藥物分子與主體化合物及生物大分子的相互作用.pdf

1、脫氧核糖核酸(DNA)是生物體中發(fā)揮生物活性的最重要物質(zhì)之一,是遺傳信息的攜帶者和基因表達(dá)的基礎(chǔ)。大多數(shù)抗癌藥物進(jìn)入體內(nèi)后都是以DNA為作用靶分子。蛋白質(zhì)也是生命系統(tǒng)中具有重要生理功能的生物大分子,如血清白蛋白是血漿中含量最豐富的蛋白質(zhì),對(duì)于藥物分子的藥理作用發(fā)揮具有重要的作用。探討抗腫瘤藥物與DNA和蛋白質(zhì)的微觀作用模式及規(guī)律,是揭示抗腫瘤藥物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡微觀作用機(jī)制基本和重要的途徑。從淀粉降解得到的環(huán)糊精(cyclodextri

2、n,CD)的分子結(jié)構(gòu)和生物大分子受體部位的結(jié)構(gòu)類似,因此研究環(huán)糊精與一些藥物小分子的相互作用對(duì)人們理解與生物大分子相關(guān)的生命科學(xué)規(guī)律有著重要的意義。
　　等溫滴定微量熱法是現(xiàn)代熱力學(xué)和熱化學(xué)研究中的重要方法,對(duì)生命體系的研究特別是在DNA、蛋白質(zhì)等大分子與藥物小分子相互作用的研究中有其獨(dú)到之處。因此,應(yīng)用微量熱和波譜學(xué)相結(jié)合的方法研究生物大分子與藥物小分子之間的相互作用以及生物模型化合物的熱力學(xué)性質(zhì),對(duì)于人類探討生命的本質(zhì)具有一定

3、的理論基礎(chǔ)價(jià)值。
　　本論文作為國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.20773059)的部分工作,具體工作如下:
　　(一)藥物與代表性DNA相互作用的研究
　　298.15 K時(shí),利用等溫滴定微量熱法(ITC)、紫外吸收光譜法(UV)、熒光光譜法(FS)和圓二色譜法(CD)研究了DNA與鹽酸倍他洛爾(BET)在Tris–HCl緩沖溶液中的相互作用。通過量熱學(xué)數(shù)據(jù)可以得到藥物分子與生物大分子結(jié)合過程的平衡常數(shù)(K)、標(biāo)準(zhǔn)焓

4、變、吉布斯自由能變和熵變等熱力學(xué)參數(shù)。對(duì)熱力學(xué)參數(shù)的分析表明在DNA分子上有兩類結(jié)合位點(diǎn)能與鹽酸倍他洛爾分子相結(jié)合。根據(jù)紫外、熒光和圓二色光譜對(duì)DNA—藥物超分子體系的熱力學(xué)行為進(jìn)行了討論。
　　應(yīng)用同樣的方法研究了亞葉酸鈣(CaFL)與DNA在緩沖溶液中的相互作用。對(duì)熱力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知在DNA分子上有兩類結(jié)合位點(diǎn)可與FL2陰離子相結(jié)合。其中,一類結(jié)合過程是熵驅(qū)動(dòng),且與磷酸基團(tuán)發(fā)生作用;另一類結(jié)合則是以熵效應(yīng)為主的熵焓協(xié)同驅(qū)動(dòng)

5、過程,藥物配體主要與DNA上的堿基對(duì)相互作用。通過光譜學(xué)信息討論了DNA—藥物超分子體系的熱力學(xué)行為。
　　(二)藥物與牛血清白蛋白(BSA)相互作用的研究
　　應(yīng)用ITC和CD研究了抗腫瘤藥物氧化苦參堿(OMT)與BSA的相互作用,并討論了二者結(jié)合過程熱力學(xué)性質(zhì)的改變。結(jié)果表明,BSA大分子上存在可結(jié)合OMT分子的兩類位點(diǎn)。第一類結(jié)合是熵驅(qū)動(dòng)過程;第二類結(jié)合則是熵驅(qū)動(dòng)為主的焓熵協(xié)同驅(qū)動(dòng)過程。圓二色譜結(jié)果表明,OMT與BSA

6、的相互作用均導(dǎo)致了蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)象及不同結(jié)構(gòu)單元相對(duì)含量的變化。
　　應(yīng)用ITC, CD, UV研究了BET與BSA的結(jié)合反應(yīng)。熱力學(xué)結(jié)果表明,BSA大分子上存在可結(jié)合BET分子的兩類位點(diǎn)。第一類結(jié)合屬于熵驅(qū)動(dòng)過程,而第二類結(jié)合則是焓驅(qū)動(dòng)過程。光譜試驗(yàn)結(jié)果用于研究BSA?BET在溶液中的結(jié)構(gòu),并且有利于理解熱力學(xué)數(shù)據(jù)。
　　利用同樣的方法研究了CaFL與BSA的結(jié)合反應(yīng)。熱力學(xué)結(jié)果表明,BSA大分子上存在可結(jié)合FL2?陰離

7、子的兩類位點(diǎn)。第一類結(jié)合是熵驅(qū)動(dòng)過程,而第二類結(jié)合則是以焓效應(yīng)為主的熵焓協(xié)同驅(qū)動(dòng)過程。光譜試驗(yàn)結(jié)果表明在溶液中BSA和藥物可以形成超分子體系。
　　(三)抗腫瘤藥物白藜蘆醇(RES)與環(huán)糊精包結(jié)作用的熱力學(xué)研究
　　應(yīng)用滴定式微量熱法對(duì)α?,β?,γ?,Mβ?環(huán)糊精與白藜蘆醇在水溶液中的包結(jié)作用進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,各式環(huán)糊精與RES都形成化學(xué)計(jì)量比為1:1的包合物。包結(jié)過程驅(qū)動(dòng)力的不同與環(huán)糊精分子內(nèi)疏水空腔的大小以及白