincreasingtemperatureandsucroseconcentration.Themolarvolumeincreaseswithincreasingtemperature,and
partialmolarvolumesoftransferdependslessontemperature.
Keywords
fluorescenceserumalbumin;quinolonesdurg;metalion;sucrose;modelcompounds;polarizationquenching:three dimensionalfluorescence;three-dimensional
fluorescence;dynamiclightscattering;ResonanceRayleighscattering;conformation;limiting
partialmolarvolume;partialmolarvolumeoftransfer;transferpartialmolarvolume.VIII
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的
研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得堂婆盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名:j钆签字吼2008年9月8日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解逝姿盘鲎有关保留、使用学位论文的规定,
有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权澎婆盘茎.可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本授权书)
…一躲坦孕?钆
签字日期:2008年9月8日
学位论文作者毕业后去向:
工作单位:.
通讯地址:浙江大学化学系浙江杭州浙大路38号导师签名:掉浩乐2008年9月8日签字日期:电话:0571.87952371邮编:310027
知识产权保护声明
本人郑重声明:我所提交答辩的学位论文,是本人在导师指导下完成的成果,该成果属于浙江大学理学院化学系,受国家知识产权法保护。在学期间与毕业后以任何形式公开发表论文或申请专利,均需由导师作为通讯联系人,未经导师的书面许可,本人不得以任何方式,以任何其它单位作全部和局部署名公布学位论文成果。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。
…一签名d子凡日期:p刃孑年罗月/夕日
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致谢
本博士论文终于在2008北京奥运开幕之前完成!在此首先我谨向导师林瑞森教授表示最诚挚的敬意和最衷心的感谢!在本论文的选题,实验和撰写过程中是林老师为我指点迷津,开拓思路,使得研究工作能够顺利完成.在繁重的工作、学习和生活的压力下是林老师不懈的支持和细心的指导,使我得以坚持完成本论文.林老师渊博的学识、忘我的工作态度、老当益壮的进取精神和平易近人的人格魅力,将是学生终生学*-7的榜样.同时特别感谢师母对我生活上的关心和照顾.祝老师闺家幸福,身体健康!
感谢课题组许莉、郭永胜、方文军、雷群芳和厉刚等老师对我热心关怀和无私帮助.感谢实验室的师兄弟姐妹:林贵梅、马林、王旭、刘春丽、徐南、王泽、周西朋、孙海云、赵祖亮、余金花、秦振伟、苏晓辉、邢燕、李丹、蔡尚立、屈啸声、邱晓梅、谢文杰、郑
感谢浙江大学本科生曹建、丁炜、杨怿、李火明,胡林义和费佳谦等同学参与的部分感谢浙江教育学院邵爽教授、朱妙琴教授,浙江师范大学陈建荣教授等的鼎立相助!感谢浙江大学王彦广教授、浙江林学院郭明教授部分药品的慷慨惠赠!
感谢化学系各位领导和同仁,及研究生院领导对我工作学习的关心和支持!
感谢浙江省自然科学基金资助项目(No.202056)和国家自然科学基金项目感谢相关领域的诸多前辈们的工作积累和创造,这些工作积累和创造为本论文工作的开展提供了基础和灵感。
感谢我的父母、我的丈夫和儿子,在漫长的求学生涯中是他们给予我生活和学业上的理解、鼓励和支持,是他们的爱支撑着我克服困难,最终完成学业.
最后,感谢所有关爱支持我的人,祝愿大家工作顺利、生活幸福!
