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酯功能化的雙子表面活性劑與血紅蛋白的結合——結果和討論

來源:上海謂載 瀏覽 1441 次(ci) 發布時間:2020-11-15


三、結果和討論


3.1. 表面張力測量


表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)(li)測量用于(yu)(yu)研究(jiu) 關于(yu)(yu) 16-E2-16/Hb 相(xiang)互(hu)(hu)作(zuo)用的(de)(de)(de)(de)(de)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)信息 空氣/水界(jie)面(mian)(mian)。 圖 1 顯(xian)示(shi)了(le) 16-E2-16 分布的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)(li)與對數濃(nong)度(du)在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)和(he) 在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)同(tong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia)(xia)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai) Hb (5 μM)。 斷(duan)點 表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)(li)與表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑濃(nong)度(du)對數的(de)(de)(de)(de)(de)關系 不(bu)同(tong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia)(xia)純(chun)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑的(de)(de)(de)(de)(de)文件(jian)對應(ying)(ying)(ying) 到(dao)相(xiang)應(ying)(ying)(ying)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia)(xia)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑的(de)(de)(de)(de)(de) cmc。 這 16-E2-16/Hb體系的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)(li)曲(qu)線(xian)呈現兩個斷(duan)裂 點,第一個斷(duan)點對應(ying)(ying)(ying)臨界(jie)聚合 濃(nong)度(du)(cac)代表(biao)(biao)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑的(de)(de)(de)(de)(de)開始 蛋白(bai)質(zhi)(zhi)結(jie)合而(er)作(zuo)為(wei)第二個斷(duan)點對應(ying)(ying)(ying)于(yu)(yu) 在(zai)(zai)(zai)(zai) Hb 存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)下(xia)(xia) 16-E2-16 的(de)(de)(de)(de)(de) cmc。 16-E2-16 的(de)(de)(de)(de)(de) cmc 在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)同(tong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia)(xia)不(bu)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)和(he)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai) Hb 的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia) 列在(zai)(zai)(zai)(zai)表(biao)(biao) 1 中(zhong)。從這些值可以看出(chu),16-E2-16 的(de)(de)(de)(de)(de) cmc 隨(sui)著(zhu) Hb 的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)和(he)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)升(sheng)高而(er)增(zeng)(zeng)(zeng)加。 在(zai)(zai)(zai)(zai) Hb 存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)下(xia)(xia) cmc 的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加證實了(le) 16-E2-16/Hb 復合物的(de)(de)(de)(de)(de)形成,在(zai)(zai)(zai)(zai)此(ci)期間一些單(dan)體 與 Hb 結(jie)合,因(yin)此(ci)無(wu)法形成膠束 進而(er)導(dao)致(zhi)膠束化延遲 [54]。 表(biao)(biao)1還 表(biao)(biao)明(ming) cmc 值隨(sui)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)升(sheng)高而(er)增(zeng)(zeng)(zeng)加 這意味著(zhu)疏水力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)參與,它們是 溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)依賴,在(zai)(zai)(zai)(zai) cmc 的(de)(de)(de)(de)(de)蛋白(bai)質(zhi)(zhi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑相(xiang)互(hu)(hu)作(zuo)用中(zhong)。 這可以歸因(yin)于(yu)(yu) 16-E2-的(de)(de)(de)(de)(de)溶解度(du)增(zeng)(zeng)(zeng)加 16 單(dan)體隨(sui)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)變化而(er)抑(yi)制(zhi)膠束化。 此(ci)外,較高的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)有利于(yu)(yu)熱運動(dong),這會導(dao)致(zhi) 更(geng)多的(de)(de)(de)(de)(de)分子與 Hb 結(jie)合。 但(dan)是,cac 保持(chi)不(bu)變 在(zai)(zai)(zai)(zai)所有溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia)(xia)。 因(yin)此(ci),我(wo)們可以認為(wei) 16-E2-16 與 Hb 結(jie)合 通過(guo) cac 附近的(de)(de)(de)(de)(de)靜電相(xiang)互(hu)(hu)作(zuo)用,因(yin)為(wei)靜電 相(xiang)互(hu)(hu)作(zuo)用不(bu)受溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)影響(xiang)。 此(ci)后,作(zuo)為(wei) 表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑濃(nong)度(du)增(zeng)(zeng)(zeng)加,蛋白(bai)質(zhi)(zhi)通過(guo)疏水力(li)(li)與表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑相(xiang)互(hu)(hu)作(zuo)用。 下(xia)(xia)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)(li)值 Hb-16-E2-16系統(tong)比(bi)對應(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)16-E2-16系統(tong)是 由于(yu)(yu) Hb 的(de)(de)(de)(de)(de)高表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。

