五種黃酮類化合物與牛血清白蛋白相互作用及金屬離子和酒精的影響研究.pdf

1、生物高分子中一些功能基對藥物小分子具有絡(luò)合作用,藥物還因兩者間的動態(tài)平衡而保持了一定的濃度,達到低毒、高效和緩釋的作用。將小分子藥物結(jié)合在生物高分子載體上,在血液中的停留時間將加長,使藥物能夠控制釋放,達到長效性。
　　 血清白蛋白是一種典型生物高分子,其重要作用之一就是在體內(nèi)作為藥物的載體,起到運輸作用,負(fù)載各種內(nèi)源性和外源性小分子(包括藥物分子)到各定向器官。蛋白質(zhì)與藥物的相互作用不僅影響藥物在體內(nèi)的分布,而且對人體的新陳代

2、謝也起到很大的作用。因此,兩者的結(jié)合研究對理解生物大分子的結(jié)構(gòu)及功能,和某些生理過程有很大幫助。
　　 目的:在分子水平上研究了五種黃酮類活性成分(藥物小分子)與牛血清白蛋白(BSA)在生理pH值條件下的相互作用,研究了蛋白質(zhì)內(nèi)源熒光的猝滅、結(jié)構(gòu)特征的變化、藥物小分子與蛋白質(zhì)相互作用過程中的信息變化以及酒精與外源或內(nèi)源金屬離子等干擾物質(zhì)對藥物分子-蛋白質(zhì)相互作用過程產(chǎn)生的影響。不僅對了解藥物分子在體內(nèi)的運輸、代謝、藥用機理以及蛋

3、白質(zhì)構(gòu)象具有重要的意義,而且對藥物分子設(shè)計、合成及新藥的篩選具有重要的指導(dǎo)意義。
　　 方法:
　　 1、采用紫外-可見分光光度法、熒光光譜法,在生理條件下(pH=7.4)研究了香菊中的五種有效成分木犀草素(Luteolin)、木犀草苷(Luteloin-7-o-β-D-glucoside)、金合歡素(Acacetin)、金合歡苷(Acacetin-7-o-β-D-glucoside)、芹菜素(Apigenin)在不同溫

4、度下(298 K、303 K、310 K)分別與牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin,BSA)的相互結(jié)合反應(yīng)。計算了相應(yīng)的黃酮-蛋白質(zhì)的猝滅常數(shù)、結(jié)合常數(shù)和結(jié)合位點數(shù)以及相應(yīng)的熱力學(xué)參數(shù)△H,△G及△S,依據(jù)F(o)ster's非輻射能量轉(zhuǎn)移理論,計算了授體-受體間的結(jié)合距離,并同時用吸收光譜和同步熒光研究了黃酮類化合物對牛血清白蛋白構(gòu)象的影響。
　　 2、應(yīng)用熒光光譜法,在黃酮類化合物與BSA的反應(yīng)體系中加入

5、一定濃度的金屬離子溶液,在不同溫度下(298 K、310 K),測定金屬離子Mn2+、Sr2+、Co2+、Ni2+對黃酮類化合物與BSA相互作用(如熒光猝滅機理、結(jié)合常數(shù)、結(jié)合位點數(shù)、作用力類型、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等)的影響情況。
　　 3、應(yīng)用熒光光譜法,以我國現(xiàn)行交通法規(guī)為依據(jù),在黃酮類化合物與BSA的反應(yīng)體系中加入一定量的酒精溶液,使其濃度達到酒后及醉酒駕駛者的血液中的酒精濃度,在310 K時,考察酒精對黃酮類化合物與BSA相互作

6、用(結(jié)合常數(shù)、結(jié)合位點數(shù))的影響。
　　 結(jié)果:
　　 1、木犀草素、木犀草苷、金合歡素、金合歡苷、芹菜素與牛血清白蛋白有較強的結(jié)合,使BSA的內(nèi)源熒光發(fā)生猝滅,是隨著溫度的升高,猝滅常數(shù)相應(yīng)降低的靜態(tài)猝滅過程。五種黃酮類化合物都能與BSA形成1:1復(fù)合物;在298 K時,結(jié)合常數(shù)KA分別為1.17×106、7.62×105、1.34×106、4.99×104、2.54×105 L·mol-1;303 K時,結(jié)合常數(shù)分別