谨以此文呈给正在化疗的、快乐坚强的、给过我许多无私帮助的、貅躺一剥乱黜和舭舰版艨{乏孕风l
丫浙江大学博士学位论文第一章生物大分子引、分子相互作用研究概述
第一章生物大分子与小分子相互作用研究概述1.1研究背景
蛋白质和核酸都是重要的生物大分子,它们可与许多外源性小分子、离子结合形成较复杂的复合物,如果外源性小分子药物进入体内,只有经转运到达靶部位才能发挥生物学效应。一般说来,药物小分子与靶部位的生物大分子作用后,将使后者发生变化,由于这种变化而引起一系列生物体内的物理变化或化学变化,最终体现为效应。因而药物的效应可以简单地理解为机体对外源性小分子与生物大分子相互作用的整体应答【l】。根据外源性小分子在体内的转运、吸收和分布,与外源性小分子相匹配的生物大分子(受体、靶点或作用部位)的状态,药物.蛋白结合的体外模型,结合的紧密程度、结合部位、结合力、结合数,及所导致的后果,可以设计出选择性高、作用强、毒副作用小的靶向药物。因而,研究生物大分子与小分子的相互作用对于了解生物大分子的结构与功能,探索超分子体系的化学本质,指导药物设计与合成等都有重要的意义。目前,以蛋白质为作用靶‘2】和以核酸为作用靶的药物设计【3.51是药物化学和生命科学的前沿研究课题。
1.2生物大分子和小分子
1.2.1血清白蛋白
蛋白质是一切生物体的重要组成部分,在生物体内占有非常重要的地位。蛋白质也是生命活动的物质基础,它参与了几乎所有的生命活动过程。生物体内发生的催化作用、代谢过程、免疫作用、物质转运、信息传递、运动和生物调控等,都有蛋白质的直接参与并起着极其重要的作用。没有蛋白质,DNA的复制、信息的转承、遗传密码的翻译等都无从谈起。总之,蛋白质是生物体形
鼍F
7浙江大学博士学位论文第一章生物大分子与小分子相互作用研究概述态结构和生命活动所依赖的物质基础。
蛋白质种类繁多,化学结构极其复杂。人们根据长期研究蛋白质结构的结果,已确认蛋白质的结构有不同的层次,一般将其分为一级结构、二级结构、三级结构及四级结构。蛋白质的一级结构是最稳定、最基本的结构,是氨基酸通过肽键结合的。在一级结构的长链中,存在不同的基团如一H,一C=O,一NH2,--COOH,一R等等。它们之间相互作用则形成分子的立体结构。这种分子中原子团间非键合的相互作用,要比共价键弱得多,称为次级键,主要有氢键、疏水作用、盐键、VanderWaals力等,如图1.1所示。
a.saltbondb.hydrogenbondc.hydrophobieforced.VanderWaals
图1.1蛋白质次级键
Figure1.1Thesecondarybondinprotein
蛋白质的二级结构是指a螺旋、13折叠、p转角和无规则卷曲等这些主链结构单元在蛋白质分子中的各种具体组成情况。蛋白质的三级结构涉及蛋白质分子或亚基内所有原子的空间排布,是多肽链折叠、卷曲的最终状态。无论蛋白质空间结构多么复杂,总是由各种二级结构单元以各种连接方式结合成较大的折叠单位,乃至更大的结构域组成的。蛋白质的四级结构是涉及寡聚体蛋白质中各亚基的空间排布及各亚基间的相互作用,不包括亚基内部的空间结构。
蛋白质具有较高的稳定性,但是在环境条件改变时,如温度升高,pH极端变化,引入有机溶剂及尿素等时,均可使蛋白的紧密构象松懈,长肽链伸展成2
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了浙江大学博士学位论文第一章生物大分子与小分子相互作用研究概述无规则卷曲状态,无论是肽链主体或其侧链的各种链连接键又可以自由旋转。因此,蛋自质变性通常是指不涉及肽链一级结构断裂,而是指各种次级键乃至二硫键破坏,导致蛋白质构象(包括二、三、四级结构)变化的过程。
血清白蛋白是球状蛋白质。它在水介质的环境中紧密包装,如同分子结晶,内部有一个富含疏水性侧链残基组成的疏水核心,使分子表面减少,同时通过分子内氢键形成,使其具有比较紧密而稳定的内部结构,带有亲水基团的残基则易于分散在分子表面,与环境中介质接触,以维持蛋白质的亲水特征。