圖 1. 16-E2-16/Hb 在不(bu)同溫度下的(de)表(biao)面張力。 (a) 298.15K (b) 308.15K (c) 318.15K。 [Hb] = 5 μM。


3.1.1. 界面參數


最大(da)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)過量 (∫max) 表(biao)(biao)示為每單(dan)位面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)界面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)處的表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)活性劑(ji)分子濃(nong)度。 表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)數據用(yong)于計算表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)過量 應(ying)用(yong)吉(ji)布(bu)斯吸附(fu)等(deng)溫線的濃(nong)度 (∫max) 方程:



其中 γ 是表(biao)(biao)面活性(xing)劑濃度 C 下(xia)的平衡表(biao)(biao)面張(zhang)力(li) (mNm?1),n 是每(mei)(mei)分子的粒(li)子數 表(biao)(biao)面活性(xing)劑。 由于表(biao)(biao)面活性(xing)劑的解(jie)離導致(zhi)三種(zhong)物質的形成,公式 1111 表(biao)(biao)示在低于 cmc 的恒定溫(wen)度下(xia) γ 與(yu) log[16-E2-16] 之間的曲線斜率。 ∫max 值允許計算(suan) 每(mei)(mei)個分子 Amin 的最(zui)小表(biao)(biao)面積(以 nm2 為單位) 方程:



表格1 不(bu)同溫度下 Hb 不(bu)存在和(he)(he)存在時 16-E2-16 的 cmc、∫max 和(he)(he) Amin


其(qi)(qi)中 NA 是阿伏伽德羅數。 為 ∫max 獲得的數據 和(he) Amin 列于表 1。發(fa)現 ∫max 值(zhi)為 16- E2-16 隨溫(wen)度升高而(er)降(jiang)低,表明 系統涉及靜(jing)電和(he)疏水相互(hu)作用(yong)[55]。 Amin 值(zhi)隨溫(wen)度升高而(er)增(zeng)加(jia) 正如(ru)分子運動(dong)增(zeng)加(jia)所預期的那樣 [56]。 ?cmc ,其(qi)(qi)定義為表面(mian)活性(xing)劑降(jiang)低表面(mian)張力的有效性(xing),測量為 cmc 處的表面(mian)壓力 [57],和(he) 從關系計(ji)算:




其中γ o 和γ cmc 是指溶劑體系的表(biao)面張(zhang)力 (水(shui)/水(shui) + Hb) 和 cmc 值下溶液(ye)的表(biao)面張(zhang)力。


3.1.2. 熱力學參數


離子表(biao)面活性劑在水溶(rong)液中膠束化(hua)(hua)的熱(re)力(li)學參數可(ke)以借助(zhu) 以下(xia)方程使用(yong)質量作用(yong)模型膠束化(hua)(hua) [58]



其中αG0m、αH0m和(he)αS0m是(shi)自由能、焓的變(bian)化 和(he)膠束化熵,Xcmc 是(shi) cmc 處的摩爾分(fen)數。 這 從(cong)方程 (6-8) 獲得的值顯示在表 2 中。


表(biao) 2 膠束化(hua)的自由能 (αG0m)、熵(shang) (αS0m) 和(he)焓 (αH0m) 的變化(hua)以(yi)及自由能 (αG0) 的變化(hua) ad) 不存(cun)在和(he)存(cun)在時 16-E2-16 的吸附 不同溫度(du)下的 Hb。

