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共振光散射技术在蛋白质和核酸分析中的研究及应用

秦惠  
【摘要】: 共振光散射技术是Pastemack等于1993年建立的新的分析技术,并对生物大分子的识别、组装和聚集进行了研究,从而引起了人们的极大兴趣。 蛋白质和核酸两类生物大分子都是生命的主要基本物质,在生命活动中扮演着重要角色。目前,关于蛋白质和核酸与有机分子之间相互作用的研究是生物大分子研究中的一个重要领域。它对于研究蛋白质、核酸的生物化学反应,发展蛋白质、核酸医药制品,了解抗癌药物的治疗机理,简便快速地进行体外筛选抗癌药物,指导设计和合成新药以及对疾病的诊断,防治和合理用药均有重要的意义。 本文在查阅大量文献的基础上,选择了几种有机或抗癌药物小分子,用共振光散射光谱法并结合吸光光度法、荧光光谱法以及核磁共振光谱法研究了他们与蛋白质或核酸的相互作用,根据共振光散射光谱信号的改变值与蛋白质和核酸的浓度成正比的特点,建立了几种测定纳克级蛋白质或核酸的新方法。这些方法具有简单、快速,灵敏高和重现性好等特点,结果令人满意。 本论文分为五章。 第一章概述了蛋白质和核酸的研究进展,共振光散射技术的原理和定量分析基础,及其在蛋白质和核酸分析中研究与应用。 第二章研究了钛色敏-蛋白质体系的共振散射光谱特征,并结合吸收光谱法和一系列条件实验初步探讨了它们的作用机理,建立了一种测定纳克级蛋白质的新方法。在pH 4.05的Walpole (NaAc-HCl)缓冲溶液中,体系在339nm处产生最大的共振光散射信号。在最佳实验条件下ΔIRLS与BSA在0.0-0.2和0.2-8.0mg/L的浓度范围内呈线性关系,相关系数分别为0.9992和0.9996,检测限为8.3ng/mL;与HAS在0.0-0.4和0.4-5.0mg/L的浓度范围内呈线形关系,相关系数分别为0.9995和0.9993,检测限为7.4ng/mL。该方法用于人血清样中总蛋白的测定,结果令人满意。 第三章研究了依来铬红B-十二烷基磺酸钠-蛋白质体系的共振散射光谱特征,并结合吸收光谱法和一系列条件实验初步探讨了它们的作用机理,建立了一种测定纳克级蛋白质的新方法。在pH2.87的Brittion-Robinson缓冲溶液中,体系在563nm处产生最大的共振光散射信号。在最佳实验条件下ΔIRLS与HSA在0.0-2.0和2.0-8.0mg/L的浓度范围内呈线性关系,相关系数分别为0.9997和0.9996,检测限为22.6ng/mL。与BSA在0.0-3.5和3.5-12.5mg/L的浓度范围内呈线性关系,相关系数分别为0.9992和0.9998,检测限为12.0ng/mL。该方法用于人血清样和牛奶样中总蛋白的测定,结果令人满意。 第四章研究了五号专利兰-十六烷基三甲基溴化铵-核酸体系的共振散射光谱特征,并结合吸收光谱法、核磁共振光谱和一系列条件实验探讨了它们的作用机理,建立了一种测定纳克级核酸的新方法。在pH9.9的Brittion- Robinson缓冲溶液中,该体系在345nm处产生最大的共振光散射信号。在最佳实验条件下ΔIRLS与fsDNA、ctDNA、yRNA分别在0-2.0、0-1.6和0-1.5mg/L的浓度范围内呈线性关系,相关系数分别为0.9991、0.9992和0.9989,检测限分别为10.2 ng/mL、15.4ng/mL和14.6ng/mL。该方法用于合成样品中核酸的测定,结果令人满意。 第五章在pH4.55的NaAc-HAc缓冲溶液条件下,结合多种光谱法包括荧光光谱法、吸收光谱法、共振光散射光谱法和核磁共振光谱法研究了抗肿瘤药物他莫昔芬与小牛胸腺DNA的相互作用机理,证明了TMX与ctDNA之间是以插入嵌合作用为主,静电作用为辅的作用模式。以Stern-Volmer方程和Scatchard方程处理荧光试验数据,得到TMX与ctDNA的作用常数为8.15×104 L/mol ,结合位点数为:2.8。结合多种光谱法能较方便的研究药物分子与DNA的相互作用,为药物分子设计提供了有用的信息。


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