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葛根素、槲皮素以及木犀草素与β-葡萄糖苷酶相互作用的研究

作　者: 郁彩虹
导　师: 张耀东
学　校: 陕西师范大学
专　业: 分析化学
关键词: β-葡萄糖苷酶葛根素槲皮素木犀草素分子对接荧光光谱
分类号: R285
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

糖苷酶对许多生物学过程起关键作用,例如,碳水化合物的降解,真核细胞糖蛋白的加工,多糖及糖缀合物的合成代谢和分解代谢等等。糖苷酶也与一些代谢紊乱病,以及其它多种疾病有关,如糖尿病,戈谢病,细菌感染和癌症的形成等。因此,高效的和选择性的糖苷酶抑制剂有许多潜在应用,如艾滋病治疗,糖尿病利癌症等。p-葡萄糖苷酶作用于p1→4键连接两个葡萄糖或葡萄糖基取代分子,可以水解结合于末端非还原性的β-D-葡萄糖苷键,同时释放出β-D-葡萄糖和相应的配基,对维持生物体正常生理功能起着重要作用。基于药物小分子和酶相互作用具有重要研究意义,即可通过药物小分子来调节和控制酶的活性,以期对有关的代谢疾病给以预防和治疗。本论文采用荧光光谱法、紫外-可见吸收光谱法和圆二色性光谱法研究了β-葡萄糖苷酶与类黄酮药物小分子葛根素、槲皮素以及木犀草素之间的相互作用。并运用分子模拟技术在理论上进一步探讨了蛋白质与药物小分子之间相互作用的分子基础。以期利用分子对接这种研究配体与受体之间相互作用及虚拟筛选的有效工具,在药物合理设计中发挥重要的作用。本论文分为四章。第一章为引言,综述了药物小分子与酶相互作用的研究意义,研究方法以及研究现状。在此基础上,确定了本论文的选题思路和研究内容。第二章,研究了葛根素与β-葡萄糖苷酶的相互作用。首先利用AutoDock4.2分子对接软件对β-葡萄糖苷酶与葛根素的相互作用进行了分子对接研究,然后采用荧光光谱法研究了葛根素与p-葡萄糖苷酶的结合反应,测定了结合常数,并用同步荧光、三维荧光以及圆二色性光谱定性研究了葛根素对p-葡萄糖苷酶结构的影响。结果表明：二者的相互作用使p-葡萄糖苷酶发生内源荧光猝灭,属于静态猝灭机制,并且发生了荧光能量转移。通过计算得到葛根素与β-葡萄糖苷酶在290K、300K和310K下结合常数分别为2.43×104 L·mol-1、1.87×104 L·mol-1和1.03×104 L·mol-1。葛根素可使β-葡萄糖苷酶的构象发生变化,色氨酸残基所处环境的疏水性降低。氢键和范德华力对葛根素与β-葡萄糖苷酶的结合起重要作用。第三章,结合分子对接法和光谱法,研究了槲皮素与β-葡萄糖苷酶的相互作用及作用机理。首先利用AutoDock4.2软件对p-葡萄糖苷酶与槲皮素、竞争性抑制剂对硝基苯-p-D-巯基葡萄糖的分子对接分别进行了研究,然后采用荧光光谱法研究了槲皮素与β-葡萄糖苷酶的结合反应,并测定了结合常数。结果表明：这种相互作用使β-葡萄糖苷酶发生内源荧光猝灭,属于静态猝灭机制。通过计算得到槲皮素与β-葡萄糖苷酶在290K、300K和310K下结合常数分别为4.36×104L·mol-1、4.04×104 L·mol-1和3.18×104 L·mol-1。氢键和疏水作用对槲皮素与β-葡萄糖苷酶的结合起重要作用,也存在静电作用力。槲皮素对酶活性的抑制试验表明,其对酶的活性有一定的抑制作用,双分子结合速率常数为4.46×103(mol·L-1)-1·min-1。分子对接研究和荧光光谱实验两者相互补充,可从理论和实验两方面协同研究槲皮素与β-葡萄糖苷酶之间的相互作用。第四章,研究了木犀草素与β-葡萄糖苷酶之间的相互作用。首先采用荧光光谱法研究了木犀草素与β-葡萄糖苷酶的结合反应,测定了结合常数,并用同步荧光、三维荧光以及圆二色性光谱定性研究了木犀草素对β-葡萄糖苷酶结构的影响。结果表明：二者的相互作用使p-葡萄糖苷酶发生内源荧光猝灭,属于静态猝灭机制。