广西石油资源加工及过程加强化技术重点实验室, 广西大学化学化工学院, 广西 南宁 530000
血管紧张素转化酶(ACE)是一种含锌离子的羧二肽酶, 通过肾素-血管紧张素系统和激肽释放酶-激肽系统进行血压调节。 食源血管紧张素转化酶抑制肽(ACEIP)可抑制ACE的活性对高血压控制有利。 以鲣鱼蛋白分离出的ACE抑制肽Leu-Lys-Pro(LKP)为原料, 采用荧光光谱法、 紫外-可见光谱法、 圆二色谱法、 等温滴定量热法(ITC)以及分子对接技术研究了LKP对ACE的抑制机理。 荧光光谱结果表明, LKP能够有效猝灭ACE的内源荧光, 猝灭机制为静态猝灭, 两者结合可形成较稳定的复合物, ACE中色氨酸和酪氨酸残基所处的微环境疏水性减小, 导致极性增强。 紫外、 圆二色谱结果表明, LKP与ACE结合会导致ACE构象发生改变, ACE与LKP结合后二级结构比未结合时松散, 为紧密-松散-稍紧密的变化过程。 ITC测得LKP与ACE结合的焓变(ΔH)、 熵变(ΔS)、 化学计量比(n)以及结合常数(Ka)等热力学参数, 结果表明两者结合反应是由熵驱动的自发吸热过程, 结合力主要为疏水作用, 确定LKP与ACE相互作用的结合位点数约为1, 且随温度升高而增加。 LKP与ACE的结合常数Ka分别为2.2×103, 0.9×103和5.3×103, 说明两者亲和力较小。 分子对接结果表明, ACE活性中心的S1口袋的氨基酸残基Gln281, Lys511与LKP形成氢键相互作用, His353, His513与LKP具有疏水作用, LKP主要通过疏水作用与ACE结合, 氢键稳定蛋白空间结构。 该研究对了解ACE抑制肽与ACE的作用机制提供了一定的帮助, 为开发新的治疗高血压药物建立一定的理论基础。
血管紧张素转化酶 抑制肽 光谱法 等温滴定量热 分子对接 Angiotensin I-converting enzyme (ACE) Inhibitory Peptides Spectroscopic method Isothermal titration calorimetry Molecular docking 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2107
1 宝鸡文理学院化学与化工学院, 陕西 宝鸡 721013
2 武汉大学化学与分子科学学院, 湖北 武汉 430072
DNA是生物体遗传信息的载体, 研究药物与DNA的相互作用对探讨其作用机理及新药的设计合成具有重要意义。 利用紫外吸收光谱技术, 微量量热法, 等温滴定量热法以及分子模拟技术研究了乌头碱在水溶液中的溶解行为, 探讨了乌头碱与粘虫DNA、 鲑鱼精DNA、 小牛胸腺DNA的相互作用。 实验发现, 乌头碱在水溶液中的溶解过程为准一级反应, 半衰期（t1/2）为0.691 h。 乌头碱分别与三种DNA作用均为体现出沟槽和表面两种结合形式: 沟槽结合时, 结合常数Ka1为105, 结合位点数为0.40~0.60, 且反应为焓驱动的自发过程; 表面结合时, 乌头碱分子仅与DNA表面发生作用而并未嵌到DNA分子的疏水部分, 结合常数Ka2为103, 结合位点较大。 分子模拟显示, 乌头碱均以氢键作用力结合在三种DNA分子的沟槽区, 且乌头碱分子中C8上的酯基对粘虫DNA, 鲑鱼精DNA和小牛胸腺DNA链上的碱基有特异性识别, 依次为T33, T34和G16, C9, C8。 模拟计算获得反应的结合能与实验测定所得ΔG值接近, 同时, 依据实验数据判定的作用力类型在分子模拟中得到印证, 即理论计算与实验基本吻合。
乌头碱 紫外光谱 等温滴定量热 模拟计算 反应驱动力 Aconitine DNA DNA UV-Vis absorption spectroscopy Isothermal titration calorimetry Molecular simulation Reaction driving force
宝鸡文理学院化学化工学院, 陕西 宝鸡 721013
