天然多酚对胰蛋白酶和α-葡萄糖苷酶抑制机制的研究

发布时间：2017-09-12 23:28

  本文关键词：天然多酚对胰蛋白酶和α-葡萄糖苷酶抑制机制的研究

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【摘要】：目前,糖尿病成为人们公认的危害健康的顽疾之一。血液血糖水平过高是引发糖尿病的主要因素,因此要预防糖尿病的发生,最有效的方法就是控制血液的血糖水平。α-葡萄糖苷酶的主要生理作用是水解多糖,控制α-葡萄糖苷酶的活性是治疗前期糖尿病患者和缓解糖尿病症状的有效方法。目前一些人工合成的α-葡萄糖苷酶抑制剂已用于临床治疗,但会引发消化系统紊乱等副作用,胰蛋白酶又是调节消化系统的主要酶,因此发现或设计一种对α-葡萄糖苷酶有抑制作用但对胰蛋白酶影响较小的物质显得尤为重要。目前,众多研究者把目光集中在了天然产物上。多酚类化合物以其较好的清除自由基和抗氧化的功能受到越来越多人的关注。基于此,本论文运用抑制率实验、抑制动力学实验和荧光光谱扫描与计算机模拟量化相结合的技术手段,研究了一系列酚酸类物质和单宁酸对胰蛋白酶和α-葡萄糖苷酶相互作用后各自特性的变化,探讨酚酸和单宁酸与两种酶的相互作用规律。本课题的主要研究内容和相应结果如下:(1)通过抑制率实验测得了16种酚酸对胰蛋白酶的半抑制浓度,没食子酸、咖啡酸和3,5-二硝基水杨酸的抑制效果相对较好。没食子酸、咖啡酸、3,5-二硝基水杨酸、对氨基水杨酸和5-磺基水杨酸对胰蛋白酶的抑制类型都是非竞争性的抑制类型。五种酚酸会使胰蛋白酶的荧光光谱发生荧光静态猝灭现象。对接及量化模拟研究表明对接位点周围的Gly38、Ser39、Arg66、Ile72、Asp73、Ile89、Thr241、Asn245和Phe81起较重要的作用。(2)通过实验测得了14种酚酸对α-葡萄糖苷酶活性的影响,对氨基水杨酸,咖啡酸和4-香豆酸对α-葡萄糖苷酶的抑制效果较好,尤其是对氨基水杨酸。不同的酚酸对α-葡萄糖苷酶的抑制类型不同,有的为非竞争抑制,有的为混合型抑制(竞争性与非竞争性)。咖啡酸、阿魏酸、2,4-二羟基苯甲酸会使α-葡萄糖苷酶发生荧光猝灭现象,且都为静态猝灭方式。量化计算表明酚酸与α-葡萄糖苷酶对接位点附近的Trp391、Asp392形成了较强的氢键作用,与Trp391、Trp710、Trp715、Trp789、Phe385、Phe389、Phe444、Phe786发生了疏水作用。(3)通过对比实验证明单宁酸对α-葡萄糖苷酶的抑制效果比其标准抑制剂(阿卡波糖)要好,比胰蛋白酶的标准抑制剂(来自大豆)的抑制效果要弱。单宁酸对两种酶的抑制类型都是混合型抑制(竞争性与非竞争性)。单宁酸与α-葡萄糖苷酶和胰蛋白酶结合后,使两种酶都发生荧光静态猝灭现象。通过计算单宁酸与两种酶的热力学参数,发现驱使单宁酸与两种酶相结合的主要作用力是疏水作用力与静电作用力。以上研究成果表明,单宁酸对α-葡萄糖苷酶的抑制效果比上述14种酚酸要好的多,对胰蛋白酶的抑制效果与上述16种酚酸相差不大,所以多酚的一些抗氧化、抗癌、治疗疾病的作用与单宁酸有着密不可分的关系,人们需要重新认识单宁酸的作用。并且单宁酸凭借其在人们食物和药用植物中的广泛存在性和较好的α-葡萄糖苷酶抑制效果及较弱的胰蛋白酶抑制效果,有望成为糖尿病治疗药物的组成成分。
【关键词】：酚酸 单宁酸 胰蛋白酶 α-葡萄糖苷酶 相互作用
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R587.1
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 糖尿病概况10-11
• 1.2 多酚11-15
• 1.2.1 多酚概况11-12
• 1.2.2 多酚的分类12-13
• 1.2.3 多酚的生理功能13-15
• 1.3 主要研究内容15-16
• 1.4 本文研究的目的和意义16-18
• 2 原理与方法18-22
• 2.1 抑制率实验18
• 2.2 抑制动力学实验18-19
• 2.3 荧光光谱实验19
• 2.4 分子对接19-20
• 2.5 密度泛函方法(Density Functional Theory, DFT)20-21
