若干中草藥活性組分與幾種球狀蛋白質(zhì)相互作用的研究.pdf

1、中藥多是組方應用，中藥的藥效主要體現(xiàn)為方劑的藥效，闡明方劑中活性組分發(fā)揮作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，探討其作用原理對推進中藥現(xiàn)代化、實現(xiàn)中藥現(xiàn)代化具有至關(guān)重要的意義。蛋白質(zhì)是生命科學的重要研究對象，從細胞分裂到細胞運動，從代謝到免疫，已知的生物功能沒有一個是離開蛋白質(zhì)能實現(xiàn)的。而作為藥物的一種非常重要的運輸載體，蛋白質(zhì)與藥物的相互作用不僅影響藥物在體內(nèi)分布，而且還影響藥物在體內(nèi)的代謝與排泄方式；從藥物的有效性來看，僅僅是未與蛋白質(zhì)發(fā)生作用的部分具有

2、生物活性，而且藥物的藥代動力學行為很大程度依賴于鍵合現(xiàn)象，因此研究藥物與蛋白質(zhì)的相互作用已成為生命科學、化學和臨床醫(yī)學研究領(lǐng)域的重要研究課題之一。在研究藥物與蛋白質(zhì)相互作用的各種方法中，針對測定溶液中的蛋白質(zhì)分子構(gòu)象變化主要借助于多種光譜手段和技術(shù)，其中，紫外與熒光技術(shù)因靈敏度高、選擇性強、用樣量少、方法簡便以及能提供較多的物理參數(shù)等優(yōu)點，在藥物與生物大分子之間的相互作用研究中已得到廣泛應用；傅立葉變換紅外光譜(FTIR)技術(shù)是測定蛋白

3、質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的一種強有力手段，適用于不同狀態(tài)、不同濃度及不同環(huán)境中蛋白質(zhì)的測定；圓二色性光譜(CD)法也是分析蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的常用手段。本論文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，綜合各種實驗技術(shù)及化學信息學，主要進行了以下幾方面的創(chuàng)新性研究： (1)選擇中藥活性組分中結(jié)構(gòu)相近或相似的同分異構(gòu)體體系作為研究對象，結(jié)合多種光譜技術(shù)以及分子模擬等多種方法進行綜合性地研究了它們與不同蛋白質(zhì)的相互作用； (2)將三種球狀蛋白質(zhì)(血清白蛋白、人免

4、疫球蛋白和溶菌酶)作為模型蛋白，利用以上多種光譜技術(shù)定性和定量地研究了藥物對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的影響； (3)應用傅立葉變換紅外光譜技術(shù)(FT-IR)中的二階導數(shù)法和曲卷積法，定量分析了不同藥物與三種蛋白相互作用時，對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的影響變化；并且取得了與圓二色光譜法(CD)基本一致的結(jié)果； (4)詳細研究了中藥活性組分愈創(chuàng)木酚與兩種蛋白質(zhì)相互作用的熒光增強效應，并且用熒光偏振法分析了藥物對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)在分子水平上的作用情況；

5、(5)將同步熒光光譜作為定性研究藥物對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)影響的依據(jù)，確定了不同藥物-蛋白質(zhì)體系的鍵合模式； (6)基于藥物的熒光敏化效應，首次探討了藥物-蛋白質(zhì)體系的幾種物理化參數(shù)，包括電荷密度、離解常數(shù)(pKa)及量子產(chǎn)率的變化效應； (7)比較探討了多種共存離子對不同藥物-蛋白質(zhì)體系相互作用的影響； 論文共分為五部分： 第一章：綜述了植物藥活性組分(主要是中藥活性組分)與三種球狀蛋白質(zhì)(人血清白蛋白、人免

6、疫球蛋白和溶菌酶)相互作用的研究進展，包括各種方法的應用情況。 第二章：將互為同分異構(gòu)體的兩種中藥活性組分山姜素和豆蔻明作為研究對象，首次應用光譜法包括熒光光譜法、圓二色譜法以及紅外光譜法結(jié)合計算機模擬技術(shù)對這兩種黃酮類化合物與三種球型蛋白質(zhì)的相互作用分別進行了詳細的研究。熒光光譜淬滅法的研究結(jié)果表明，山姜素和豆蔻明與這幾種蛋白之間都可以發(fā)生相互作用，而且有較強的結(jié)合；它們在不同溫度對不同的蛋白相互作用的結(jié)合常數(shù)都有所差別，維持

7、藥物-蛋白質(zhì)體系的作用力也不同；計算機模擬分子對接研究表明了這兩種藥物分別與人血清白蛋白、人免疫球蛋白的結(jié)合區(qū)域；紅外光譜法及圓二色譜法定量研究了不同藥物對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的影響。 第三章：首次利用光譜法與分子模擬技術(shù)相結(jié)合的方法詳細研究了香豆素類化合物補骨脂素和異補骨脂素與人血清白蛋白和人免疫球蛋白的相互作用。比較不同的研究結(jié)果表明，這兩種藥物與蛋白之間有較強的結(jié)合，且對蛋白質(zhì)的熒光有淬滅作用；紅外光譜及圓二色譜數(shù)據(jù)揭示了不同藥

8、物對兩種蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)含量的影響程度；利用熒光光譜法計算了反應的結(jié)合常數(shù)、結(jié)合位點數(shù)、熱力學參數(shù)；分子對接研究表明了這兩種藥物分別與人血清白蛋白、人免疫球蛋白的結(jié)合區(qū)域和結(jié)合模式；同時還進行了能量轉(zhuǎn)移研究。 第四章：本章研究了模擬生理條件下中藥活性組分紫草素與人血清白蛋白和溶菌酶的相互作用情況。利用熒光猝滅方法、CD和FTIR技術(shù)確定了反應的結(jié)合常數(shù)、主要作用力以及紫草素對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的影響；并利用SiliconGraphic

9、sOcatane2工作站探索了紫草素與HSA的鍵合模式，分子模型揭示了藥物在HSA分子上的結(jié)合部位，并綜合實驗得到的熱力學參數(shù)的結(jié)果，確定了二者間的作用力。實驗結(jié)果表明：紫草素與兩種球型蛋白有強的結(jié)合，結(jié)合位置與色氨酸殘基間的距離r都小于7nm，說明發(fā)生了能量轉(zhuǎn)移。 第五章：首次詳細研究了中藥活性組分愈創(chuàng)木酚與人血清白蛋白和人免疫球蛋白相互作用的熒光增強效應，并測定了不同溫度下的結(jié)合常數(shù)。用熒光偏振法分析了藥物對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)在分子