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血红蛋白(Hemoglobin,Hb)是红细胞中大量存在的一种蛋白质,其结构分别具有两条α链和两条β链,为四聚体。每个亚单位由一条肽链及一分子血红素组成。Hb在哺乳动物体内的主要功能为运输氧气和二氧化碳,以及调节血液pH值[1]。除此之外,能与许多内源性、外源性物质发生相互结合。黄酮类小分子普遍具有抗菌、抗病毒、抗氧化等生物活性,是人们广泛研究的生药活性成分。黄酮类物质在体内一般难于吸收,而且在体内很快进入Ⅱ相反应(结合反应),变为极性大、亲水性的结合型药物,因此,其自身原型药物在体内的循环浓度是极低的[2]。有报道[3,4]称体内槲皮素和白藜芦醇能与红细胞的细胞膜结合,进而与血红蛋白结合,这些结合型药物是具有生物活性的[5],它们在体内能有效地避免一些酶类物质对其干扰,另外,结合型药物延长了药物经过代谢和排泄的消除时间,延长了药物在体内存在时间。本论文研究Hb与黄酮类小分子的相互作用,对于在分子水平探讨药物的药效、作用机理等内容具有重要意义,是体内药代动力学研究的必要补充。 目的:研究黄酮类小分子与Hb相互作用的光谱特征以及变化,讨论二者间相互作用的猝灭机制、结合常数和结合位点数、非辐射能量转移距离、相关热力学参数,以及Hb产生构象变化的光谱信息,并考察体内常见金属离子Fe2+和日常营养物质Vitamin C对二者相互作用的影响。 方法:在模拟人体生理pH值环境下,结合采用紫外-可见光谱法和荧光光谱法,分别在室温(298K)及正常生理温度(310K)的两种温度条件下研究八种黄酮小分子(野黄芩苷、黄芩苷、木犀草素、金丝桃苷、木犀草苷、芹菜素、金合欢素、金合欢苷)与牛血红蛋白(BHb)的相互作用;讨论其相互作用的猝灭机制,通过计算得出结合常数和结合位点数;通过叠加图谱积分面积求非辐射能量转移距离;利用热力学方程式判断作用力类型;采用同步荧光分析法和三维荧光技术探讨BHb构象的变化情况;在298K条件下,测定Fe2+和Vitamin C对该结合反应结合常数的影响以及BHb构象变化。 结果:黄芩苷、木犀草素、木犀草苷、芹菜素、金合欢素分别以动态猝灭方式猝灭BHb自身产生的荧光,野黄芩苷、金丝桃苷、金合欢苷以静态猝灭方式猝灭体系荧光。它们的结合常数大小顺序依次为:野黄芩苷、黄芩苷、木犀草素、金丝桃苷、木犀草苷、芹菜素、金合欢素、金合欢苷,数值依次为(L·mol-1):1.28×107、4.17×106、2.38×105、2.11×105、1.87×105、1.81×105、7.01×103、1.86×103,结合位点数均为1。八种黄酮小分子与BHb相互作用过程中都存在非辐射能量转移,且结合反应过程为自发进行。黄芩苷、木犀草素、木犀草苷、芹菜素、金合欢素均以疏水作用力与BHb发生相互作用,野黄芩苷、金丝桃苷以静电作用,金合欢苷以氢键和范德华力作用于BHb。同步荧光分析和三维光谱表明,八种黄酮小分子与BHb相互作用后,影响其原有光谱发生红移,自身蛋白质构象发生变化。在Fe2+和Vitamin C的影响下,八种黄酮小分子与BHb的相互作用分别有不同程度变化。 结论:在模拟人体生理pH环境下,298K及310K温度下,八种黄酮类小分子与BHb发生了相互作用,改变了药物原来的存在状态以及在体内的分布状况,BHb原有蛋白质构象发生了变化。Fe2+和Vitamin C在反应体系中的存在,会使原结合反应产生不同程度变化。