這(zhe) αG0m 在(zai)所有(you)溫度(du)下的(de)負值(zhi)表(biao)明容易 在(zai)所研(yan)究的(de)條(tiao)件(jian)下形成(cheng)膠束(shu)(shu)。 此(ci)外, αG0m 的(de)負值(zhi)隨溫度(du)升高而增大 這(zhe)表(biao)明16-E2-16分子(zi)在(zai)高溫下脫水(shui)是(shi)膠束(shu)(shu)形成(cheng)的(de)主要因素。 這(zhe) 膠束(shu)(shu)化 αH0m 的(de)負值(zhi)證實(shi)了放熱 過程的(de)性質(zhi)。 獲得(de)的(de) αS0m 值(zhi)都(dou)是(shi)正的(de),表(biao)明系統在(zai)轉換后增加了隨機性 離(li)子(zi)表(biao)面(mian)活性劑(ji)(ji)分子(zi)變(bian)成(cheng)膠束(shu)(shu)。 換句話說,我們可以 說對表(biao)面(mian)活性劑(ji)(ji)的(de)運動(dong)有(you)較小的(de)阻礙 分子(zi)存在(zai)于膠束(shu)(shu)中時。



標準吸附自(zi)由能,αG0 這個系統(tong)的廣告是 使用關系計(ji)算:



αG0 的(de)值(zhi) 由此(ci)獲得的(de) ad 列于表 2 中。 吸(xi)附(fu)熱力學參數αG0 廣告價值(zhi)全是(shi) 負且(qie)比 αG0m 更負,表明界(jie)面處(chu)的(de)吸(xi)附(fu)與自由能(neng)的(de)降(jiang)低有關 系統的(de)。 這可能(neng)是(shi)由于空間(jian)因子對(dui) 對(dui)膠束化的(de)抑制作用(yong)(yong)大于對(dui)吸(xi)附(fu)作用(yong)(yong)的(de)影響。


3.2. 紫(zi)外-可見研究


Hb 在(zai)其吸(xi)收(shou)光(guang)譜中顯(xian)(xian)示三個不同的(de)(de)(de)(de)(de)峰。 這(zhe)(zhe)些(xie) 是(shi)(shi); Trp 和(he)(he)(he) Tyr 殘基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)苯(ben)基(ji)(ji)(273 nm), -樂隊 (360 nm) 和(he)(he)(he)卟啉-索雷帶(dai) (404 nm,強烈允許 - * 電(dian)子躍(yue)遷)[59,60]。 這(zhe)(zhe)個樂隊起源于 血(xue)紅(hong)素基(ji)(ji)團(tuan),嵌入由(you) 蛋白(bai)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)骨架通過適當的(de)(de)(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)疊[61,62]。 變(bian)化 soret 吸(xi)收(shou)帶(dai)的(de)(de)(de)(de)(de)位置和(he)(he)(he)強度(du) 提供有(you)關蛋白(bai)質(zhi)在(zai)綴合過程(cheng)中可(ke)能發生(sheng)解折(zhe)(zhe)疊和(he)(he)(he)變(bian)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)信息 [59,60,62,63]。 圖 2 顯(xian)(xian)示了(le) 不存在(zai)和(he)(he)(he)存在(zai)各種(zhong)濃度(du)的(de)(de)(de)(de)(de) Hb 的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)光(guang)度(du) 16-E2-16。 添加(jia) 16-E2-16 顯(xian)(xian)示出顯(xian)(xian)著的(de)(de)(de)(de)(de) Soret 帶(dai)強度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)譜變(bian)化,但峰值(zhi)位置保持不變(bian)。 16-E2-16 降低(di)強度(du) soret 帶(dai)暗示 16-E2-16 可(ke)以訪(fang)問(wen)血(xue)紅(hong)素組 并直接參(can)與擾(rao)亂結(jie)構和(he)(he)(he)暴露 水介(jie)質(zhi)中的(de)(de)(de)(de)(de)血(xue)紅(hong)素基(ji)(ji)團(tuan) [61]。 換句(ju)話說(shuo)我們 可(ke)以說(shuo),由(you)于蛋白(bai)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)血(xue)紅(hong)素基(ji)(ji)團(tuan)與 16-E2-16 的(de)(de)(de)(de)(de)某種(zhong)相(xiang)互(hu)作(zuo)用,Hb 經歷了(le)擾(rao)動。 血(xue)紅(hong)蛋白(bai)是(shi)(shi) 由(you)于工作(zuo) pH 值(zhi) (7.4) 較大,因此(ci)帶(dai)輕微負(fu)電(dian)荷 比 Hb 的(de)(de)(de)(de)(de) pI (6.86) 和(he)(he)(he)在(zai)這(zhe)(zhe)種(zhong)情況下陽(yang)離(li)子的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)互(hu)作(zuo)用 表面(mian)活性(xing)(xing)劑與蛋白(bai)質(zhi)同時具有(you)靜電(dian)和(he)(he)(he)疏水性(xing)(xing) [64] 然而,這(zhe)(zhe)與表面(mian)張力(li)結(jie)果非常吻合,van 德瓦爾斯力(li)不容忽視。



