荧光光谱法结合分子模建研究难溶活性物质组与清蛋白的分子间作用

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近年来,随着人们对天然活性物质应用的重视,难溶活性分子的增溶研究受到广泛关注,进一步找寻绿色合成的结构衍生方法,并深入研究其在体内的溶解性、储存、运输和作用机理,成为天然产物化学的前沿领域。本论文以黄酮类难溶活性分子为研究对象,经绿色化学路线合成共晶,在生理条件下,通过荧光光谱和分子动力学技术,考察共晶与清蛋白的分子间作用,阐明共晶在体内的输运机制,相关结果对林源活性物质在体内的吸收、分布、代谢及药效信息提供重要的参考价值。本论文主要研究内容及研究结果如下:(1)以小檗淫羊藿甙(Icarrin,ICA)与血清蛋白作为单一物质与生物大分子的分子间作用研究体系,进行前期探索。光谱分析法结合物理模建研究小檗淫羊藿甙与清蛋白(Human serum albumin,HSA)的分子间作用,采用多种理论方程描述ICA与HSA分子间作用,并比较分析ICA与HSA分子间作用适用模型。通过物理模建技术辅助确定ICA与HSA分子间作用模式,得到双对数线性回归方程更符合ICA与HSA分子间作用模型,同时辅助解析ICA与HSA的分子间作用。结果表明,ICA与HSA分子间作用具有荧光特征谱,ICA与HSA的分子间作用力使得HSA的荧光强度呈现规律性变迁,发现不同理论模型描述分子间作用可分为两类定量结果,体系主要是通过范德华力、疏水作用力和氢键发生分子间作用。(2)合成染料木素(Genistein,GS)和芹菜素(Apigenin,AP)两种共晶,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振波谱(NMR)、差式扫描量热仪(DSC)和粉末衍射仪(PXRD)对其产物进行结构表征。利用PXRD对产物进行前期筛选,结果表明,染料木素-腺嘌呤和芹菜素-烟酰胺的特征峰明显不同于两者原料药物理混合物的峰;FTIR,NMR和DSC对筛选产物进行辅助验证的结果显示,染料木素-腺嘌呤和芹菜素-烟酰胺共晶成功合成。比较分析产物与原料药之间的溶解度差异表明,所得共晶的溶解度相比原料均有不成程度的增加,共晶的合成技术达到了难溶活性分子增溶的效果。(3)光谱分析法结合物理模建研究染料木素-腺嘌呤、芹菜素-烟酰胺共晶与HSA的分子间作用,采用多种理论方程描述染料木素-腺嘌呤、芹菜素-烟酰胺共晶与HSA分子间作用,并比较分析染料木素-腺嘌呤、芹菜素-烟酰胺共晶与HSA分子间作用适用模型。运用荧光光谱法研究,说明单一活性分子原料物质与共晶体系分子间作用的差异。结果表明:共晶与HSA相互作用的荧光光谱表明所有的荧光猝灭均为静态猝灭。通过猝灭常数、结合常数以及热力学参数的获取,其中,染料木素-腺嘌呤间主要是范德华作用力和分子间共轭作用力;芹菜素-烟酰胺主要是氢键和疏水作用力。同步荧光光谱表明,不同体系与HSA相互作用使得HSA的肽链受到挤压,引起HSA活性位域周围的氨基酸残基微区环境的疏水性发生改变。(4)采用分子对接和分子模拟技术研究HSA输运染料木素-腺嘌呤与芹菜素-烟酰胺的作用机理并对形成的体系进行稳定研究,从分子水平阐述共晶与HSA分子间作用机制、结合位域特征、分子间作用力类型以及结合能等相关信息,也从侧面印证光谱学实验。结果显示,小分子物质组嵌入HSA活性空腔,通过小分子的活性基团与HSA周围的氨基酸发生分子间作用,从而形成稳定的复合物;分子模拟显示体系的RMSD值持续上升后趋于平衡,说明复合物的结构起始时比较松散逐渐形成紧凑的复合物且稳定性较好,随着二者的相互作用过程以及结合作用有利于共晶的血液输运。
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