药物小分子与血清白蛋白的相互作用 -

纪(摘要)小药物分子与血清白蛋白的相互作用申请学位：学士学位医学院专业：药学姓氏：梅学校编号：122120213讲师：苗2013年6月1日内容摘要一摘要二前言11蛋白质和小分子物质21.1蛋白质2的定义和概述1.2蛋白质的结构和功能21.3血清白蛋白31.3.1血清白蛋白的结构31.3.2血清白蛋白的生理功能41.4小分子物质52药物小分子与血清白蛋白相互作用的研究方法72.1紫外-可见吸收光谱法(紫外-可见)方法72.2荧光光谱法72.3圆二色性(光盘)方法92.4傅里叶变换红外光谱(FT-IR) 92.5其他研究方法103药物小分子与血清白蛋白相互作用研究的主要内容113.1结合常数和结合位点数量的测定113.2结合位点的确定123.3力类型123.4小药物分子对蛋白质二级结构的影响134研究意义和前景14参考文献15致谢18小药物分子与血清白蛋白的相互作用梅艳芳:蛋白是所有生物体中最基本的生命物质，在生命活动中起着各种重要的作用。蛋白质是遗传特征的直接表达。因此，蛋白质的各种研究是生命科学、医学和化学领域的前沿和热点。蛋白质是药物非常重要的运输载体。药物和蛋白质之间的相互作用不仅影响药物在体内的分布，还影响药物在体内的代谢和排泄。研究药物与蛋白质的结合为药物分子结构与药效之间的关系提供了有利的信息。基于研究生物大分子与药物小分子相互作用的重要意义，系统总结了该领域以往的研究成果，以期为今后的研究找到突破点，从而进一步丰富生物大分子与药物小分子相互作用的研究。关键词：小药物分子；血清白蛋白。互动；研究方法；研究内容药物小分子与血清白蛋白的相互作用梅艳-费蛋白质是所有生物的基本组成部分，在各种生命活动中起着重要的作用。蛋白质是这些遗传物质的表达者。因此，生命科学、药物动力学和化学都有了有趣的研究领域。蛋白质是药物的转运载体，药物与蛋白质的结合不仅对药物在体内的分布有很大影响，而且对药物的代谢和排泄方式也有很大影响。这方面的研究可以提供决定多胺治疗效果的结构特征信息。在前人研究的基础上，前人对其总节点有一个系统，但对多胺在机制中的作用目前综述甚少，对前人多胺在这一领域的研究成果进行总结，以期找到多胺未来的研究方向，从而丰富多胺的研究。关键词：药物分子；血清白蛋白；互动；研究方法；研究内容先前的评论生命的奥秘一直是人类孜孜不倦探索的重大问题。基本目的是通过测量、表征和阐明在生命过程中起作用的各种小分子和生物大分子之间的相互作用，探索生命过程的奥秘，并探索这些功能和生物功能之间的关系。蛋白质是一种由氨基酸组成的生物大分子，它与核酸等生物大分子一起构成生命的物质基础。生物体中有多种蛋白质，单细胞大肠杆菌含有3000多种蛋白质。人体含有10多万种蛋白质，是细胞中最丰富的大分子化合物。各种蛋白质有其特定的结构和功能，在生命活动中发挥着不可替代的作用。蛋白质与有机小分子相互作用机理的研究有助于研究蛋白质的结构和功能与有机小分子的结构和性质之间的相关性1。许多外源小分子、离子和其他与生命相关的物质需要与蛋白质相互作用来实现生物活性。研究药物小分子与生物大分子之间的相互作用，有助于人们了解和理解药物与生物大分子之间的相互作用方式及其在体内的作用机制，也有助于人们设计和筛选疗效更好、毒性更低的新药2。药物的吸收、分布、代谢、排泄等体内过程直接影响药物在作用部位的有效浓度和持续时间，从而决定药物药理作用和毒性作用的发生、发展和消除。研究各种药物与血浆蛋白(主要是白蛋白)的结合是药代动力学和临床药理学的重要内容3。小分子和蛋白质之间的相互作用早在国外就已经研究过了，国内化学家也研究了几十年4，5。近年来，随着现代实验方法的改进，人们通过各种方法从不同角度对药物小分子与蛋白质的相互作用进行了广泛的研究。目前常用的方法有荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、圆二色性光谱、傅里叶变换红外光谱、电化学方法、激光拉曼光谱、平衡渗析法、液相色谱、X-晶体衍射等。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。由于蛋白质溶液所处的环境与其内部环境之间存在一定的差异，无论用什么方法来研究它们之间的相互作用，都只能得到一个粗略的近似结果。各种方法的合理搭配和应用也可以通过从各个方面研究同一个反应体系获得更多、更详细、更准确的信息。1蛋白质和小分子物质1.1蛋白质的定义和概述1838年，荷兰科学家格里特发现了蛋白质。他观察到，没有蛋白质，生物就无法生存。蛋白质是生命的物质基础。没有蛋白质，就没有生命。因此，它与生命和各种形式的生命活动密切相关。身体中的每个细胞和所有重要成分都与蛋白质有关，蛋白质占体重的16.3%，也就是说，一个60公斤的成年人体内大约有9.8公斤的蛋白质。人体内有许多不同性质和功能的蛋白质，但它们都是由20多种氨基酸以不同比例排列组合而成，并在体内不断代谢和更新。