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BSA与ANS的相互作用及其构象变化的研究

2017-8-17

        血清白蛋白(SA)是血液循环中含量最丰富的蛋白质之一,具有贮存、转运以及机体保护等重要的生理功能。牛血清白蛋白(BSA)由于相对分子质量小,溶解度大,常常作为理想的蛋白模型进行蛋白质理化性质、结构与功能的体外研究。8-苯胺基萘-1-磺酸(ANS)及其铵盐是多种偶氮染料的中间体,也是普遍使用的荧光探针。本文将介绍ANS与BSA之间的相互作用,以及ANS为探针的荧光法检测BSA在溶液之中的构象变化。
 
ANS与BSA的相互作用
 
        作为疏水荧光探针,ANS(或ANS-NH4)被广泛应用来研究BSA的构象变化,二者间作用力主要表现为静电引力[1],ANS与BSA有一强结合位点,静电作用在其间发生重要的作用。其中,磺酸基的存在起到了巨大的作用。磺酸基分子水溶性大,具有较大的极性表面与分子灵活性,能与蛋白带电基团间通过静电引力发生作用,而由于较大的分子灵活性,更适于组装于蛋白的疏水区域,从而使两者作用增强。而且磺酸基使ANS水溶性增强,更易与BSA接触。同时,极性表面增加使ANS更不容易穿透脂性的生物膜,降低了它进入生物机体的风险。
 
BSA在溶液中的变化
 
        以ANS为荧光探针,通过疏水性较强的色氨酸残基的内源性荧光变化反映其微环境的变化,从而探知BSA在溶液中的构象变化。
 
盐酸胍溶液
 
        盐酸胍是常用的离子型变性剂,具有强极性,与溶液中的非极性溶剂或非极性取代基以及蛋白及多肽分子中氨基酸的极性侧链发生强烈的相互作用。BSA在盐酸胍的变性过程中,随着盐酸胍浓度的增加,其构象变化包括了色氨酸残基与ANS结合区域两个不同部分的变化[2]:其中ANS结合区域对于盐酸胍更为敏感,低浓度即可引起其构象变化:逐渐松散并向亲水溶剂暴露,至盐酸胍浓度为2mol·L-1时已经完全暴露于溶剂中,处于不可逆去折叠态。而色氨酸残基区域可耐受低浓度盐酸胍的影响,0.4~0.5mol·L-1为其可耐受的盐酸胍浓度,随后其构象变化经历了先紧缩后伸展的三态过程,2mol·L-1为打破其熔球态平衡的临界浓度,至盐酸胍浓度为3.377mol·L-1时已经完全暴露于溶剂中,处于不可逆去折叠态。
 
脲溶液
 
        相较于盐酸胍,BSA在脲中更为稳定[3]。采用脲诱导BSA去折叠,根据荧光参数的变化,描述BSA在脲中的变化过程及构象变化的临界浓度。通过实验可知:BSA在脲变性的过程中,随着脲浓度的增加,其构象变化也包括了色氨酸残基与ANS探针结合区域两个不同部分的变化:ANS探针结合区域对于脲的影响更为敏感,低浓度变性剂即可引起其构象变化,逐渐松散并向亲水溶剂暴露;色氨酸残基区域可耐受低浓度脲(0~1.0mol·L-1),其变性过程经历了先紧缩后伸展的三态过程,在脲浓度为3.0~5.0mol·L-1时,其构象变化率达到最大,5.4mol·L-1为打破其熔球态平衡的临界浓度,至脲浓度为7.8mol·L-1时色氨酸残基已经完全暴露于溶剂中,处于不可逆去折叠态。
 
        了解ANS与BSA的相互作用,并利用荧光法从分子水平探讨蛋白质构象变化,建立蛋白构象随环境变化的规律,为蛋白质的研究以及生物遗传学和分子药物的进步提供了更多相关信息和理论基础。
 
参考文献
 
[1]李慧卿,陈强. ANS与牛血清白蛋白的相互作用. 光谱实验室, 2012, 29, 2889-2892.
[2] 晋可,张家兴,尹宗宁. 用荧光参数表征牛血清白蛋白溶液的构象变化过程. 中国药学杂志, 2013, doi:10.11669/cpj.2013.07.010.
[3] 张家兴,晋可,尹宗宁. 用荧光参数表征牛血清白蛋白在脲中的变化过程. 华西药学杂志, 2012,27, 371~375.
 
相关链接:ANS-NH4
                   
BSA
 

本文由苏州亚科科技股份有限公司编辑