荧光各向异性结合同步荧光法研究1-羟基芘与牛血清白蛋白的相互作用

doi:10.7503/cjcu20150119

高等学校化学学报 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (8): 1511.doi: 10.7503/cjcu20150119

荧光各向异性结合同步荧光法研究1-羟基芘与牛血清白蛋白的相互作用

张静¹, 陈薇晓^1,², 张唯¹, 段滢¹, 朱玉秀¹, 朱亚先³, 张勇^1,⁴()

1. 近海海洋环境科学国家重点实验室, 厦门大学环境与生态学院, 厦门 361102
2. 北京大学城市与环境学院, 北京 100871
3. 厦门大学化学化工学院化学系, 厦门 361005
4. 漳州职业技术学院, 漳州 363000

收稿日期:2015-02-02 出版日期:2015-08-10 发布日期:2015-06-30
作者简介:联系人简介: 张勇, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事环境化学研究. E-mail:yzhang@xmu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21075102, 21177102)、中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: 2013121052)和国家级大学生创新创业项目基金(批准号: DC2013035)资助

Interaction of 1-Hydroxypyrene with BSA Using Fluorescence Anisotropy and Synchronous Fluorescence Analysis Methods^†

ZHANG Jing¹, CHEN Weixiao^1,², ZHANG Wei¹, DUAN Ying¹, ZHU Yuxiu¹, ZHU Yaxian³, ZHANG Yong^1,^4,^*()

1. State Key Laboratory of Marine Environmental Sciences of China, College of Environment and Ecology, Xiamen University, Xiamen 361102, China
2. College of Urban and Environmental Sciences, Peking University, Beijing 100871, China
3. College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China
4. Zhangzhou Institute of Technology, Zhangzhou 363000, China

Received:2015-02-02 Online:2015-08-10 Published:2015-06-30
Contact: ZHANG Yong E-mail:yzhang@xmu.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.1075102, 21177102), the Fundamental Research Funds for the Central Universities, China(No.2013121052) and the National Training Program of Innovation and Enterpreneurship for Undergraduates, China(No;DC2013035)

摘要/Abstract

摘要：

在模拟生理条件下, 应用荧光各向异性法研究了多环芳烃(PAHs)代谢标志物1-羟基芘(1-OHP)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用, 并结合同步荧光法研究作用过程中BSA的构型变化, 初步探讨了二者的结合方式. 研究结果表明, 1-OHP与BSA有较强的结合作用, 形成1∶1复合物, 平均结合平衡常数为3.63×10⁶ L/mol, 且其结合作用强弱随着BSA浓度大小发生变化. 1-OHP可与BSA的色氨酸残基结合, 使BSA构型发生变化, 进而使色氨酸残基周围环境的疏水性降低.

关键词: 荧光各向异性, 1-羟基芘, 牛血清白蛋白, 结合常数, 构型变化, 作用方式

Abstract:

Fluorescence anisotropy was employed to investigate the interaction of 1-hydroxypyrene(1-OHP), the metabolism biomarker of PAHs in vivo, with a model transport protein of bovine serum albumin(BSA) under simulated physiological conditions. Combined with synchronous fluorescence spectra, the conformation transition of BSA was also investigated. The experiment results showed that 1-OHP can bind to BSA strongly and a 1∶1 complex was formed, with an average binding equilibrium constant of 3.63×10⁶ L/mol. Also as the amounts of BSA differ, the interaction of 1-OHP and BSA was dominated by strong and weak binding modes alternately. Moreover, 1-OHP can bind to tryptophan residues and induce the conformational and micro-environmental changes of BSA, increasing the tryptophan residue of BSA exposuring to a less hydrophobic micro-environment.

Key words: Fluorescence anisotropy, 1-Hydroxypyrene(1-OHP), Bovine serum albumin(BSA), Binding constant, Conformation change, Interaction mode(Ed.: N, K)

中图分类号:

O657
O625

TrendMD:

张静, 陈薇晓, 张唯, 段滢, 朱玉秀, 朱亚先, 张勇. 荧光各向异性结合同步荧光法研究1-羟基芘与牛血清白蛋白的相互作用. 高等学校化学学报, 2015, 36(8): 1511.

