几种植物活性成分对β-乳球蛋白、胰蛋白酶的光谱性质及构象的影响

发布时间：2017-06-11 01:11

  本文关键词：几种植物活性成分对β-乳球蛋白、胰蛋白酶的光谱性质及构象的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：植物活性成分如萜类、黄酮类、香豆素类、生物碱类等具有的生物活性能够对各种生物起生理促进作用,因此受到越来越多的关注。β-乳球蛋白是牛乳中重要的乳清蛋白,也是脂质运载蛋白家族的重要成员,能结合和转运疏水性小分子。胰蛋白酶属于丝氨酸蛋白酶的一种,能够高度专一的水解精氨酸和赖氨酸的羧基形成的肽键。胰蛋白酶在肠道环境中被其他肠激酶激活,同时胰蛋白酶也可以激活其他酶原。本论文采用多种光谱学技术包括紫外 可见吸收光谱法、荧光光谱法、圆二色谱法(CD)以及红外光谱法(FT-IR)等并结合化学计量学和分子模拟手段,从分子水平上研究瑞香素、蛇床子素、补骨脂素(PSO)、8-甲氧基补骨脂素(8-MOP)等4种植物活性成分与β-乳球蛋白、胰蛋白酶的结合性质及其对β-乳球蛋白、胰蛋白酶构象的影响,为阐明药物小分子在体内的吸收、代谢以及高活性的药物小分子的设计与应用开发提供有价值的参考,同时对了解蛋白质结构和生物学功能的变化也具有重要的作用。本文主要内容如下:1.简要介绍了β-乳球蛋白和胰蛋白酶的结构、功能及生理特性,同时概述了小分子与蛋白质等生物大分子相互作用的主要方法及现状,为本研究的开展提供了理论支持。2.在模拟生理条件下(pH 7.4),建立化学计量学多元曲线分辨 交替最小二乘法(MCR ALS)和紫外、荧光光谱学方法以及分子模拟的联用的方法体系,探究了瑞香素、蛇床子素与β-乳球蛋白(BLG)的结合特性。荧光实验结果显示,瑞香素、蛇床子素对BLG的荧光猝灭为静态猝灭过程,且与BLG有单一的结合位点。熵变(ΔS°)和焓变(ΔH°)均为正值,表明瑞香素与BLG的结合主要由疏水作用驱动。ΔS°和ΔH°都为负值,表明氢键和范德华力是蛇床子素与BLG的结合主要作用力,两者之间结合距离为4.05 nm。最优的分子对接结果显示,瑞香素、蛇床子素均结合于BLG的疏水中央空腔,直观地展现了瑞香素、蛇床子素与BLG复合物的立体结合姿态。3.建立了同步荧光光谱、圆二色谱联合傅里叶红外光谱技术体系,研究瑞香素、蛇床子素与BLG相互作用及2种活性成分对BLG构象的影响。同步荧光光谱实验表明,瑞香素的存在影响了BLG色氨酸残基的微环境,使得色氨酸所处微环境的疏水性降低,而蛇床子素的加入使酪氨酸残基所处微环境极性降低,疏水性增加。随后的圆二色谱和红外光谱研究结果表明,瑞香素、蛇床子素的加入改变了BLG的构象,使BLG二级结构的含量发生变化,而且瑞香素的结合导致BLG的α-螺旋含量增加程度较蛇床子素大,BLG的结构变得更加紧密。4.联合应用MCR-ALS、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和分子模拟等手段,研究了两种结构相似的香豆素类活性分子PSO、8-MOP对胰蛋白酶性质的影响。结果表明,PSO、8-MOP对胰蛋白酶荧光猝灭均为生成复合物的静态猝灭,疏水作用是PSO、8-MOP与胰蛋白酶相互作用的主要驱动力,且它们在胰蛋白酶上都只有一个结合位点。分子模拟和酶活测定结果表明,PSO、8-MOP主要结合在胰蛋白酶S1疏水空腔附近,接近催化三联体(His57,Asp102和Ser195),从而诱导胰蛋白酶的结构发生了部分改变,并导致酶活性降低。模拟胃肠道消化分析显示,人工模拟胃液对PSO和8-MOP的损伤能力较强。5.在模拟生理酸度条件下,应用三维荧光光谱、圆二色谱以及傅立叶变换红外光谱研究了PSO、8-MOP与胰蛋白酶的相互作用及二者对胰蛋白酶构象的影响。发现PSO/8-MOP与胰蛋白酶的结合,导致胰蛋白酶多肽链重排和肽链部分伸展,引起二级结构发生不同程度的改变,即α-螺旋和β-折叠含量降低,β-转角及无规则卷曲含量有所增加。
【关键词】：瑞香素 蛇床子素 补骨脂素 β-乳球蛋白 胰蛋白酶 多元曲线分辨-交替最小二乘法
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R915