通过计算得到木犀草素与β-葡萄糖苷酶在290K、300K和310K下结合常数分别为2.38×105 L·mol-1、1.03×105 L·mol-1和0.60×105L·mol-1。木犀草素可使β-葡萄糖苷酶的构象发生变化,色氨酸残基所处环境的疏水性降低。木犀草素对酶活性的抑制试验表明,其对酶的活性有一定的抑制作用,双分了结合速率常数为6.26×102 (mol·L-1)-1·min-1。结合AutoDock4.2分子对接软件对β-葡萄糖苷酶与木犀草素的相互作用进行了分子对接研究,氢键利范德华力对木犀草素与β-葡萄糖苷酶的结合起重要作用。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第1章引言  9-23
  1.1 研究背景  9-21
    1.1.1 药物与蛋白质相互作用的研究意义  9
    1.1.2 β-葡萄糖苷酶简介  9-11
    1.1.3 黄酮类药物简介  11-12
    1.1.4 药物与蛋白质相互作用的光谱研究方法  12-15
    1.1.5 研究药物与蛋白质相互作用的几个基本公式和方法  15-16
    1.1.6 药物小分子与酶的抑制常数  16-18
    1.1.7 药物与蛋白质相互作用的分子对接研究  18-21
  1.2 本论文的选题思路及研究内容  21-23
第2章葛根素与β-葡萄糖苷酶相互作用的研究  23-37
  2.1 引言  23
  2.2 实验部分  23-25
    2.2.1 仪器与试剂  23-24
    2.2.2 实验方法  24-25
  2.3 结果与讨论  25-34
    2.3.1 葛根素与β-葡萄糖苷酶的光谱研究  25-32
    2.3.2 葛根素与β-葡萄糖苷酶的结合常数的测定  32
    2.3.3 葛根素与β-葡萄糖苷酶的作用力类型分析  32-34
    2.3.4 葛根素与β-葡萄糖苷酶的分子对接研究  34
  2.4 本章小结  34-37
第3章槲皮素与β-葡萄糖苷酶相互作用的研究  37-51
  3.1 引言  37-38
  3.2 实验部分  38-39
    3.2.1 仪器与试剂  38
    3.2.2 实验方法  38-39
  3.3 结果与讨论  39-49
    3.3.1 槲皮素与β-葡萄糖苷酶的光谱研究  39-46
    3.3.2 槲皮素与β-葡萄糖苷酶的结合常数的测定  46
    3.3.3 槲皮素与β-葡萄糖苷酶的作用力类型分析  46-47
    3.3.4 槲皮素与β-葡萄糖苷酶双分子结合速率常数的测定  47-48
    3.3.5 槲皮素与β-葡萄糖苷酶的分子对接研究  48-49
  3.4 本章小结  49-51
第4章木犀草素与β-葡萄糖苷酶相互作用的研究  51-63
  4.1 引言  51
  4.2 实验部分  51-53
    4.2.1 仪器与试剂  51-52
    4.2.2 实验方法  52-53
  4.3 结果与讨论  53-62
    4.3.1 木犀草素与β-葡萄糖苷酶的光谱研究  53-59
    4.3.2 木犀草素与β-葡萄糖苷酶的结合常数的测定  59-60
    4.3.3 木犀草素与β-葡萄糖苷酶的作用力类型分析  60-61
    4.3.4 木犀草素与β-葡萄糖苷酶双分子结合速率常数的测定  61-62
    4.3.5 木犀草素与β-葡萄糖苷酶的分子对接研究  62
  4.4 本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-73
附录  73-75
致谢  75-77
攻读硕士学位期间研究成果  77

葛根素、槲皮素以及木犀草素与β-葡萄糖苷酶相互作用的研究

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