ZHANG Jing, CHEN Weixiao, ZHANG Wei, DUAN Ying, ZHU Yuxiu, ZHU Yaxian, ZHANG Yong. Interaction of 1-Hydroxypyrene with BSA Using Fluorescence Anisotropy and Synchronous Fluorescence Analysis Methods^†. Chem. J. Chinese Universities, 2015, 36(8): 1511.

图/表 5

Fig.1 Excitation(a) and emission(b) spectra of 1-OHP in Tris-HCl buffer solution(pH=7.40)a. λem=386 nm, b. λex=346 nm;c(1-OHP)=5.00×10-6 mol/L.

Fig.2 Relationship between fluorescence anisotropy values of 1-OHP and the concentrations of BSA in Tris-HCl buffer solution(pH=7.40)c(1-OHP)=5.00×10-6 mol/L, 105c(BSA)/(mol·L-1)=0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.35, 0.40, 0.45, 0.50, 0.55, 0.60, 0.80, 1.00, 1.20, 1.40, 1.60, 1.80, 2.00. λex =346 nm, λem=386 nm.

Table 1 Values of fB, n and K in different 1-OHP-BSA systems(pH=7.40, 291 K)*

10⁵c(BSA)/ (mol·L^-1)	f_B	n	10^-6 K/ (L·mol^-1)	10⁵c(BSA)/ (mol·L^-1)	f_B	n	10^-6 K/ (L·mol^-1)
0	0			0.60	0.83	0.69	2.74
0.20	0.38	0.95	5.20	0.80	0.89	0.56	2.17
0.25	0.48	0.96	8.94	1.00	0.88	0.44	1.35
0.30	0.54	0.90	3.67	1.20	0.93	0.39	1.85
0.35	0.63	0.90	5.34	1.40	0.97	0.35	3.93
0.40	0.70	0.87	4.47	1.60	0.97	0.31	2.48
0.45	0.74	0.83	3.67	1.80	0.96	0.27	1.79
0.50	0.78	0.78	3.20	2.00	1.00	0.25

Fig.3 Energy transfer efficiency(E)and binding distance(r)of BSA and 1-OHP at different concentration ratios of BSA to 1-OHP in 0.05 mol/L Tris-HCl buffer solution(pH=7.40) at 291 Kc(BSA)/c(1-OHP)=0.50, 0.63, 0.83, 1.25, 2.50, 5.00.

Fig.4 Synchronous fluorescence spectra of BSA in 0.05 mol/L Tris-HCl buffer solution(pH=7.40)at 291 K c(BSA)=5.00×10-6 mol/L; 105c(1-OHP)/(mol·L-1): a—k. 0, 0.10, 0.20, 0.30, 0.40, 0.50, 0.60, 0.70,0.80, 0.90, 1.00; (A) Δλ=15 nm; (B) Δλ=60 nm.