1.2蛋白质的结构和功能蛋白质是由一条或多条多肽链通过各种组合形成的生物大分子。蛋白质的基本结构在三维空间中以非常特殊的方式组织和结合在一起，形成特定的三维结构并形成功能蛋白质。蛋白质结构分为一级、二级、三级和四级结构(图1)。一级结构是指蛋白质分子中的氨基酸序列。二级结构是指多肽主链原子的局部空间排列，不涉及氨基酸残基侧链的构象，包括-螺旋、-折叠、-转角、不规则卷曲等主要形式。蛋白质的三级结构是指每个多肽链中所有原子的空间排列，包括主链和侧链的构象内容。它是在主链构象的二级结构的基础上，由于侧链R基团的相互作用，进一步折叠和卷曲而形成的。蛋白质的四级结构是指空间排列和接触关系1973年，罗斯曼提出了超二级结构和结构金域。生物化学家和分子生物学家已经认识到两个新概念。蛋白质三级结构的基本单位是结构域。结构域是指二级结构和结构基序以特定的方式连接，在蛋白质分子中形成两个或多个空间上不同的三级折叠实体。蛋白质的三级结构是结构域在三维空间结构中以特定的方式排列，或者二级结构、结构基序和与二级结构和结构基序相关的各种多肽链在空间中进一步卷曲和折叠，以形成包括主链和侧链的特定排列。较大的蛋白质有多个区域，这些区域可以以非常不同的方式组合，从而形成极其复杂和多样的蛋白质整体结构以及有限类型的区域结构。正是基于结构域，才有可能对蛋白质进行结构分类。结构域也是功能单位，不同的结构域通常与蛋白质的不同功能相关联6。根据分子的组成，蛋白质可分为简单蛋白质和结合蛋白质。简单蛋白质的分子完全由氨基酸组成，如淀粉酶、核糖核酸酶、胰岛素等。除了蛋白质组分，结合蛋白还包含非蛋白质组分(即辅基)，如血红蛋白、核蛋白等。图1蛋白质的四级结构图图2 HSA的X射线单晶衍射图蛋白质在生物过程中起着重要的作用，可以简单概括如下：(1) 酶是机体代谢的催化剂：这是最重要的生物功能，几乎所有的酶都是蛋白质。生物体中几乎所有的化学反应都是在相应的酶的参与下进行的。(2)作为生物体的结构成分：在高等动物中，胶原纤维是主要的细胞外结构蛋白，参与结缔组织和骨骼，作为身体的支架；(3)氨基酸的储存；(4)运输功能；(5)协调行动的功能；(6)激素功能；(7)防御功能。1.3血清白蛋白1.3.1血清白蛋白的结构血清白蛋白是一种简单的蛋白质。它是血浆中最丰富的蛋白质。其浓度达到40毫克/毫升(0.6毫米)，占血浆中所有蛋白质的60%，并提供80%的血液渗透压7。它能与许多内源和外源化合物结合，从而在贮藏和运输中发挥重要作用8。人血清白蛋白(HSA)是由585个氨基酸残基组成的单肽链蛋白质，分子量约为66，500。HAS肽链含有35个半胱氨酸残基，只有34个位置有一个巯基，其余为二硫键。八对二硫键形成交叉二硫键，只有一个二硫键靠近N端。二硫键在维持蛋白质空间结构的稳定性方面起着重要作用。HSA在214位含有18个酪氨酸残基和1个色氨酸残基。n端是天冬氨酸残基，C端是亮氨酸残基。1989年，卡特集团发表了HSA的低分辨率晶体结构9，并于1990年对10作了一些修正。然后，在1992年，卡特集团发表了HSA的高分辨率晶体结构11，从而终于揭示了这种生物大分子的真实面目。正如先前预测的，HSA分子包括三个结构相似的功能域(域、)(图2)。每个功能域还包括两个相似的螺旋子域(子域A和子域B)。这六个亚结构域组合在一起形成不对称的心形分子。该分子具有大约67%的螺旋结构，其余部分是角和延伸的肽链。牛血清白蛋白(BSA)是由582个氨基酸残基组成的单肽链蛋白，其氨基酸序列与HSA8号非常相似。BSA肽链也含有35个半胱氨酸残基，只有34个位置有一个巯基，其余为二硫键，8对二硫键形成交叉二硫键，只有一个二硫键靠近N端。与HSA不同，牛血清白蛋白在134位和212位分别含有一个色氨酸残基，因此它们的荧光性质略有不同。此外，由于牛血清白蛋白和HSA的结构相似，它们的氨基酸序列高度相似，不同的氨基酸是保守的取代，而牛血清白蛋白更便宜，更容易获得，因此人们经常研究药物-牛血清白蛋白的结合，作为HSA结合的参考。1.3.2血清白蛋白的生理功能血清白蛋白是血液缓冲系统的组成部分之一。它具有营养功能，是维持血液渗透压的主要成分和运输内源性和外源性物质的重要载体8。像其他蛋白质一样，水杨酸是一种两性化合物。白蛋白的等电点低于正常血液的酸碱度，是一种弱酸。一部分以酸的形式存在，另一部分与阳离子(主要是钠)结合形成弱酸盐。这两部分形成的缓冲离子是整个血液缓冲系统的一部分。营养在生命活动中，组成组织和器官的蛋白质不断被代谢。体内血浆蛋白分解产生的氨基酸可以参与组织蛋白合成的氨基酸代谢池。白蛋白对细胞营养有很高的价值。滋养层大约1/3的蛋白质来自肝脏合成的白蛋白。此外，白蛋白还为细胞提供了合成其他蛋白质的材料。正常人血浆渗透压维持血浆胶体渗透压和流体交换：在37时约为7.7个大气压。血浆中蛋白质的浓度高于组织液，因此具有较高的渗透压。血浆和组织液之间的渗透压差称为血浆的有效渗透压，通常为15毫微克。它具有从组织间隙吸收水分进入血液循环的功能。在正常人体微循环中，血浆和组织液经