وثيقة

A spectroscopic study of small probes and their binding to human serum albumin

الناشر
Sultan Qaboos University
ميلادي
2008
اللغة
الأنجليزية
الملخص الإنجليزي
2-pyridone (2Py), 3-pyridone (3Py) and 4-pyridone (4Py) in solution, nanocavities of cyclodextrins, and their binding to human serum albumin (HSA) was studied using steady-state and time-resolved spectroscopic measurements and by ab initio calculations. In all solvents, 4Py was nonfluorescent, whereas 3Py was fluorescent in aqueous solvents only, and 2Py was fluorescent in all solvents. Solvation of 2Py and 3Py by water was examined in binary mixtures of 1,4-dioxane/water and 1,4 dioxane/methanol. Analysis of the absorption and fluorescence data reveals the solvation of the hydrogen bonding center in 2Py by one water molecule and in 3Py by three water molecules. Experimental results were complemented by calculations in which the ground state structures of the 2Py/H20 and 3Py/H20 complexes were calculated using ab intio methods at the MP2/6-311++G** level. In 3Py, a zwitterionic tautomer is formed in water only and shows distinct absorption peaks from the absorption of the neutral tautomer. This was further investigated by studying the caging effect of several cyclodextrins on the absorption behavior of 3Py. The results show a decrease in the zwitterionic absorption accompanied by an increase in the neutral absorption as the CD cavity. becomes smaller and/or more hydrophobic. This observation indicates that 3Py is a potential new photophysical probe to study supramolecular structures involving inclusion. The mechanism of binding of 2Py and 3Py as probe ligands to HSA was investigated by following the intensity change and lifetime of HSA fluorescence after excitation at 280 nm (the maximum absorption in HSA). The presence of 2Py and3Py causes a reduction in the fluorescence intensity and lifetime of HSA. This observation indicates that subdomain IIA binding site (Sudlow site I) is the host of the probes and the reduction in the fluorescence of HSA is due to energy transfer from the Trp-214 residue to the probe in each case. The distance between Trp-214 and each of the probes was calculated using Förster resonance energy transfer and found to be shorter for HSA/2Py. The calculated quenching rate constant (ka) and binding constant (K) were larger for HSA/2Py than the corresponding values for HSA/3Py. The results indicate more efficient energy transfer from HŞA to 2Py than to 3Py which is attributed to the larger extinction coefficient in 2Py. The calculated distances and the kg values indicate a static quenching mechanism operative in the two complexes. The number of binding sites of HSA was calculated to be one in both complexes. The latter results, along with the quenching results, indicate that both probes, 2Py and 3Py, bind only in Sudlow site I in subdomain IIA. Chemical unfolding of HSA in GuHCl shows fluorescence due to tryptophan and tyrosine. In the presence of 2Py and 3Py, quenching in the unfolded HSA indicates that the Tyr-263 residue, located in subdomain IIA, is responsible for the additional fluorescence peak. This was confirmed by lifetime measurements and by carrying out the study on free tryptophan and tyrosine in buffer. Finally, HSA refolding by dilution in buffer shows that refolding of subdomain IIA is not complete which is attributed to the presence of water in this subdomain during the unfolding process that prevents a complete refolding. The results obtained in HSA suggest that 2Py and 3Py can be used as potential probes to explore binding sites in proteins. 4Py probe did not show any quenching effect on HSA due to the poor overlap between its absorption spectrum with the fluorescence spectrum of HSA