参考文献 33

[1]	Kragh-Hansen U., Dan. Med. Bull., 1990, 37(1), 57—84
[2]	Kim K. H., Jahan S. A., Kabir E., Brown R. J. C., Environ. Int., 2013, 60, 71—80
[3]	Ravindra K., Sokhi R., Van-Grieken R., Atmos. Environ., 2008, 42(13), 2895—2921
[4]	Boysen G., Hecht S. S., Mutat. Res./Rev. Mutat., 2003, 543(1), 17—30
[5]	Skupińska K., Zylm M., Misiewicz I., Kasprzycka-Guttman T., Acta Biochim. Pol., 2006, 53(1), 101—112
[6]	Xu C., Gu J., Ma X., Dong T., Meng X., Spectrochim. Acta A, 2014, 125, 391—395
[7]	Marszalek M., Konarska A., Szajdzinska-Pietek E., Wolszczak M., J. Phys. Chem. B, 2013, 117(50), 15987—15993
[8]	ϕstergaard J., Heegaard N. H. H., Electrophoresis, 2003, 24(17), 2903—2913
[9]	Vuignier K., Guillarme D., Veuthey J. L., Carrupt P. A., Schappler J., Pharmaceut. Biomed., 2013, 74, 205—212
[10]	Wu D., Yan J., Wang J., Wang Q., Li H., Food Chem., 2015, 170, 423—429
[11]	Hovius R.,Vallotton P., Wohland T., Vogel H., Trends Pharmacolo. Sci., 2000, 21(7), 266—273
[12]	Du C. R., Luo X., Wei J. R., He T. T., Zheng X. Y., Lin C. W., Chem. Res. Chinese Universities, 2013, 29(5), 854—860
[13]	Li N., Wei Y. J., Journal of Hebei Normal University(Natural Science Edition), 2003, 27(2), 176—180
	(李娜, 魏永巨. 河北师范大学学报(自然科学版), 2003, 27(2), 176—180)
[14]	Zhang D. P., Lu M. L., Wang H. L., J. Am. Chem. Soc., 2011, 133(24), 9188—9191
[15]	Fuentealba D., Kato H., Nishijima M., Fukuhara G., Mori T., Inoue Y., Bohne C., J. Am. Chem. Soc., 2012, 135(1), 203—209
[16]	Li D. H., Peng X. Y., Ye D., Xu J. G., Chem. J. Chinese. Universities, 1999, 20(8), 1220—1222
	(李东辉, 彭兴跃, 叶东, 许金钩. 高等学校化学学报, 1999, 20(8), 1218—1220)
[17]	Lakowicz J.R., Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd Edition, Springer US, New York, 2006, 353—382
[18]	Carmona N. A., Cohen B., Organero J. A., Douhal A., J. Photochem. Photobiol. A: Chem., 2012, 234, 3—11
[19]	Ouyang Y. F., Wang Y. S., Li G. Y., Physical Testing and Chemical Analysis Part B: Chemical Analysis, 2011, 47(3), 253—256
	(欧阳运富, 王永生, 李贵英. 理化检验: 化学分册, 2011, 47(3), 253—256)
[20]	Zhang Y., Zhang G. Z., Wang Y. M., Lu J. X., J. Anal. Sci., 2000, 16(6), 445—449
	(张勇, 张贵珠, 王月梅, 卢继新. 分析科学学报, 2000, 16(6), 445—449)
[21]	De S., Girigoswami A., Das S., J. Colloid Interf. Sci., 2005, 285(2), 562—573
[22]	Fabriciova G., Sanchez-Cortes S., Garcia-Ramos J. V., Miskovsky P., J. Raman Spectrosc., 2004, 35(5), 384—389
[23]	Jarvis I. W., Dreij K., Mattsson Å., Jernström B., Stenius U., Toxicology, 2014, 321, 27—39
[24]	Ed.: Förster T., Sinanoglu O., Delocalized Excitation and Excitation Transfer, Modern Quantum Chemistry, Part Ⅲ, Academic Press, New York, 1965, (3), 93—137
[25]	Guo M., Li M. H., Yu Q. S., J. Anal. Sci., 2007, 23(4), 405—409
	(郭明, 李铭慧, 俞庆森. 分析科学学报, 2007, 23(4), 405—409)
[26]	Wang N., Ye L., Zhao B. Q., Yu J. X., Braz. J. Med. Biol. Res., 2008, 41(7), 589—595
[27]	Sułkowska A., J. Mol. Struct., 2002, 614(1), 227—232
[28]	Brunmark P., Harriman S., Skipper P. L., Wishnok J. S., Amin S., Tannenbaum S. R., Chem. Res. Toxicol., 1997, 10(8), 880—886
[29]	Sato H., Chuang V. T. G., Yamasaki K., Yamaotsu N., Watanabe H., Nagumo K., Anraku M., Kadowaki D., Ishima Y., Hirono S., Otagiri M., Maruyama T., PLoS One, 2014, 9(2), e87919
[30]	Zsila F., Mol. Pharm., 2013, 10(5), 1668—1682
[31]	Zhang J. X., Yin Z. N., Wu W., Wand Z. X., He R., Wu Z.X., Chem. Res. Chinese Universities, 2012, 28(6), 963—970
[32]	Militello V., Casarino C., Emanuele A., Giostra A., Pullara F., Leone M., Biophys. Chem., 2004, 107(2), 175—187
[33]	Cao X. M., Li J., Yang X., Duan Y., Wang C. X., Thermochim. Acta, 2008, 467(1), 99—106

