特效识别和酶活性抑制：矿化机理的化学和生物化学研究
【摘要】：
本论文由不同的研究课题组成,首先是分子识别,特别是手性分子与蛋白质大分子(BSA)的特异性相互作用的研究。然后是论文的主体部分,分子识别研究被应用并扩展至探寻不同方面的可以选择性作用于生物矿化相关酶(碱性磷酸酶等)的特效抑制剂分子。更准确地讲,是寻找能够通过不同途径和功能抑制病态矿化的抑制剂。主要工作包括以下四个方面:
(1)分子识别:由于丹酰基团对环境的高灵敏度和在疏水条件下的较强的荧光响应,我们合成了丹酰-D-苯丙氨酸,丹酰-D-色氨酸,丹酰-D-丝氨酸(其中L型异构体为商品化化合物),并利用荧光光谱法研究了牛血清白蛋白(BSA)对手性氨基酸衍生物的特效识别过程。
(2)碱性磷酸酶抑制剂的筛选:我们将用于分子识别研究的丹酰氨基酸衍生物以及130多种苯并噻吩系列物——包括苯并噻吩-四咪唑的衍生物,都应用到碱性磷酸酶的研究体系,研究了化合物对猪肾中提取的组织非特异性碱性磷酸酶(TNAP)和牛肠碱性磷酸酶(BIAP)活性的抑制效应。
(3)诱导矿化新模型的构建和矿物形成抑制剂的筛选:一个抑制矿化的有效方法就是寻找类似焦磷酸盐这种能够直接抑制羟磷灰石形成的抑制剂分子。我们构建了一个简单生物的模型在37°C和pH 7.6的条件下模拟矿化过程。这个新模型可以类似基质囊泡在生理条件下诱导HA的生成,从而应用于矿物形成抑制剂的筛选。同时,由于模型中没有任何酶和细胞的干扰,有利于监测HA的成核过程以及其抑制机理的进一步揭示。
(4)将抗关节炎特效中药应用于碱性磷酸酶活性检测和基质囊泡诱导的矿化过程的研究:我们将从小鸡胚胎的骺软骨中提取的基质囊泡为模型,利用浑浊度进行原位检测,比较性研究了一系列中药和碱性磷酸酶可溶性抑制剂对碱性磷酸酶活性和矿化过程的不同影响。实验中,通过引入不同底物及改变底物浓度,揭示了这些分子对矿化过程的抑制机理。
【关键词】：碱性磷酸酶 抗风湿 苯并噻吩 抑制剂 基质囊泡 矿化 骨关节炎 识别 青藤碱 茶碱 病理钙化 【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：Q55
【目录】：
- 内容提要4-13
- 第一章 绪论13-34
- 第一节 分子识别13
- 第二节 手性识别13-14
- 第三节 酶在生物体系中的手性识别14-15
- 第四节 碱性磷酸酶的结构和功能15-17
- 第五节 碱性磷酸酶和相关蛋白在矿化中的作用17-19
- 第六节 基质囊泡19-20
- 第七节 矿化过程20-22
- 第八节 基质囊泡及碱性磷酸酶与骨关节炎的相关性22-23
- 参考文献23-34
- 第二章 牛血清白蛋白对溶液中丹酰－D,L－苯丙氨酸，丹酰－D,L－色氨酸及丹酰－D,L－丝氨酸的手性识别研究34-45
- 第一节 引言34-35
- 第二节 实验部分35-36
- 2.2.1 丹酰基修饰手性氨基酸的合成35-36
- 2.2.2 荧光光谱的检测36
- 第三节 结果和讨论36-41
- 2.3.1 BSA 与丹酰手性氨基酸结合的判定36-37
- 2.3.2 BSA与丹酰手性氨基酸结合的进一步分析及结合常数的测定37-41
- 第四节 本章小结41-42
- 参考文献42-45
- 第三章 丹酰-L-苯丙氨酸和L-苯丙氨酸对小牛肠碱性磷酸酶抑制作用动力学的比较性研究45-52
- 第一节 引言45
- 第二节 实验部分45-46
- 3.2.1 主要试剂45-46
- 3.2.2 实验方法46
- 第三节 结果与讨论46-49
- 3.3.1 抑制剂的塞选46-47
- 3.3.2 丹酰-L-苯丙氨酸对CIAP抑制的动力学研究47-49
- 第四节 本章小结49-51