• 2.6 ONIOM (our Own N-layer Integrated Orbital molecular Mechanics)21-22
• 3 酚酸对胰蛋白酶催化水解特性的影响22-38
• 3.1 胰蛋白酶概况22
• 3.2 实验材料与仪器22-23
• 3.2.1 实验材料22-23
• 3.2.2 仪器与设备23
• 3.3 实验方法23-25
• 3.3.1 主要试剂的配置23
• 3.3.2 L-酪氨酸标准直线的测定23-24
• 3.3.3 酚酸对胰蛋白酶催化活性的影响24
• 3.3.4 酚酸对胰蛋白酶催化动力学的研究24
• 3.3.5 酚酸对胰蛋白酶荧光光谱的影响24
• 3.3.6 酚酸和胰蛋白酶的对接24-25
• 3.3.7 密度泛函方法优化25
• 3.3.8 统计分析25
• 3.4 实验结果与分析25-36
• 3.4.1 L-酪氨酸标准直线25
• 3.4.2 不同酚酸对胰蛋白酶活性的影响25-28
• 3.4.3 酚酸对胰蛋白酶的动力学研究28-30
• 3.4.4 酚酸对胰蛋白酶荧光光谱的影响30-31
• 3.4.5 酚酸和胰蛋白酶结合特性的研究31-33
• 3.4.6 酚酸和胰蛋白酶的对接研究与量化计算33-35
• 3.4.7 酚酸和胰蛋白酶的相互作用研究35-36
• 3.5 小结36-38
• 4 酚酸对 α-葡萄糖苷酶催化水解特性的影响38-50
• 4.1 α-葡萄糖苷酶概况38
• 4.2 实验材料与仪器38-39
• 4.2.1 实验材料38
• 4.2.2 仪器与设备38-39
• 4.3 实验方法39-40
• 4.3.1 对硝基苯酚标准直线的测定39
• 4.3.2 酚酸对 α-葡萄糖苷酶催化活性的影响39
• 4.3.3 动力学研究39
• 4.3.4 荧光光谱实验39-40
• 4.3.5 酚酸与 α-葡萄糖苷酶的对接40
• 4.3.6 密度泛函方法优化40
• 4.4 实验结果与分析40-49
• 4.4.1 对硝基苯酚标准直线40-41
• 4.4.2 不同酚酸对 α-葡萄糖苷酶活性的影响41-43
• 4.4.3 酚酸对 α-葡萄糖苷酶的动力学研究43-44
• 4.4.4 酚酸对 α-葡萄糖苷酶的荧光光谱的影响44-45
• 4.4.5 酚酸和 α-葡萄糖苷酶结合特性的研究45-46
• 4.4.6 酚酸和 α-葡萄糖苷酶的对接研究与量化计算46-48
• 4.4.7 酚酸与 α-葡萄糖苷酶的相互作用研究48-49
• 4.5 小结49-50
• 5 单宁酸对胰蛋白酶和 α-葡萄糖苷酶催化水解特性的影响50-60
• 5.1 单宁酸概况50
• 5.2 实验材料与仪器50-51
• 5.2.1 实验材料50
• 5.2.2 仪器与设备50-51
• 5.3 实验方法51
• 5.3.1 单宁酸对胰蛋白酶的抑制率实验51
• 5.3.2 单宁酸对 α-葡萄糖苷酶的抑制率实验51
• 5.3.3 单宁酸与 α-葡萄糖苷酶和胰蛋白酶的动力学研究51
• 5.3.4 单宁酸与 α-葡萄糖苷酶和胰蛋白酶荧光光谱实验51
• 5.3.5 统计分析51
• 5.4 结果与讨论51-58
• 5.4.1 单宁酸对胰蛋白酶和 α-葡萄糖苷酶活性的影响51-52
• 5.4.2 单宁酸对胰蛋白酶和 α-葡萄糖苷酶的抑制动力学研究52-54
• 5.4.3 单宁酸对胰蛋白酶和 α-葡萄糖苷酶的荧光光谱的影响54-55
• 5.4.4 单宁酸与酶结合特性的研究55-57
• 5.4.5 单宁酸与酶热力学参数的研究57-58
• 5.5 小结58-60
• 6 结论与展望60-62
• 6.1 结论60
• 6.2 展望60-62
• 致谢62-64
• 参考文献64-74
• 附录74-88
• A 单宁酸与胰蛋白酶的荧光扫描数据(25℃)74-78
• B 单宁酸与胰蛋白酶的荧光扫描数据(37℃)78-82
• C 单宁酸与 α-葡萄糖苷酶的荧光扫描数据(25℃)82-85
• D 单宁酸与 α-葡萄糖苷酶的荧光扫描数据(37℃)85-88
• E 作者在攻读硕士学位期间发表的论文和专利88

【参考文献】

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本文编号：840156