多光谱法与分子对接模型研究西维来司钠与弹性蛋白酶的相互作用

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.210248

摘要/Abstract

摘要：

采用多种光谱法及分子对接技术对西维来司钠（ONO-5046）与弹性蛋白酶的相互作用进行研究，利用荧光光谱法判断出ONO-5046的加入对弹性蛋白酶产生荧光猝灭作用，与弹性蛋白酶相互作用的猝灭类型为静态猝灭，ONO-5046与弹性蛋白酶以结合比为1∶1的比例构成复合物。经计算，ONO-5046与弹性蛋白酶体系的ΔH<0和ΔS<0，判断出氢键与范德华力为其主要结合作用力，由ΔG<0可知该反应可以自发进行。同步荧光光谱法、紫外-可见分光光谱法和圆二色光谱法探讨了ONO-5046的加入使弹性蛋白酶中氨基酸残基周围环境的疏水性降低，二级结构发生改变，α-螺旋结构的比例减少，无规则卷曲的比例增多；分子对接模拟结果表明：在与弹性蛋白酶相互作用过程中，ONO-5046分子骨架上的多个酰基结构、2个苯环以及较长的共轭结构能提供氢键与范德华力的作用位点，同时，端碳上的3个甲基结构有利于疏水作用，ONO-5046上的氧负离子与弹性蛋白酶的精氨酸存在盐桥作用。以上结果表明，ONO-5046与弹性蛋白酶的结合存在多种作用力，能形成稳定的复合物，从而抑制了弹性蛋白酶的活性。

关键词: 西维来司钠, 弹性蛋白酶, 多光谱法, 分子对接技术

Abstract:

The interaction of sivelestat sodium（ONO-5046） and elastase was investigated using multispectral and molecular docking method. The fluorescence spectrum of the elastase is quenched by ONO-5046 and the mechanism of action is a static quenching process. ONO-5046 can bind with elastase to form 1∶1 complex. The thermodynamic parameters are calculated to beΔH < 0， ΔS < 0. Thermodynamic analysis suggests that hydrogen bonds and van der Waal′s forces are the main forces between ONO-5046 and elastase. ΔG<0 suggests that the interaction is a spontaneous process. The synchronous fluorescence spectrum， UV-Vis absorption and the circular dichroism spectra results show that the hydrophobicity of the environment around the amino acid residues in elastase decreases， the formation of ONO-5046 complex can influence some conformation changes of elastase， the proportion of α-helix structure decreases， the proportion of irregular crimp increases. The molecular docking simulation technique displays that a plurality of acyl structures， benzene rings and conjugated structures in the molecular skeleton of ONO-5046 provide the action site of the hydrogen bond and van der waals force， the three methyl groups on the end carbon are favorable for hydrophobicity， the electrolytic bridge is between oxygen anion and arignine of PPE. The results suggest that multiple forces exist between ONO-5046 and elastase system to form a stable compound， which inhibits the overexpression of elastase.

Key words: Sivelestat sodium, Elastase, Multispectroscopy, Molecular docking method

中图分类号:

O656

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图/表 11

图1 ONO-5046的分子结构

Fig.1 Molecular structure of ONO-5046

图2 ONO-5046与PPE反应体系的酶解速率曲线（A）及抑制率曲线（B）

Fig.2 Enzymolysis rate （A） and inhibition curve （B） of ONO-5046 to PPE， T=298 K

图3 不同温度下UTI与PPE体系的荧光发射光谱图A.298 K； B.303 K； C.310 K.c（PPE）=2.0×10-6 mol/L； c（ONO?5046）（1－6）：（0， 0.5， 1.0， 1.5， 2.0， 2.5）×10-5 mol/L； 7： c（ONO?5046）=2.5×10-5 mol/L

Fig.3 Fluorescence emission spectra of ONO-5046-PPE system under different temperature

表1 ONO?5046与PPE体系荧光猝灭常数及线性相关系数

Table 1 Quenching rate constants and correlation coefficients of ONO?5046 and PPE

温度

T/K

猝灭常数

K_sv/（L·mol^-1）

猝灭速率常数K_q/（L·mol^-1·s^-1）

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