- 参考文献51-52
- 第四章 苯并噻吩衍生物对组织非特异性碱性磷酸酶的抑制52-84
- 第一节 引言52-53
- 第二节 实验部分53-62
- 4.2.1 实验材料和试剂53-54
- 4.2.2 化学合成与表征54-60
- 4.2.3 碱性磷酸酶抑制剂的筛选60-61
- 4.2.4 最佳苯并噻吩抑制剂对BIAP和基质囊泡TNAP活性的抑制作用61
- 4.2.5 生理pH下抑制常数的测定61-62
- 第三节 结果和讨论62-75
- 4.3.1 苯并噻吩衍生物的合成62-65
- 4.3.2 苯并噻吩系列化合物对BIAP和TNAP的抑制作用65-72
- 4.3.3 左旋咪唑和苯并噻吩－四咪唑衍生物对TNAP抑制作用的比较性研究72-75
- 第四节 本章小结75-77
- 参考文献77-84
- 第五章DMSO诱导羟磷灰石形成：一个模拟基质囊泡成核作用和筛选矿化抑制剂的生物模型84-105
- 第一节 引言84-86
- 第二节 实验部分86-88
- 5.2.1 试验试剂和材料86
- 5.2.2 基质囊泡的提取86
- 5.2.3 矿化实验86-87
- 5.2.4 红外光谱对矿物的鉴定实验87
- 5.2.5 X-光晶体衍射对矿物的鉴定实验87-88
- 第三节 结果和讨论88-96
- 5.3.1 DMSO与基质囊泡诱导羟磷灰石形成的比较性研究88-92
- 5.3.2 ATP，ADP，AMP和ADP-ribose对羟磷灰石形成的作用92-95
- 5.3.3 GTP，UTP和焦磷酸盐对羟磷灰石形成的作用95-96
- 第四节 本章小结96-99
- 5.4.1 体外模拟基质囊泡的成核作用96-97
- 5.4.2 核苷酸对羟磷灰石形成的抑制机理97-99
- 参考文献99-105
- 第六章 青藤碱、茶碱、半胱氨酸和左旋咪唑对基质囊泡诱导的矿化过程影响的比较性研究105-131
- 第一节 引言105-106
- 第二节 实验部分106-110
- 6.2.1 实验试剂和材料106-107
- 6.2.2 合成型软骨淋巴液的制备107
- 6.2.3 基质囊泡的提取和表征107-108
- 6.2.4 MVs 的形貌表征108
- 6.2.5 SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳108
- 6.2.6 碱性磷酸酶活性测定108-109
- 6.2.7 矿化实验109
- 6.2.8 DMSO 诱导羟磷灰石的实验109-110
- 第三节 结果与讨论110-120
- 6.3.1 基质囊泡的表征110-111
- 6.3.2 青藤碱对TNAP和羟磷灰石形成的作用111-114
- 6.3.3 在AMP存在条件下，青藤碱和茶碱对基质囊泡诱导的矿化过程的抑制114-116
- 6.3.4 在含有磷酸的体系中，青藤碱和茶碱对基质囊泡诱导矿化形成的抑制116-119
- 6.3.5 在P_i和AMP共同存在的条件下，青藤碱和茶碱对基质囊泡诱导矿化的抑制作用119-120
- 第四节 本章小结120-123
- 6.4.1 矿化模型的选择120
- 6.4.2 碱性磷酸酶和基质囊泡诱导矿化的抑制剂120-121
- 6.4.3 与抑制离子摄取相关的矿化抑制剂121-122
- 6.4.4 青藤碱的抗风湿和抗炎症机制122-123
- 参考文献123-131
- 第七章 结论131-138
- 参考文献135-138
- 作者简历138-141
- 致谢141-142
- 中文摘要142-144
- 英文摘要144-146
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