圖 2. 不存在和存在 16-E2-16 時(shi) Hb (5 μM) 的紫外-可見(jian)光譜。 這 16-E2-16 (am) 的濃度為 0, 0.39, 0.76, 1.13, 1.48, 1.81, 2.14, 2.45, 2.75, 3.05 和 3.33 μM。


3.3. 熒光光譜研究


Hb 的(de)(de)(de)(de)熒光(guang)主(zhu)要(yao)是由于色氨酸和(he)(he)酪氨酸殘(can)基(ji)的(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)。 圖(tu)(tu) 3 顯(xian)(xian)示了(le)熒光(guang)光(guang)譜 Hb 不(bu)存(cun)(cun)在(zai)和(he)(he)存(cun)(cun)在(zai) 16-E2-16。 每個 α 和(he)(he) ˇ 鏈中(zhong)有 3 個色氨酸(α214Trp、β215Trp、β217Trp)。 根據(ju) Rodgers 的(de)(de)(de)(de)說法,[65] Hb 的(de)(de)(de)(de)內部(bu)熒光(guang)主(zhu)要(yao)是 來源于 β237Trp。 由于 Trp 和(he)(he)血(xue)(xue)(xue)紅(hong)(hong)素(su)(su)都位于 在(zai) Hb 的(de)(de)(de)(de)疏水腔中(zhong),有效的(de)(de)(de)(de)能量(liang)轉移來自 Trp 到血(xue)(xue)(xue)紅(hong)(hong)素(su)(su)顯(xian)(xian)著淬滅(mie)蛋白質熒光(guang) [66] 因此,水中(zhong) Hb 的(de)(de)(de)(de)熒光(guang)強(qiang)度非常低。 當用不(bu)同(tong)量(liang)滴(di)定固定量(liang)的(de)(de)(de)(de) Hb 時(shi) 在(zai) 16-E2-16 中(zhong),Hb 熒光(guang)強(qiang)度的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)是 觀(guan)察到(圖(tu)(tu) 3)表(biao)明表(biao)面(mian)活性劑(ji)(ji)分子滲透 Hb 的(de)(de)(de)(de)疏水腔并暴露血(xue)(xue)(xue)紅(hong)(hong)素(su)(su),從而(er) 用血(xue)(xue)(xue)紅(hong)(hong)素(su)(su)抑制 Trp 猝(cu)滅(mie),從而(er)抑制熒光(guang) Hb 強(qiang)度明顯(xian)(xian)增(zeng)加(jia)。 最初,熒光(guang) 強(qiang)度迅速增(zeng)加(jia),但當 16-E2-16 的(de)(de)(de)(de)濃度 超過它(ta)的(de)(de)(de)(de)cmc,熒光(guang)強(qiang)度緩慢增(zeng)加(jia) 此后(hou)。 對這一觀(guan)察結果的(de)(de)(de)(de)合理解(jie)釋是 疏水腔中(zhong)疏水血(xue)(xue)(xue)紅(hong)(hong)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)溶解(jie) 表(biao)面(mian)活性劑(ji)(ji)膠(jiao)束增(zeng)加(jia)血(xue)(xue)(xue)紅(hong)(hong)素(su)(su)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)距離(li) 和(he)(he) trp 并以這種方式抑制了(le) Trp 之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)能量(liang)轉移 和(he)(he)血(xue)(xue)(xue)紅(hong)(hong)素(su)(su)。

圖 3. 不(bu)存(cun)在和存(cun)在 16-E2-16 時 Hb (5 μM) 的熒(ying)光(guang)光(guang)譜。 這 16-E2-16 (ak) 的濃度為 0, 0.39, 0.76, 1.13, 1.48, 1.81, 2.14, 2.45, 2.75, 3.05 和 3.33 μM。


