光谱法研究美洛昔康与几种酶及白蛋白的相互作用

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近年来,研究外源性小分子药物与蛋白质之间的相互作用已成为重要研究课题,美洛昔康(Meloxicam,简称MEL)是一种应用广泛的口服类药物,药物服用进入人体后会与体内的多种蛋白相接触并产生相互作用,本文以MEL与胃蛋白酶(Pepsin,简称PEP)、胰蛋白酶(Trypsin,简称TRP)、猪胰脂肪酶(Porcine pancreatic lipase,简称PPL)、α-淀粉酶(α-Amylase,简称α-AMS)、溶菌酶(Lysozyme,简称LYSO)和牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,简称BSA)为研究主体,采用荧光光谱法、同步荧光光谱法、紫外-可见吸收光谱法、圆二色光谱法和分子对接方法对六种结合体系进行了研究。第一章:综述研究过程中所用到的几种光谱学方法以及分子对接技术,对MEL以及几种研究中所涉及的模型蛋白质分子进行了概述,并对药物-蛋白研究领域的发展进行了描述及展望。第二章:光谱法研究MEL与PEP的相互作用情况,通过荧光实验得到结合常数Ka、结合位点数n及其它实验参数,表明结合体系以静态猝灭形成1:1的稳定化合物,紫外-可见吸收光谱实验表明结合作用改变了PEP的构象。热力学参数讨论说明疏水作用力和氢键是驱动MEL与PEP结合的主要作用力,分子对接实验则进一步说明这个结论,对接结果还表明结合作用改变PEP活性中心附近的微环境,从而对PEP的催化功能产生影响。通过光谱实验的数据建立体系的结合率模型,在310 K时实验条件下,体系的药物结合率W(Q)为2.97%1.39%,蛋白结合率W(B)为2.97%48.30%,结合分子对接中的讨论可以推测患者服用MEL之后,会对胃部的消化功能产生一定影响,这与MEL药物说明书服用药物所引起胃部的副作用相符。第三章:在pH=7.40的条件下探讨了MEL与TRP的相互作用。荧光实验表明MEL与TRP以静态猝灭形成了1:1的稳定化合物,ΔG<0说明结合是自发进行的,疏水作用力和氢键是驱动结合反应发生的主要作用力。同步荧光光谱实验和圆二色光谱实验表明结合作用改变了TRP的微环境,在实验温度下,结合距离r<7 nm,说明MEL与TRP存在非辐射能量转移。分子对接显示MEL与TRP的最佳结合位点在TRP的活性中心附近,结合作用会改变TRP活性中心附近的微环境,会对TRP的催化功能产生影响。第四章:通过同步荧光光谱法研究了MEL和PPL之间的相互作用,实验表明MEL与PPL以静态猝灭的形式自发进行结合,疏水作用和氢键是结合体系的主要作用力。PPL中色氨酸(Tryptophan,简称Trp)残基的猝灭比率份数NSFQR(Trp)要大于酪氨酸(Tyrosine,简称Tyr)残基的猝灭比率份数NSFQR(Tyr),说明结合反应的位置更接近Trp残基。体系的协同性研究表明MEL与PPL不存在协同作用,分子对接显示结合作用改变了PPL活性中心附近的微环境,会对PPL的催化活性产生影响。结合率研究阐述了结合发生之后药物及蛋白质中Trp残基和Tyr残基游离含量的变化情况,表明MEL与PPL的结合基本不影响药效但会影响人体对脂肪类物质的消化吸收。第五章:在pH=6.80的条件下,采用光谱法和分子对接探究MEL与α-AMS的相互作用,MEL与α-AMS通过疏水作用和氢键以静态猝灭形式自发形成1:1的稳定体系。同步荧光实验和紫外-可见吸收光谱实验表明结合作用会改变α-AMS的构象,使其疏水性增强,趋向折叠态。分子对接表明结合位点在α-AMS活性中心附近,这意味着结合作用会对α-AMS的催化活性产生影响。体系结合率研究深入探讨了MEL与α-AMS游离含量的变化情况,并说明结合作用会影响淀粉类物质的消化吸收。第六章:将LYSO作为模型蛋白,在pH=7.40的条件下通过多光谱联用技术,研究MEL与LYSO的作用机理,结果表明MEL与LYSO以静态猝灭的形式形成了1:1的稳定化合物,结合作用还使LYSO的构象发生了改变。热力学参数表明疏水作用和氢键是驱动体系结合的主要作用力,分子对接也说明这个观点,同时分子对接实验还表明结合位点位于LYSO活性中心附近。由人体血浆环境中LYSO的含量以及MEL的口服用量进行结合率分析,表明MEL口服进入人体后,对LYSO的抗炎杀菌能力及游离的MEL浓度的影响可以忽略不计。第七章:在pH=7.40的条件下,通过荧光实验研究了MEL与BSA之间的猝灭机制,实验结果表明MEL与BSA以静态猝灭的形式形成了1:1的稳定化合物,ΔG<0说明结合作用是自发进行的,热力学参数讨论说明疏水作用和氢键是MEL与BSA结合发生的主要驱动力。通过同步荧光实验和紫外-可见吸收光谱实验进行结合体系的构象研究,结果表明结合作用增强了BSA微环境的疏水性,使蛋白质趋向折叠态。在实验温度下,MEL与BSA的结合距离r<7 nm,表明二者存在非辐射能量转移。
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