血清白蛋白与药物小分子相互作用的研究方法
研究血清白蛋白与药物小分子相互作用常用的方法包括光谱法、平衡透析法、液相色谱法、电化学方法、X晶体衍射等,随着实验技术的日臻完善,质谱、核磁共振、毛细管电泳、激光散射等方法的应用也日益增多。下面主要介绍几种常用方法:
1、紫外-可见吸收光谱
紫外-可见光谱法是研究药物小分子与蛋白质相互作用的常用方法之一,是各种光谱方法的基础。氨基酸残基的微环境由蛋白质分子的构象决定。构象改变,微环境改变,生色基团的紫外吸收光谱随之发生改变[1]。若药物分子配体与生物大分子结合前后的吸收光谱有一定差异时,也就是说当蛋白质的两个特征吸收峰的峰强或峰位发生了变化,说明蛋白质的构象发生了变化。
2、荧光光谱法
研究药物分子配体与蛋白质的相互作用,荧光光谱法是应用最广泛的一种方法[2]。该方法能够提供较多的荧光参数,如激发光谱、发射光谱以及荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等,这些参数从不同角度反映了分子的成键和结构情况以及发光特性。
2.1、荧光猝灭法
荧光猝灭法,广义的定义是指任何可以使荧光物质的量子产率或荧光强度降低的作用,但狭义的定义仅指荧光物质分子与溶剂分子或其它溶质分子的相互作用引起的荧光强度降低的物理或化学过程。很多过程可引起荧光猝灭,如激发态反应、能量转移、配合物形成和碰撞猝灭。
2.2、荧光增强法即荧光敏化
当荧光给体-受体间因偶极-偶极作用发生能量转移时会产生荧光增强效应。能量转移的结果为内源发色基团的荧光被猝灭和外源发色基团荧光被敏化。当一个分子的荧光发射光谱和另一分子的吸收光谱重叠时,通过分子间偶极-偶极作用使能量从给体转移到受体,这种能量转移也叫做共振。通过观测能量转移现象,可以得到很多蛋白质分子的结构信息[3]。
2.3、荧光偏振法
蛋白质分子的内源荧光团的寿命通常比较短,可利用外源荧光团来检测荧光偏振。当外源荧光体分子与蛋白质结合时,其转动受阻,导致小分子转动速度变慢,荧光偏振会随之变大。相反,如果连接到大分子上的荧光体被其它小分子夺走,其偏振度将下降。如果利用蛋白质的荧光来检测偏振,蛋白质与小分子作用后,蛋白质的偏振度降低,说明蛋白质与小分子发生了结合作用[4]。
2.4、同步荧光
同步荧光光谱是同时扫描激发和发射两个单色器波长,利用同步荧光光谱可以了解药物分子对蛋白质构象的影响。由△λ=15nm显示出酪氨酸残基的光谱特性;△λ=60表现色氨酸残基的荧光,因氨基酸残基的最大吸收波长与其所处环境的极性有关,故而由发射波长的改变可判断蛋白质构象的变化[5]。
2.5、三维荧光
三维荧光光谱是以激发波长、发射波长和荧光强度为坐标的三维空间图谱,同时可用强度等高线描述被测组分的分布和浓度,不仅可以提高测量灵敏度和对分子结构的选择性,而且能够更加全面地展现样品的荧光信息,有利于综合考查样品的组分分布及构型变化特征。
3、圆二色谱法
当高频变换的左旋和右旋偏振光作为入射光传播到物体上时,若物体具有光学活性,则两个圆偏振光的传播速度就会不同,并且这两个偏振光被吸收的程度也不相同。当平面圆偏振光通过这些光活性的生色基团时,光活性中心对平面圆偏振光中的左、右圆偏振光的吸收不相同,产生了吸收差值,由于这种吸收差的存在,造成了偏振光矢量的振幅差,圆偏振光变成了椭圆偏振光,这就是蛋白质的圆二色性。由于圆二色谱具有高度灵敏性,所以可以利用其来研究蛋白质立体结构的变化情况,特别是研究稀溶液中蛋白质构象的一种快速、简单、较准确的方法[6]。
4、电化学方法
当蛋白和小分子发生作用时,蛋白或小分子的电化学性质或光电化学性质发生改变,通过这一变化,可以检测他们两者之间的作用常数或确定其含量。对于一些无法用紫外-可见、荧光等光谱法来研究的体系,却有可能用极谱法和伏安法等电化学方法进行研究。
5、红外光谱法
红外光谱是蛋白质结构分析的另一种常用方法,与其它方法相比其优点在于它适用于不同状态、不同浓度以及不同环境中蛋白质和多肽的测定。此外,傅立叶变换红外光谱FT-IR还有样品用量较少,蛋白质分子的大小几乎无影响,没有荧光和光散射的影响等优点[7]。
参考文献
1彭毛,陈娟,李成芳.光谱法研究加替沙星与牛血清白蛋白的相互作用.湖北大学学报(自然科学版),2008,30(3):273-276
2Elsa A, Cristian C, Eduardo L. Interaction of al Kylpyridinium chlorides with human serum albumin studied by fluorescence techniques. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 2008, 195: 295-300
3杜鹃.荧光法研究盐酸多赛平与牛血清白蛋白的相互作用.化学研究,2007,18(2):66-68
4张国文,陈秀霞.牛蒡苷与人血清白蛋白的相互作用.农产品加工,2009,3(3):62-64
5Hou HN, Qi ZD, OuYang YW, et al. Studies on interaction between Vitamin B12 and human serum albumin. Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2008, 47: 134-139
6沈星灿,梁宏等.圆二色光谱分析蛋白质构象的方法及研究进展.分析化学,2004,32(3):388-394
