有机小分子与生物大分子相互作用的研究
蛋白质、酶和核酸等基本的生物大分子，对一切生命现象都起着至关重要的作用.在分子水平上阐明这些生物大分子与有机小分子、有机溶剂的相互作用是当前生命科学、临床医学、药物化学及新兴交叉学科——化学生物学等众多领域的重要研究课题.本论文作为国家自然基金资助项目“结构诱导化合物与蛋白质模型分子相互作用的热力学研究”（No.20073039）和“基于焓效应的生物模型分子疏水性尺度构建与应用”（No.20673077）的部分工作，其主要内容由以下两大部分组成. 第一部分，选择可溶性生物大分子如牛血清白蛋白（BSA）、鸡蛋白溶菌酶（HenEgg-whiteLysozyme）、小牛胸腺脱氧核糖核酸（CalfThymusDNA）及代表性有机小分子如尿素、盐酸胍、硫脲、半胱氨酸和有机溶剂二甲亚砜（DMSO）为研究对象，用差示扫描量热法考察了这些有机小分子与上述生物大分子的相互作用.结果发现，当有机小分子加入生物大分子溶液中时，均能在DSC扫描范围10～90℃内形成一个吸热单蜂即热变性峰，且随着小分子物质浓度的增大，变性峰峰形逐渐变小变窄，变性温度Tm降低，变性焓m?H减小；同时，生物大分子浓度、扫描速率等均对变性峰有影响.原因主要是由于有机小分子与蛋白质等生物大分子主链竞争形成氢键、疏水键等次级键，使大分子结构发生了变化,引起二、三级结构的破坏，稳定性降低，这可用诱导变性的吸附动力学模型来解释. 第二部分，测定了在有机小分子或有机溶剂存在时上述多个体系的荧光光谱.结果表明，有机小分子的加入能使鸡蛋白溶菌酶分子的发射波长发生红移，而牛血清白蛋白先发生蓝移后向波长较大方向移动，同时小分子的加入还能使生物大分子发生规律性的荧光猝灭.这一过程遵循Stern-Volmer方程，是猝灭剂与荧光体激发分子之间相互作用的动态猝灭过程.由于有机小分子物质能进入溶菌酶球蛋白的内部，扰乱蛋白质内部的疏水结构，使疏水腔变得松散，荧光氨基酸残基暴露，发生红移；而血清白蛋白本身为非球蛋白，分子较大，结构松散，疏水腔处于游离状，小分子加入先与其形成氢键、疏水键、盐键和硫硫键等能使分子结构更加紧凑的次级键.但同时，小分子也进入蛋白质内部发生作用，扰乱蛋白质的原有结构，使蛋白质解折叠为更为舒张的肽链，荧光氨基酸残基完全暴露.综合二种效应，不仅可以解释血清白蛋白荧光光谱有明显的先发生蓝移后红移现象，而且也可以说明在有机小分子作用下，血清白蛋白的转变过程并非简单的二态过程.
生物大分子;有机小分子;相互作用;差示扫描量热;荧光光谱;热转变曲线;荧光猝灭;动力学
温州大学
硕士
有机化学
胡新根
2007
中文
Q71
2019-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）