圖(tu) 4 為 Hb 的(de)(de)同步熒(ying)光光譜(pu) 16-E2-16 在(zai)水體系(xi)中,μ = 20 nm(圖(tu) 4a)和 γ? = 80 nm(圖(tu) 4b)。 當(dang) μ= 20 nm 時(shi),特(te)征信息(xi) 關(guan)于(yu)Tyr,當(dang)γμ= 80 nm 時(shi),獲得關(guan)于(yu)Trp 的(de)(de)特(te)征信息(xi)[67]。 從(cong)圖(tu)中可(ke)(ke)以看(kan)出 Tyr 和 Trp 的(de)(de)熒(ying)光強(qiang)度增加,熒(ying)光發射波長幾(ji)乎保持不變 添(tian)加 16-E2-16。 從(cong)圖(tu) 4(a 和 b)可(ke)(ke)以看(kan)出,Trp 的(de)(de)熒(ying)光強(qiang)度增加大于(yu) Tyr。 因此,Trp 熒(ying)光可(ke)(ke)以代表 Hb 熒(ying)光 16-E2-16/H2O 系(xi)統。

圖 4. Hb (5 μM) 的同步熒光光譜(pu)。 (a) α∫= 20 nm (b) ? = 80 納米(mi)。 16-E2-16(ah)的濃度分別為(wei)0、0.39、0.76、1.13、1.48、1.81、 2.14 和 2.45,μM。 


3.4. 圓二色性


進(jin)行CD以進(jin)一(yi)步(bu)(bu)確認(ren)構(gou)象(xiang)變化(hua) 由 16-E2-16 引起的(de)(de)(de)(de) Hb,從(cong)而允許進(jin)一(yi)步(bu)(bu)評估(gu) Hb 和 16-E2-16 之間的(de)(de)(de)(de)相互(hu)作用。 圖 5 顯(xian)示(shi)了 不(bu)存在(zai)和存在(zai) 16-E2-16 時 Hb 的(de)(de)(de)(de) CD 光譜(pu)。 光盤 Hb 的(de)(de)(de)(de)光譜(pu)在(zai) 208 nm 和 222 nm 處顯(xian)示(shi)兩個負最小值(zhi), 蛋白質(zhi)α-螺旋結(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)特征。 16-E2-16 光學(xue)不(bu)活動(dong)不(bu)顯(xian)示(shi)任何(he)信(xin)號(hao)。 在(zai)場 在(zai) 16-E2-16 中,Hb 的(de)(de)(de)(de)負橢圓度降(jiang)(jiang)低(di),表明 可能形成 Hb/16-E2-16 復合(he)物(wu) [68]。 α-螺旋 計算了 Hb 及其(qi)與(yu) 16-E2-16 (2 μM) 復合(he)物(wu)的(de)(de)(de)(de)百分比,發現分別(bie)為 53% 和 47%。 進(jin)一(yi)步(bu)(bu)降(jiang)(jiang)低(di) 在(zai)更高濃度的(de)(de)(de)(de) 16-E2-16 (2.5 μM) 存在(zai)下達(da)到 44% 表明 Hb 的(de)(de)(de)(de) α-螺旋含量(liang)明顯(xian)降(jiang)(jiang)低(di)。 因此, CD 結(jie)(jie)果表明存在(zai) 16-E2-16 變化(hua) Hb 的(de)(de)(de)(de)二級結(jie)(jie)構(gou)與(yu)我們的(de)(de)(de)(de) 計算結(jie)(jie)果。