7、為7.20×104、8.47×104、2.61×105、1.77×104、1.66×105 L·mol-1;310 K時分別為2.62×103、8.53×104、2.26×104、1.32×104、1.5×105 L·mol-1。根據(jù)相應(yīng)的熱力學(xué)參數(shù)△H＞0,△G＜0及△S＞0得出,與BSA分子間主要的結(jié)合作用力都為疏水作用力;它們與BSA的結(jié)合距離分別是3.60、4.16、4.29、4.07、3.80nm,都能與BSA之間發(fā)生能量轉(zhuǎn)移

8、,并使BSA的構(gòu)象發(fā)生了變化。
　　 2、金屬離子Mn2+、Sr2+、Co2+、Ni2+使五種黃酮類化合物與BSA的結(jié)合常數(shù)發(fā)生了不同程度的改變。298 K時,Co2+對木犀草素、木犀草苷、金合歡素及金合歡苷的影響最明顯,KA分別從1.17×106、7.62×105、1.34×106、0.50×105 L·mol-1增加到26.49×106、26.77×105、6.64×106、5.48×105L·mol-1,Sr2+對芹菜素的

9、影響最顯著,KA從2.54×105增加到了41.57×105L·mol-1;在310 K時,金屬離子不同程度的增加了木犀草素、木犀草苷及金合歡苷與BSA的結(jié)合常數(shù),其中Ni2+對木犀草素與BSA的結(jié)合常數(shù)的影響最顯著,KA從0.03增加到了55.59×105 L·mol-1;卻減弱了金合歡素及芹菜素與BSA的結(jié)合常數(shù),其中Mn2+使芹菜素與BSA的結(jié)合常數(shù)降低地最顯著,KA從1.60降低到0.06×105 L·mol-1。金屬離子并沒有

10、改變黃酮與BSA分子間的結(jié)合作用力,使黃酮類化合物對BSA的猝滅機理發(fā)生了不同的改變。Men+-Flavone-BSA三元體系中色氨酸殘基的同步熒光峰位置的變化規(guī)律與Flavone-BSA二元體系的相反,熒光峰位置發(fā)生了輕微的紅移,說明金屬離子的參與對BSA同步熒光光譜特征有顯著影響,金屬離子的存在加劇了BSA結(jié)構(gòu)的變化。
　　 3、酒精(0.4 mg/ml、0.8 mg/ml)的加入使其結(jié)合常數(shù)和結(jié)合位點數(shù)減小。酒精濃度為0.

11、4 mg/ml時,結(jié)合常數(shù)KA分別減小到1.21×103、1.13×104、8.32×103、1.05×104、1.47×104 L·mol-1;當(dāng)酒精濃度為0.8 mg/ml時,結(jié)合常數(shù)減小到1.10×103、6.62×103、6.20×103、8.89×103、1.34×104L·mol-1。結(jié)合位點有不同程度的減小,但都維持在1左右。
　　 結(jié)論:本文在生理條件下,應(yīng)用熒光光譜和紫外-可見光譜技術(shù)研究了五種黃酮類化合物與B

12、SA相互作用以及金屬離子與酒精的影響。結(jié)果表明,五種黃酮類化合物與BSA間的相互作用為靜態(tài)猝滅過程,求出了不同溫度下的猝滅常數(shù),結(jié)合常數(shù)以及結(jié)合位點數(shù),根據(jù)F(o)ster's非輻射能量轉(zhuǎn)移理論,計算出五種化合物在蛋白質(zhì)中的結(jié)合位置與色氨酸殘基間的距離。由求得的熱力學(xué)參數(shù),證明了五種化合物與牛血清白蛋白之間主要靠疏水作用力結(jié)合。同步熒光光譜技術(shù)研究表明,五種化合物對BSA的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響。金屬離子Mn2+、Sr2+、Co2+、Ni2+參