荧光各向异性结合同步荧光法研究1-羟基芘与牛血清白蛋白的相互作用

Interaction of 1-Hydroxypyrene with BSA Using Fluorescence Anisotropy and Synchronous Fluorescence Analysis Methods^†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 5

参考文献 33

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	李梦硕, 张静, 刘丹, 朱亚先, 张勇. 芘与人血清白蛋白和牛血清白蛋白结合位点微环境极性的差异[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 731.
[2]	郝元元, 吴琪, 李季, 葛超, 马超盈, 钱勇, 苏志, 刘红科. 芳基锇联吡啶配合物的合成、结构、细胞毒性及与DNA/BSA的相互作用[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(4): 614.
[3]	安鹏姣, 于楠楠, 孙睿声, 隋小芳, 宋玉光. 全硫取代三苯甲基自由基酯基衍生物与牛血清白蛋白的相互作用[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(8): 1354.
[4]	张静, 陈霖锋, 朱亚先, 张勇. 羟丙基-β-环糊精对1-羟基芘与牛血清白蛋白相互作用的影响[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(1): 28.
[5]	杨水兰, 宋盼, 佘文洁, 杨天林. 含磷三足体稀土铕(Ⅲ)配合物与牛血清白蛋白的作用机理[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(7): 1254.
[6]	陈霖锋, 张静, 朱亚先, 张勇. 光谱法结合分子对接法研究1-羟基芘与过氧化氢酶的相互作用[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(12): 2394.
[7]	蒋建宏, 李旭, 肖圣雄, 谷惠文, 李传华, 杨平, 魏得良, 何笃贵, 李爱桃, 李霞, 姚飞虹, 李强国. 2-{[4-氨基-5-(3,4,5-三甲氧基-苄基)-嘧啶-2-亚胺基]-甲基}-6-甲氧基-苯酚与酵母细胞和牛血清白蛋白的相互作用[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(4): 831.
[8]	郝和群, 姚萍. 葡聚糖分子量和接枝度对阿霉素/白蛋白-葡聚糖纳米粒子体外抗肿瘤效果的影响[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(3): 652.
[9]	王满元, 张超, 李静, 李朝霞, 龚慕辛. 青蒿截疟组合物与牛血清白蛋白的相互作用[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(2): 309.
[10]	刘小霞, 邓浩, 王妍媖, 鲁志伟, 曾宪垠, 王显祥, 邹平, 饶含兵. BSA在不同形貌氧化锌材料上的吸附热力学[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(10): 2156.
[11]	林海彬, 郑琳, 林玉琴, 周朝晖. 邻菲啰啉和氨三乙酸钴配合物与牛血清白蛋白相互作用的荧光分析[J]. 高等学校化学学报, 2013, 34(8): 1818.
[12]	黄英, 王娟, 郭改英, 陶朱, 薛赛凤, 祝黔江, 周清娣. 光谱法研究硫鸟嘌呤与七元瓜环及牛血清白蛋白的超分子相互作用[J]. 高等学校化学学报, 2013, 34(2): 375.
[13]	杨树平, 韩立军, 潘燕, 王大奇, 王南南, 王婷. 8-或6-(3-氯苯甲酰)香豆素衍生物的合成、表征、生物活性及与牛血清白蛋白的相互作用[J]. 高等学校化学学报, 2013, 34(2): 364.
[14]	吕鉴泉, 胡芹芹, 丁然, 张霞, 周兴旺. 核壳结构AgInS₂@ZnS量子点的合成及荧光性能[J]. 高等学校化学学报, 2013, 34(11): 2478.
[15]	王珊珊, 王雪婷, 郭明明, 于俊生. 配体对CdTe量子点与BSA的选择性相互作用的影响[J]. 高等学校化学学报, 2012, 33(06): 1195.

荧光各向异性结合同步荧光法研究1-羟基芘与牛血清白蛋白的相互作用

Interaction of 1-Hydroxypyrene with BSA Using Fluorescence Anisotropy and Synchronous Fluorescence Analysis Methods†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 5

参考文献 33

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

Interaction of 1-Hydroxypyrene with BSA Using Fluorescence Anisotropy and Synchronous Fluorescence Analysis Methods^†