血清白蛋白是血浆中含量最丰富的载体蛋tjt61,它能与许多内源及外源性化合物结合,从而起到重要的存储和转运作用。这些化合物可以是有机化合物,如脂肪酸、溶血卵磷脂、胆红素、色氨酸、甲状腺素、药物、染料、甾族化合物等,也可以是无机离子[71。而药物进入人体后,要通过血浆的贮存与运输,达到受体部位,进而发生药理作用。相对于其它生物大分子而言,血清白蛋白(SerumAlbumin)来源广泛,尤其是人血清白蛋白(HumanSerumAlbumin,HSA)和牛血清白蛋白(BovineSerumAlbumin,BSA),它们分子结构信息确知,因此在蛋白质与药物等小分子化合物相互作用的研究中,HSA和BSA往往作为研究对象【引。
Carter等人…4】运用X.射线晶体衍射方法测定了HSA和BSA的三维结构。HSA是一条含585个氨基酸残基的多肽链,包括17对二硫键,BSA分子是由582个氨基酸残基所形成‘7】;它们在肽链的第34位有一个自由巯基【15】,该自由巯基对所有的离子都有高度亲和力,尤其对阳离子,因此能与许多金属离子如Cu2+.Ni2+等结合,这些在生理及临床上均有重要意义;其类球状高级结构可分成3个结构域(Domain),从N.端开始依次为DomainI、DomainII和DomainlII,这些结构域主要由a.螺旋体反向平行形成;每个域又由槽口相对(groovestowardseachother)的两个疏水性亚域(subdomainA和subdomainB)空腔形成。除此之外,HSA和BSA分子内还有诸如B.折叠、转角以及无规卷曲等二级结构类型。图1.2为HSA结构域示意图f11.131,表1.1列出了HSA和BSA一级结构的氨基酸残基组成[11-13】。3
丫*蹦壮≠∞£㈣m”“嵴}相i彻"撇HSA和BSA相比.结构和生理功能非常相似,二者最为显著的差别在于:HSA分子只有1个色氨酸(Trp),在氨基酸序列中位于第214位,处于uA亚域:而BSA分子中有2个Tip(Trp”4和Trp2”),TrpⅢ处于IA亚域,此区域靠近BSA分子表面,T砸Ⅲ处于11A亚域,此区域位于BSA分子内部,Trpx“参加了IlA和IIIA疏水腔的界面形成,该处疏水腔在结合药物的过程中起了主要的作用【旧。研究发现,水溶液中BSA分子之间存在快速可逆自聚【17,t81可形成
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少量的BSA二聚体。第一章生物大分子钏、分子相互作用研究概述
尽管血清白蛋白是血浆蛋白中被研究得最多最早的蛋白质,积累了丰富的资料,但有关白蛋白的结构(构象)及它与许多化合物的连接情况包括结合部位、结合方式及竞争作用等,目前尚未完全阐明,故有关蛋白质的研究仍是被广泛注目的课题。
1.Z.ZD—A
DNA是由数量极其庞大的四种脱氧核糖核苷酸,通过3’,5’.磷酸二酯键连接起来的多聚体。组成DNA的碱基有四种,分别是A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶),4种碱基A和T,G和C通过氢键互相配对。
。DNA的结构有一级、二级和三级结构。DNA的一级结构就是指这四种脱氧核苷酸在分子中的单链排列顺序。DNA的一级结构决定了它携带的信息和行使的功能。DNA的二级结构是指DNA的双螺旋结构。维持DNA二级结构稳定的因素包括(1)DNA中A.T与G.C间特定的碱基配对之间的氢键;(2)碱基对之间在垂直方向上的碱基堆积力,这是比较主要的力;(3)来自磷酸基上的负电荷碱与介质中的阳离子之间的静电作用力Il卅。
DNA的三级结构是指DNA双螺旋的进一步扭曲形成的构象型式。包括线形双链中可能有的扭转和超螺旋、多重螺旋,分子内单链形成的环以及环状DNA中诸如结、超螺旋和连环之类的各种拓扑学状态120]。
由于磷酸和碱基的排列中可以形成各种扭转角度和各种碱基排列方式,这就产生不同的A ̄D,Z等构型。不同构型的DNA的外形螺旋直径螺旋方向大沟和小沟的大小深浅等均不同,因此同一化合物与之键合的方式也会不同【20】。
在生物体内,绝大部分有活性的DNA通常认为是以B—DNA形式存在的,如图1.3,能与靶向药物分子发生相互结合作用而诱发很多生物效应。DNA与靶向药物分子之间的相互作用主要有非共价键作用、共价键作用和剪切作用三种。靶向药物分子与DNA结合的部位是DNA的碱基、磷酸骨架和戊糖环。DNA由平行的碱基、聚阴离子磷酸骨架以及大沟和小沟组成了靶向药物分子识别的位5