7谢孟峡,刘媛.红外光谱酰胺III带用于蛋白质二级结构的测定研究.高等学校化学学报,2003,24(2):226-231, 百拇医药(陈晨)
1、紫外-可见吸收光谱
紫外-可见光谱法是研究药物小分子与蛋白质相互作用的常用方法之一,是各种光谱方法的基础。氨基酸残基的微环境由蛋白质分子的构象决定。构象改变,微环境改变,生色基团的紫外吸收光谱随之发生改变[1]。若药物分子配体与生物大分子结合前后的吸收光谱有一定差异时,也就是说当蛋白质的两个特征吸收峰的峰强或峰位发生了变化,说明蛋白质的构象发生了变化。
2、荧光光谱法
研究药物分子配体与蛋白质的相互作用,荧光光谱法是应用最广泛的一种方法[2]。该方法能够提供较多的荧光参数,如激发光谱、发射光谱以及荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等,这些参数从不同角度反映了分子的成键和结构情况以及发光特性。
2.1、荧光猝灭法
荧光猝灭法,广义的定义是指任何可以使荧光物质的量子产率或荧光强度降低的作用,但狭义的定义仅指荧光物质分子与溶剂分子或其它溶质分子的相互作用引起的荧光强度降低的物理或化学过程。很多过程可引起荧光猝灭,如激发态反应、能量转移、配合物形成和碰撞猝灭。
2.2、荧光增强法即荧光敏化
当荧光给体-受体间因偶极-偶极作用发生能量转移时会产生荧光增强效应。能量转移的结果为内源发色基团的荧光被猝灭和外源发色基团荧光被敏化。当一个分子的荧光发射光谱和另一分子的吸收光谱重叠时,通过分子间偶极-偶极作用使能量从给体转移到受体,这种能量转移也叫做共振。通过观测能量转移现象,可以得到很多蛋白质分子的结构信息[3]。
2.3、荧光偏振法
蛋白质分子的内源荧光团的寿命通常比较短,可利用外源荧光团来检测荧光偏振。当外源荧光体分子与蛋白质结合时,其转动受阻,导致小分子转动速度变慢,荧光偏振会随之变大。相反,如果连接到大分子上的荧光体被其它小分子夺走,其偏振度将下降。如果利用蛋白质的荧光来检测偏振,蛋白质与小分子作用后,蛋白质的偏振度降低,说明蛋白质与小分子发生了结合作用[4]。
2.4、同步荧光
同步荧光光谱是同时扫描激发和发射两个单色器波长,利用同步荧光光谱可以了解药物分子对蛋白质构象的影响。由△λ=15nm显示出酪氨酸残基的光谱特性;△λ=60表现色氨酸残基的荧光,因氨基酸残基的最大吸收波长与其所处环境的极性有关,故而由发射波长的改变可判断蛋白质构象的变化[5]。
2.5、三维荧光
三维荧光光谱是以激发波长、发射波长和荧光强度为坐标的三维空间图谱,同时可用强度等高线描述被测组分的分布和浓度,不仅可以提高测量灵敏度和对分子结构的选择性,而且能够更加全面地展现样品的荧光信息,有利于综合考查样品的组分分布及构型变化特征。
3、圆二色谱法
当高频变换的左旋和右旋偏振光作为入射光传播到物体上时,若物体具有光学活性,则两个圆偏振光的传播速度就会不同,并且这两个偏振光被吸收的程度也不相同。当平面圆偏振光通过这些光活性的生色基团时,光活性中心对平面圆偏振光中的左、右圆偏振光的吸收不相同,产生了吸收差值,由于这种吸收差的存在,造成了偏振光矢量的振幅差,圆偏振光变成了椭圆偏振光,这就是蛋白质的圆二色性。由于圆二色谱具有高度灵敏性,所以可以利用其来研究蛋白质立体结构的变化情况,特别是研究稀溶液中蛋白质构象的一种快速、简单、较准确的方法[6]。
4、电化学方法
当蛋白和小分子发生作用时,蛋白或小分子的电化学性质或光电化学性质发生改变,通过这一变化,可以检测他们两者之间的作用常数或确定其含量。对于一些无法用紫外-可见、荧光等光谱法来研究的体系,却有可能用极谱法和伏安法等电化学方法进行研究。
5、红外光谱法
红外光谱是蛋白质结构分析的另一种常用方法,与其它方法相比其优点在于它适用于不同状态、不同浓度以及不同环境中蛋白质和多肽的测定。此外,傅立叶变换红外光谱FT-IR还有样品用量较少,蛋白质分子的大小几乎无影响,没有荧光和光散射的影响等优点[7]。
参考文献
1彭毛,陈娟,李成芳.光谱法研究加替沙星与牛血清白蛋白的相互作用.湖北大学学报(自然科学版),2008,30(3):273-276
2Elsa A, Cristian C, Eduardo L. Interaction of al Kylpyridinium chlorides with human serum albumin studied by fluorescence techniques. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 2008, 195: 295-300
3杜鹃.荧光法研究盐酸多赛平与牛血清白蛋白的相互作用.化学研究,2007,18(2):66-68
4张国文,陈秀霞.牛蒡苷与人血清白蛋白的相互作用.农产品加工,2009,3(3):62-64
5Hou HN, Qi ZD, OuYang YW, et al. Studies on interaction between Vitamin B12 and human serum albumin. Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2008, 47: 134-139
6沈星灿,梁宏等.圆二色光谱分析蛋白质构象的方法及研究进展.分析化学,2004,32(3):388-394
7谢孟峡,刘媛.红外光谱酰胺III带用于蛋白质二级结构的测定研究.高等学校化学学报,2003,24(2):226-231, 百拇医药(陈晨)