الوصف
Thesis
الملخص العربي
لقد تمت دراسة مركبات البيريدون ( Pyridone , 3 - Pyridone and 4 - Pyridone -2) في المحلول المائي، تجاويف السيكلوديكسترين، وارتباطها بالبومين المصل البشري (Human Serum Albumin) باستخدام تحاليل الحالة المستقرة والوقت المحدد الطيفية وعن طريق الحسابات الكيميائية. وفي جميع المذيبات، كان Pyridone-4 غير مشع، بينما كان Pyridone-3 مشع في المذيبات المائية فقط، وأما Pyridone-2 كان مشع في جميع المذيبات. تم فحص ذوبان كل من Pyridone-2 و Pyridone-3 في مذيبات ثنائية من 4، ۱- دایوکسان ماء و 4، ۱۔ دایوکسان / ميثانول. ويظهر تحليل نتائج عمليتي الامتصاص والإشعاع ذوبان مركز الهيدروجين في Pyridone-2 عن طريق جزيء ماء واحد وفي Pyridone-3 عن طريق ثلاث جزينات. وقد أكملت نتائج التجربة عن طريق الحسابات والتي تكون بها مركبات أقل وضع لتركيبات الطاقة Pyridone / H20 -2 و Pyridone / H20 -3 حيث تم حسابها أولا باستخدام طرق في مستويات ** MP2L6 - 311 + + G وفي Pyridone-3 ، المركب الأيوني المزدوج قد تم تشكيله في الماء فقط ويظهر مستويات فريدة عالية من الامتصاص عن تلك التي يقوم بها المركب المحايد. وقد تم دراسة هذا الموضوع بشكل أكبر عن طريق دراسة تأثير حبس العديد من مركبات السيكلوديكسترين في طريقة الامتصاص ل Pyridone-3. وتظهر النتائج انخفاضا في امتصاص الأيون المزدوج المصحوب بزيادة في الامتصاص المحايد كلما صغر تجويف السيكلوديكسرين و / أو أكثر قابلية للاندماج أو الذوبان. وتدل هذه الملاحظة على أن Pyridone-3 هو مجس ضوئي كيميائي جديد لدراسة عملية الاشتمال في المركبات الكبيرة. وقد تم دراسة آلية الربط لPyridone-3 وPyridone-2 وذلك عن طريق استخدامها كلجائن جس ل ألبومين المصل البشري عن طريق تتبع تغير كثافة وعمر الاشعاع في البومين المصل البشري بعد اثارتة عند nm 280 (الطاقة القصوى للامتصاص في البومين المصل البشري).وقد تبين أن وجود Pyridone-3 وPyridone-2 أحدث انخفاضا في كثافة الإشعاع و عمر البومين المصل البشري. وتدل هذه الملاحظة على أن الحيز الفرعي في موقع ربط ( Sudlow ( I هو المستضيف للمجسات وإن الانخفاض في إشعاع ألبومين المصل البشري سببه هو طاقة التحول من الحمض الأميني 214-Trp إلى المجس في كل حالة. وإن المسافة بين 214-Trp وكل من المجسات تم حسابها باستخدام نظرية طاقة تحول رنين فورستر ووجد أنها أقصر بالنسبة ل 2Py / HSA . كان معدل انتقال
الطاقة أكبر بالنسبة لى2Py / HSA عن القيمة المقابلة لي 3Py / FISA . وتشير النتائج إلى أن هناك تحول للطاقة أكثر فاعلية من إنشعاع البومين المصل البشري إلى Pyridone-2 عنه إلى Pyridone-3 ويرد السبب في ذلك إلى فاعلية الامتصاص الأكبر فيPyridone-2. والمسافة المحسوبة و قيم معدل انتقال الطاقة تشير إلى أن آلية انتقال الطاقة استاتيكية في كل من المركبين. وإن عدد مواقع الربط لألبومين المصل البشري تم حسابها لتكون واحدة في كلا المركبين. وتشير النتائج الأخيرة، بالإضافة إلى نتائج معدل انتقال الطاقة، أن كلا المجسين،Pyridone-2 و-3 Pyridone ، ترتبط فقط في موقع (1) Sudlow في الحيز الفرعي IIA. ويظهر التمديد الكيميائي لألبومین المصل البشري باستخدام GuHCI إشعاعيين وذلك بسبب Tryptophan و Tyrosine. في وجود Pyridone-2 و Pyridone-3 ، تشير معدل انتقال الطاقة في البومين المصل البشري الممدود أن الحمض الأميني 263-Tyr والمتمركزة في الحيز الفرعي IIA، هي سبب ذروة الإشعاع الزائد. وقد تم إثبات ذلك عن طريق قياسات العمر الاشعاعي وعن طرق القيام بدراسة كل من Tryptophan و Tyrosine في الماء. وأخيرا، إن إعادة ثني ألبومين المصل البشري تظهر أن إعادة ثني الحيز الفرعي IIA ليست كاملة الأمر الذي يعزي لوجود الماء في هذا الحيز الفرعي أثناء عملية التمديد التي تمنع إعادة الثني الكامل. وتشير هذه النتائج التي تم التوصل إليها في ألبومین المصل البشري إلى أنPyridone- -3 وPyridone-2 يمكن استخدامهما كمجسات محتملة لاكتشاف مواقع الربط في البروتينات. ولم يظهر Pyridone-4 أي تأثير على معدل انتقال الطاقة في اليومين المصل البشري وذلك بسبب الامتزاج الضعيف بين طيف الامتصاص لديه و طيف الاشعاع لألبومين المصل البشري.
قالب العنصر
الرسائل والأطروحات الجامعية

مواد أخرى لنفس الموضوع

الرسائل والأطروحات الجامعية
0
0
Al-Rubkhiyah, Muna Ali Masoud.
Sultan Qaboos University
2011