流动注射-石英晶体微天平中血清蛋白对扁桃酸的手性识别.pdf

第30卷第9期
用化学
Vol 30 Iss. 9
2013年9月
CHINESE JOURNAL OF APPLIED CHEMISTRY
Sep.2013
研究简报
流动注射-石英晶体微天平中血清蛋白对扁桃酸的手性识别
洪涛王秋云范军陈文静郑盛润章伟光
(华南师范大学化学与环境学院广州51000
摘要采用流动注射-石英晶体微天平(FA-QCM)和紫外光谱法研究了牛/羊血清蛋白(BSA和GSA)与扁
桃酸的手性识别。在QCM表面,BSA和CSA的浓度分别为4.9x101和8.8x10-2mol/cm2。血清蛋白与
R-扁桃酸(R-MA)作用引起QCM振动频率变化值比S-扁桃酸(S-MA)大;相应紫外结合常数也比与S-MA大,
说明血清蛋白对R-MA的作用强于与S-对映体。从识别因子分析,CSA对扁桃酸的手性识别能力优于BSA。
关键词血清蛋白,扁桃酸,流动注射-石英晶体微天平,紫外光谱,识别因子
中图分类号:0657.1
文献标识码:A
文章编号:1000518(2013)09-1096-03
DOI:10.3724/SP.J.1095.2013.30012
对映体分子有着相同的物理化学性质,但在与生物体的手性环境中,对映体分子会表现出截然不同
的药理作用和生物效应。血清蛋白(SA)是人和哺乳动物体内血浆中含量最为丰富的球状蛋白质,氨
基酸残基通过氢键、疏水效应和静电力等与手性分子结合。研究者用组装血清蛋白的石英晶体微天
平(QCM)研究其与小分子药物3的作用机制。章伟光等命组装多种SA-QCM生物传感器,研究了其
时手性分子的识别机制。然而,流动注射分析(FIA)-QCM技术对手性化合物的识别研究少见报道。
2008年, Toyo'oka等?发展了手性固定相材料修饰的QCM传感器,预测手性化合物在HPLC柱上的分
离趋势和效果。本文采用自组装FIA-QCM系统研究了牛、羊血清蛋白对扁桃酸的手性识别,比较了不
同血清蛋白的手性识别能力的差异。
参考文献[56],经过表面清洗、活化和蛋白固
定等步骤,得到SA修饰的QCM传感器。组装血清
蛋白过程中石英晶体振动频率变化(の)如图1所
示。对于BSA-QCM传感器,f=-19Hz,根据文
献?计算在晶片表面上BSA的浓度为
4.9×10-2mol/emn2;对于CSA-QCM传感器,Af=
-33Hz,表面GSA浓度为8.8x101mol/em2(对
GSA
于基频SMHz的石英晶体C=17.7ng/(cm2?Hz),
M (BSA)=68000 Da IM (GSA)=66300 Da)
以水为流动相、FIA-QCM在线研究了SA-QCM
传感器对扁桃酸的手性识别。在图2A中,CSA与图1羊、牛血清蛋白在活化QCM石英晶片表面固
R-MA作用后,晶体振动频率降低20Hz,而与S-MA
A过程的频率变化
作用后f为-6Hz;在相同条件下,BSA与扁桃酸
ig. 1 Immobilization of GSA and BSA to the activated
OCM surface
作用后f分别为-6Hz(对于R-MA)和-4Hz(对
于S-MA)(图2B)。振动频率变化越大,对应芯片上的质量增加越大,这说明SA与R-MA的作用要强于
与S-MA。根据文献[56]计算QCM识别因子(aow)分别为3.33(对CSA)和1.50(对BSA)。显然,
2013-0107收稿,2013-02-2L修回
国家自然科学基金(2171059)和广东省科技计划项目(2010B05030003,2010B05030001,2011BO10400023)资助
通讯联系人:章伟光,教授;Tel:020-39310210;Fax:020-39310187;E-mail:wuzhang@scnu,edu.cn;研究方向:手性分离材料的合成
和色谱分析
第9期
洪涛等;流动注射-石英晶体微天平中血清蛋白对扁桃酸的手性识别
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CSA对扁桃酸的识别作用要强于BSA与扁桃酸的作用。
S-MA
S-MA
R-MA
R-MA
0100200300400500600700
Time/s
图2血清蛋白-QCM传感器与MA作用频率变化曲线
Fg. 2 Frequency shift of quartz crystal from interaction between MA and the Sa-immobilizedqcm sensors
GSA: B BSA
在一定量的SA溶液里依次加入等量MA溶液,SA的紫外吸收强度随扁桃酸浓度光谱变化见图3。
其中,280nm附近的吸收峰对应于色氨酸或酪氨酸残基中n→m“和m→m“的跃迁,250nm附近的吸收
峰指认为苯丙氨酸残基中π→m”的跃迁。增大扁桃酸的浓度后,2种血清蛋白最大吸收峰(280和
250nm)的吸收强度均降低,说明扁桃酸和SA分子间的弱相互作用会导致血清蛋白上n→m和T→
m“跃迁减弱,吸收强度降低?。对于GSA,与R-MA作用的Kuw=25.47,而与S-MA作用的紫外结合常
数Kuw=2.47;对于BSA,与R-MAS-MA结合时的Kuv分别为36.09和332256?。Kuw(R)>Kuv(S),
说明2种SA与R-MA的作用要强于与S-对映体的作用,与从FIMA-QCM得到的结果一致。由Kv亦可得
到紫外识别因子(aum)5?分别为0.039(对于CSA)和0.023(对于BSA)。
g
0.6
g
320
260
300
图3血清蛋白与扁桃酸作用的紫外光谱
V spectra of SA with MA in the range of 240 320 nm
SA(1.0 10"moll) in Tris-hc buffer(2. 5 ml ) was titrated by successive add ons of MA(1.0 x10" mo/ L)to attain a
series of concentrations gradien The responding onera ions of R-MA/S-MA from a-g were, 039, 0.74, 1.07, 1.38, 1
67 and 1.93 x 10 mol/L, respectively. A GSA and R-MA; B GSA and S-M; C. BSA and R-MA; D BSA and SMA
分别采用FIA-QCM和紫外光谱方法研究了GSA/BSA对扁桃酸对映体的手性识别。2种SA分子