圖 5. 不存在和存在 16-E2-16 時 Hb (5 μM) 的 CD 光譜(pu)。


3.5. 分子對接


Hb 中的(de)(de)(de) α 和(he) β 鏈(lian)(lian)具有(you)相似的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)折疊, 由(you)七個連續的(de)(de)(de)α-螺旋和(he)兩條鏈(lian)(lian)組(zu)成(cheng) 包(bao)含由(you)螺旋 4 和(he) 5 包(bao)圍的(de)(de)(de)間隙結(jie)合(he)袋(dai),而空(kong)腔(qiang)的(de)(de)(de)底部(bu)由(you) C 端(duan)部(bu)分形成(cheng) 螺旋 6 和(he)螺旋 7 的(de)(de)(de) N 端(duan)片段 [69]。 16-E2-16為主 Hb 與(yu)(yu)中央空(kong)腔(qiang)、α1 和(he) β2 鏈(lian)(lian)結(jie)合(he)(圖 6A)。 這(zhe)(zhe) 該結(jie)合(he)位點上的(de)(de)(de)氨基(ji)(ji)酸(suan)(suan)(suan)殘(can)基(ji)(ji)包(bao)括 Thr39, α1 中的(de)(de)(de) Tyr42、Phe43、Pro44、His45、His58、His87、Leu91、Val93、Asn97 鏈(lian)(lian)和(he) Leu31、Arg40、Phe41、Phe42、His63、Val67、Ala70、Phe71、 His92, Leu96, His 97, Val98, Asn102, Phe103, Leu106, Leu141 in β2 鏈(lian)(lian)圖 6B。 有(you)超(chao)過 20 個氨基(ji)(ji)酸(suan)(suan)(suan)殘(can)基(ji)(ji)位于 16-E2-16 的(de)(de)(de)站點,這(zhe)(zhe)意味著它們之間的(de)(de)(de)強(qiang)相互(hu)作用(yong)(yong)(yong) 16-E2-16 和(he) Hb [70]。 疏水性和(he)靜電力作用(yong)(yong)(yong) 在 16-E2-16 與(yu)(yu) Hb 的(de)(de)(de)結(jie)合(he)中起重(zhong)要作用(yong)(yong)(yong),這(zhe)(zhe)個結(jie)果(guo)是 與(yu)(yu)我們的(de)(de)(de)實驗結(jie)果(guo)一致(zhi)。 然而,范德瓦(wa)爾斯 力量不(bu)容(rong)忽視。 已觀察到一個氫鍵 在 16-E2-16/Hb 相互(hu)作用(yong)(yong)(yong)中的(de)(de)(de) 16-E2-O 原子(zi) 具有(you) β2 鏈(lian)(lian) ARG40 的(de)(de)(de) 16 個分子(zi)(圖 6C)。 的(de)(de)(de)形成(cheng) 氫鍵穩(wen)定 16-E2-16/Hb 復合(he)物。 的(de)(de)(de)類型(xing) 相互(hu)作用(yong)(yong)(yong)和(he)參與(yu)(yu)相互(hu)作用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)氨基(ji)(ji)酸(suan)(suan)(suan)殘(can)基(ji)(ji) 以(yi)表(biao)格(ge)形式(shi)顯示(表(biao) 3)。


表3 結(jie)(jie)合能、結(jie)(jie)合常數和活性位(wei)點殘(can)基及(ji)其與配體的相互作(zuo)用類型(xing)。


圖(tu)(tu)(tu) 6. 具有 16-E2-16 的(de) Hb 結構示意(yi)圖(tu)(tu)(tu)。 (A) Hb-16-E2-16 的(de)結構。 Hb 的(de)亞單位用(yong)不同的(de)顏(yan)(yan)色(se)(se)表示。 配體 16-E2-16 是 以棍子為代表。 (B) 距(ju)停靠的(de) 16-E2-16(綠色(se)(se))5? 范圍(wei)內 Hb 的(de)周圍(wei)氨基酸殘基(橙色(se)(se))。 (C) Hb/16-E2-16 相(xiang)互作用(yong)的(de)二維表示。 (為了(le) 對圖(tu)(tu)(tu)例(li)中顏(yan)(yan)色(se)(se)參考的(de)解釋,讀(du)者可參考本文的(de)網絡版本。)


3.6. 分子動力學模擬


進一(yi)步研究(jiu)16-E2-16的(de)結(jie)構穩定(ding)性(xing)影響 結(jie)合Hb,采用(yong)分子動力學模(mo)擬。 我們(men)分析了兩者的(de)動態結(jie)構特性(xing),例(li)如(ru)均方根偏差 (RMSD) 和回轉半徑 (Rg)。 未綁定(ding)和 16-E2-16 有界 Hb 使用(yong)從獲得的(de)軌跡(ji) MD模(mo)擬。