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 缩写符号与代号11-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 引言12
• 1.2 蛋白质的基本信息12-15
• 1.2.1 蛋白质的结构13-14
• 1.2.2 蛋白质的功能14
• 1.2.3 β 乳球蛋白的结构与功能14-15
• 1.2.4 胰蛋白酶的结构与功能15
• 1.3 小分子与蛋白质相互作用研究手段15-19
• 1.3.1 光谱学方法16-18
• 1.3.2 电化学方法18
• 1.3.3 化学计量学方法18-19
• 1.3.4 核磁共振技术19
• 1.3.5 分子模拟(Molecular modeling)19
• 1.4 选题意义与研究内容19-22
• 1.4.1 选题意义19-20
• 1.4.2 研究内容20-22
• 第2章 瑞香素、蛇床子素与β-乳球蛋白结合性质研究22-35
• 2.1 引言22
• 2.2 实验部分22-25
• 2.2.1 实验仪器、材料及软件22-23
• 2.2.2 实验方法23-24
• 2.2.3 化学计量学方法：多元曲线分辨?交替最小二乘法(MCR?ALS)24-25
• 2.3 结果与讨论25-33
• 2.3.1 瑞香素、补骨脂素与β-乳球蛋白的相互作用的紫外光谱25-26
• 2.3.2 MCR?ALS解析紫外光谱数据矩阵26-28
• 2.3.3 荧光猝灭机制分析28-30
• 2.3.4 热力学参数的确定30-31
• 2.3.5 非辐射能量转移31-32
• 2.3.6 分子模拟32-33
• 2.4 本章小结33-35
• 第3章 瑞香素、蛇床子素对β-乳球蛋白构象的影响35-41
• 3.1 引言35
• 3.2 实验部分35-36
• 3.2.1 仪器与试剂35-36
• 3.2.2 实验方法36
• 3.3 结果与讨论36-40
• 3.3.1 瑞香素/蛇床子素对β-乳球蛋白同步荧光光谱的影响36-38
• 3.3.2 瑞香素/蛇床子素对β-乳球蛋白圆二色谱的影响38-39
• 3.3.3 瑞香素/蛇床子素对β-乳球蛋白红外光谱的影响39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 补骨脂素、8?甲氧基补骨脂素与胰蛋白酶结合性质的研究41-55
• 4.1 引言41-42
• 4.2 实验部分42-44
• 4.2.1 主要仪器与试剂42
• 4.2.2 实验方法42-44
• 4.3 结果与讨论44-53
• 4.3.1 补骨脂素/8?甲氧基补骨脂素与胰蛋白酶相互作用的紫外吸收光谱44-45
• 4.3.2 MCR?ALS解析紫外光谱数据矩阵45-47
• 4.3.3 补骨脂素/8?甲氧基补骨脂素对胰蛋白酶荧光光谱的影响47-49
• 4.3.4 结合常数和结合位点数49
• 4.3.5 热力学参数与作用力49-50
• 4.3.6 结合位点的确定50-51
• 4.3.7 补骨脂素/8?甲氧基补骨脂素对胰蛋白酶活性的影响51-52
• 4.3.8 补骨脂素/8?甲氧基补骨脂素在模拟人体胃肠道中的稳定性52-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第5章 补骨脂素、8?甲氧基补骨脂素对胰蛋白酶构象的影响55-63
• 5.1 引言55
• 5.2 实验部分55-56
• 5.2.1 仪器与试剂55-56
• 5.2.2 实验方法56
• 5.3 结果与讨论56-61
• 5.3.1 三维荧光光谱分析56-59
• 5.3.2 圆二色谱分析59-60
• 5.3.3 傅里叶红外光谱分析60-61
• 5.4 本章小结61-63
• 第6章 结论与展望63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-74
• 攻读硕士期间的研究成果74

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