利用荧光光谱法, 紫外可见光谱法, 红外光谱法, 圆二色谱法和等温滴定量热法等手段, 对抗癌药物盐酸阿霉素 (DOX) 与DNA的作用过程进行研究, 测得了它们的结合常数Ka、 结合位点数n、 反应焓变ΔH、 熵变ΔS及ΔG, 且在结合过程中, B型DNA的螺旋结构在一定程度发生改变。 荧光光谱的数据显示出显著的猝灭效应, 表明DNA是一个DOX荧光的很好的猝灭剂。 红外光谱表明阳离子DOX+通过静电吸引与 DNA 的磷酸基团相互作用, 且DOX的碳氢链通过疏水缔合与DNA作用。 ITC测定了DOX和DNA相互作用的焓变和熵变, 表明DOX的烃链和DNA的碱基之间的疏水性相互作用提供了结合的驱动力。Hydrochloride and DNA by Spectroscopic Techniques andIsothermal Titration Calorimetry
荧光光谱法 等温滴定量热法 猝灭剂 结合常数 结合位点数 Fluorescence spectroscopy Isothermal titration calorimetry Quencher Binding constant Binding-site number
1 中央民族大学生命与环境科学学院, 北京 100081
2 中央民族大学北京市食品环境与健康工程技术研究中心, 北京 100081
全氟壬酸(PFNA)是在血清中检测到第三多的全氟烷酸类(PFAAs)新型有毒环境污染物。 目前PFNA对人血清白蛋白(HSA)结构甚至是功能的影响还处于起步阶段, 借助于多光谱、 分子对接和等温滴定微量热(ITC)技术研究了PFNA和HSA相互作用的结合机理。 所有荧光数据均进行了内滤光校正以获得更准确的结合参数。 荧光结果表明PFNA通过动静态猝灭方式可以猝灭HSA的内源荧光。 取代实验和分子对接结果表明, PFNA主要通过极性键、 疏水力和卤素键键合在HSA亚域ⅡA疏水腔中, 最佳对接自由能为-26.54 kJ·mol-1, 表明PFNA分子与HSA有较大的结合亲和力。 ITC表明两者的结合属于两类结合位点模型并给出了相应的热力学参数: 第一类结合位点有较大的亲和力, 属于焓驱动, 静电力和卤键作为主要驱动力； 第二类结合位点亲和力较小, 主要驱动力是疏水力。 三维荧光光谱揭示PFNA与HSA生成复合物后, 可以改变HSA的构象, 引起Trp和Tyr残基微环境疏水性增强。 圆二色谱(CD)定量测定了HSA与PFNA作用前后的二级结构含量: α-螺旋、 β-折叠和β-转角含量分别降低14.3%, 5.3%和3.5%, 无规卷曲含量从14.4%增加到37.5%。 以上结果表明, PFNA与HSA的结合可以改变HSA的二级结构, 进而可能影响HSA的生理功能。 结果阐述了PFNA与HSA相互作用机理, 并且为PFNA在体内的运输和分配提供了可靠的生物物理和生物化学的相关依据。
全氟壬酸 人血清白蛋白 光谱法 分子对接 等温滴定微量热法 Perfluorononanoic acid Human serum albumin Multi-spectroscopic techniques Molecular docking Isothermal titration calorimetry 光谱学与光谱分析
2016, 36(12): 4141
宝鸡文理学院 化学化工学院, 陕西省植物化学重点实验室, 陕西 宝鸡721013
利用等温滴定量热(ITC)、光谱、粘度测量等方法, 研究了小牛胸腺DNA与抗癌药物达卡巴嗪的相互作用。结果表明: 达卡巴嗪与DNA作用后, 吸收光谱会出现增色、蓝移和粘度减小等现象。采用ITC法得到了结合常数以及结合位点数, 发现达卡巴嗪与DNA以非经典嵌插式及表面作用两种方式结合。对于嵌插式, ΔH1＜0, ΔS1＞0, K1 =5.63×104, 结合位点数0.10; 对于药物分子仅与DNA表面发生作用而并未嵌入到DNA分子的疏水部分的结合方式, ΔH2＞0, ΔS2＞0, K2 =1.00×103, 结合位点数9.99。同时发现紫外法得到的结合常数是Ka =6.70×104, 与ITC的嵌插式吻合。
达卡巴嗪 光谱法 作用机理 等温滴定量热 DNA DNA dacarbazine spectroscopy interaction mechanism isothermal titration calorimetry