為了探索 Hb 的(de)(de)(de)穩定(ding)(ding)(ding)性和(he)動(dong)力學特性 綁定(ding)(ding)(ding)后,未(wei)綁定(ding)(ding)(ding)和(he)16-E2-16有(you)界的(de)(de)(de)MD模(mo)擬 Hb 是(shi)針對(dui) 20000 ps 的(de)(de)(de)模(mo)擬時間尺度進行的(de)(de)(de)。 圖 7(A) 顯(xian)(xian)示(shi)未(wei)結合(he)(he)(he)和(he) 16-E2-16 的(de)(de)(de) RMSD 值(zhi)(zhi) 有(you)界 Hb 復(fu)合(he)(he)(he)物從 0 ps 突(tu)然增加到(dao) 6000 ps 并且 此后兩個系(xi)統都達到(dao)平衡相并獲得(de) 在整個仿(fang)真過程中,RMSD 值(zhi)(zhi)穩定(ding)(ding)(ding),波動(dong)小。 未(wei)結合(he)(he)(he)和(he) 16-E2-16 有(you)界 Hb 的(de)(de)(de) RMSD 值(zhi)(zhi) 分別為 0.38 ± 0.02 和(he) 0.34 ± 0.01 nm,在 最后 10000 ps 軌(gui)跡。 因(yin)此,很明顯(xian)(xian) 16-E2-的(de)(de)(de) RMSD 值(zhi)(zhi) 16 有(you)界 Hb 小于未(wei)結合(he)(he)(he) Hb。 這一(yi)結果表明 16-結合(he)(he)(he)后的(de)(de)(de)結構變化和(he)復(fu)合(he)(he)(he)物形成 E2-16 與(yu) Hb 顯(xian)(xian)示(shi)出與(yu)我們(men)的(de)(de)(de) UV-vis 的(de)(de)(de)良好一(yi)致性 結果 [71]。

圖(tu) 7. (A) RMSD 和 (B) Rg 隨未結合(he)和 16-E2-16 有界 Hb 的(de)模擬時間(jian)的(de)變化。


Rg 值(zhi)(zhi)給出(chu)了整(zheng)(zheng)體結構的(de)精細(xi)測量(liang) Hb 的(de)維(wei)度(du)。 未結合和 16-E2-16 有(you)(you)界 Hb 在(zai)(zai)模(mo)擬 20000 ps 時間(jian)尺度(du)上計算的(de) Rg 值(zhi)(zhi) 如(ru)圖(tu)7(B)所示。 該圖(tu)清(qing)楚地表明,最初未結合的(de)和 16-E2-16 有(you)(you)界的(de) Hb 具有(you)(you)相(xiang)同的(de) Rg 值(zhi)(zhi) (2.34 nm) 并(bing)在(zai)(zai) 4000 ps 左右(you)達(da)到平衡,此后為(wei) Rg 值(zhi)(zhi)在(zai)(zai)整(zheng)(zheng)個(ge)模(mo)擬期(qi)間(jian)保持穩(wen)定,波動很小。 該 Rg 值(zhi)(zhi)與(yu)(yu)報告的(de) Hb 的(de) Rg 值(zhi)(zhi)相(xiang)似 (2.37 ± 0.05 nm) 通過中(zhong)子散射技術測量(liang) 水溶液[72-75],因此表明模(mo)擬結果(guo)的(de)準確性。 達(da)到平衡后,未結合的(de) Rg 值(zhi)(zhi)和 發現(xian) 16-E2-16 有(you)(you)界 Hb 為(wei) 2.22 ± 0.02 和 2.21 ± 0.02 分別(bie)在(zai)(zai)整(zheng)(zheng)個(ge)模(mo)擬過程中(zhong)波動很小。 從(cong) 6000 到 12000 ps,16-E2-16 結合 Hb 的(de) Rg 值(zhi)(zhi)有(you)(you) 略有(you)(you)增加,而從(cong) 14000 到 20000 ps,Rg 值(zhi)(zhi)減少 關于未結合的(de) Hb。 Rg 值(zhi)(zhi)的(de)這種(zhong)變化(hua)表明 16- E2-16 在(zai)(zai) Hb 中(zhong)引起了一點(dian)構象變化(hua) [68],這 與(yu)(yu)實驗結果(guo)相(xiang)似,與(yu)(yu)CD吻合良好 結果(guo)。



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