探讨姜黄素与牛血清白蛋白相互作用的机理

探讨姜黄素与牛血清白蛋白相互作用的机理 　　　　血清白蛋白是循环系统中存在的一种主要的可溶性蛋白，它在许多药物分子的转运沉积中扮演着非常重要的角色。因为许多药物的分布、代谢和疗效与血清白蛋白的亲和力密切相关，因此研究药物分子与血清白蛋白的相互作用就显得尤为重要。因为结构上和人血清白蛋白的相似性，牛血清白蛋白广泛地用于和小分子结合研究。姜黄素 ( Curcumin，Cur) 是一种低分子量的，天然的多酚类化合物，是从植物姜黄中提取的有效成分。它是一种脂溶性的荧光分子，两端各有一个苯酚结构，中间由共轭双键连接，其结构如图 1 所示。姜黄素本身毒性很低，但用途广泛，其药理活性包括抗氧化、抗炎、抗菌及抗肿瘤等各个方面。本文采用荧光光谱法，研究了姜黄素与牛血清白蛋白的结合作用，探讨了姜黄素与牛血清白蛋白相互作用的机理。【图1】 　　1 实验部分 　　1. 1 仪器与试剂 　　AY － 120 电子分析天平，日本岛津; LS － 55 荧光分光光度计美国 PE 公司; 牛血清白蛋白( BSA) ，上海丽珠东风生物技术有限公司; 姜黄素( Cur) ，阿拉丁试剂。 　　1. 2 实验 　　在 10 mL 容量瓶中，统一加入 0. 2 mL 1 × 10－ 5mol· L－ 1BSA 溶液，同时加入不同量的姜黄素溶液，配置不同浓度的BSA － CUＲ 系列溶液，最后用 Tris － HCl( pH = 7. 4) 缓冲溶液定容至 10 mL，以 285 nm 为激发波长，记录 300 ～500 nm 波长范围内的发射光谱，所用激发及发射狭缝均为 8 nm，扫描速度300 nm / min。 　　2 结果与讨论 　　2. 1 姜黄素对 BSA 的荧光淬灭光谱 　　图 2 显示的是加入不同浓度的姜黄素后 BSA 的荧光发射光谱图，从图 2 中我们可以看到，随着姜黄素浓度的增加，BSA的荧光强度有规律地降低，但发射峰的位置并没有发生变化，这提示我们姜黄素有可能和 BSA 发生相互作用并且使 BSA 的自身荧光发生淬灭。【图2】 　 　　2. 2 姜黄素对 BSA 的荧光猝灭机理 　　荧光淬灭的发生主要存在两种机制，静态淬灭和动态淬灭。可通过温度及激发态时间的不同来区分两种不同的淬灭方式。更高的温度会引发更快的碰撞导致更大量的碰撞淬灭，同时会使得结合力微弱的复合物分离而导致更少的静态淬灭。对于动态淬灭来说，其机制遵循 Stern － Volmer 方程:【1】 　　其中，F0和 F 代表在没有和加入淬灭剂后的荧光强度，Kq，Ksv，τ0和［Q］是分别代表生物大分子的淬灭速率常数，动态淬灭常数，不加淬灭剂的平均淬灭时间和淬灭剂的浓度。为了研究淬灭机制，我们首先将淬灭方式假定为动态淬灭过程。 　　将所得的实验数据代入公式( 1) 中，本次实验测得的姜黄素对BSA 的 Stern － Volmer 猝灭曲线( 见图 3) ，所得直线方程为 F0/F = 0. 9826 × 107C + 0. 5786，则 Ksv值为 9. 8 × 106L / mol，当生物大分子的荧光寿命设定为 10－ 8时，则计得的 Kq值为 9. 8 ×1014，据文献报道，对于动态淬灭，各种淬灭剂对生物大分子的最大碰撞淬灭常数为 2. 0 × 1010L / mol·s，而本次实验测得的速率常数要远大于 2. 0 × 1010L / mol·s，因此推测本次实验中姜黄素引起的 BSA 的荧光淬灭为静态淬灭。【图3】 　　对于静态荧光淬灭，荧光淬灭强度和淬灭剂浓度间遵循公式( 2):【2】 　　其中，K 值代表的是结合常数，n 代表的是每个 BSA 上的结合位点数。图 4 给出的是根据公式( 2) 计算得到的双对数曲线，得到的曲线方程为 lg［( F0－ F) / F］ = 8. 6557 + 1. 26lgCQ，则 Ka =4. 52 ×108L / mol，结合位点数 n = 1. 26，说明姜黄素能和 BSA 之间有 1 个结合位点，结合作用力较强。【图4】 　　3 结 论 　　姜黄素可与牛血清白蛋白发生结合，导致牛血清蛋白发生静态荧光淬灭。