天然抗氧化劑對(duì)蛋白質(zhì)氧化損傷的保護(hù)
發(fā)布時(shí)間：2015-03-20 瀏覽量：277
作者: 朱紅平
關(guān)鍵詞: 活性氧; 自由基; 抗氧化劑; 蛋白質(zhì); 光敏氧化
中文摘要: 生物體在正常的新陳代謝活動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生活性氧自由基（ROS），外界因素也可以導(dǎo)致ROS的產(chǎn)生。一定量的ROS在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和抑制細(xì)菌侵入中發(fā)揮重要作用，但是過(guò)多的ROS能損傷DNA、蛋白質(zhì)和脂類等生物分子。研究表明：衰老和許多疾病都與蛋白質(zhì)的氧化有關(guān)。生物體內(nèi)有酶和非酶抗氧化系統(tǒng)控制和修復(fù)自由基所造成的損傷。經(jīng)常攝入富含抗氧化劑的食物可以減少心腦血管等疾病的發(fā)生率。本論文介紹了硫雜蒽酮衍生物（TXs）光敏氧化蛋白質(zhì)的研究結(jié)果和天然抗氧化劑的抗氧化性質(zhì)動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果，探討了蛋白質(zhì)光敏氧化的機(jī)理以及抗氧化劑保護(hù)蛋白質(zhì)氧化損傷的機(jī)理。主要結(jié)果如下： 利用動(dòng)態(tài)（納秒級(jí)激光光解瞬態(tài)吸收光譜）和穩(wěn)態(tài)相結(jié)合的方法，研究了四種羥基肉桂酸衍生物（HCA）的抗氧化性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明最大吸收波長(zhǎng)位于360 nm的瞬態(tài)物種是羥基肉桂酸衍生物的酚氧自由基。SO4?_可以氧化HCA產(chǎn)生HCA酚氧自由基，反應(yīng)速率常數(shù)為2.0-3.9′109 M-1?s-1。HCA可以猝滅二苯甲酮三線態(tài)，測(cè)得其猝滅速率常數(shù)為4.3-7.8′109 M-1?s-1。此外，研究了HCA對(duì)蛋白質(zhì)光敏損傷和輻射損傷的保護(hù)，電泳結(jié)果和熒光分析表明： HCA不僅可以有效防止核黃素（RF）光敏氧化導(dǎo)致的蛋白質(zhì)交聯(lián)，也可以防止g 射線引起的蛋白質(zhì)損傷。為了弄清HCA的保護(hù)機(jī)理，采用動(dòng)態(tài)光解的方法對(duì)核黃素激發(fā)三重態(tài)與溶菌酶和HCA間的反應(yīng)進(jìn)行了研究，測(cè)得了溶菌酶和HCA猝滅核黃素激發(fā)三重態(tài)的反應(yīng)速率常數(shù)為0.4- 2.8′109 M-1?s-1。通過(guò)分析動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)光解兩方面的結(jié)果以及不同濃度的HCA的保護(hù)作用，初步闡明了抗氧化機(jī)理：當(dāng)HCA濃度較大時(shí)，在ROS或氧化性三線態(tài)進(jìn)攻蛋白質(zhì)之前，抗氧化劑可以直接清除它們從而保護(hù)蛋白質(zhì)；當(dāng)抗氧化劑濃度很低時(shí)，通過(guò)修復(fù)受損傷的蛋白質(zhì)分子來(lái)減少蛋白質(zhì)的損傷。 在266 nm激光的作用下，褪黑激素（ML）可以發(fā)生光電離生成陽(yáng)離子自由基（ML?+），也可被激發(fā)產(chǎn)生激發(fā)三重態(tài)（3 ML*），研究了SO4?_、RF激發(fā)三重態(tài)與ML間的電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)，測(cè)得了相應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)。同時(shí)還研究了ML清除ABTS 陽(yáng)離子自由基（ABTS?+）的能力，并與其它抗氧化劑進(jìn)行了比較，結(jié)果表明ML的抗氧化能力比Vc 和Trolox C強(qiáng)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了ML對(duì)蛋白質(zhì)光敏氧化的保護(hù)，發(fā)現(xiàn)ML可以阻止光敏氧化導(dǎo)致的蛋白質(zhì)的交聯(lián)和酶活性下降，自旋捕捉的ESR結(jié)果顯示：ML的加入使反應(yīng)體系中的蛋白質(zhì)自由基減少，ML也可有效猝滅體系中產(chǎn)生的單線態(tài)氧。 研究了沒(méi)食子酸（GA）的水溶液和乙腈溶液的瞬態(tài)產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明最大吸收波長(zhǎng)位于320 nm的瞬態(tài)物種是沒(méi)食子酸的激發(fā)三重態(tài)(3GA*),分別測(cè)得了水溶液和乙腈溶液中3GA*的衰減速率。觀察到了3GA* 和b-胡蘿卜素之間的能量轉(zhuǎn)移，并測(cè)得能量轉(zhuǎn)移速率常數(shù)。在光解過(guò)程中，GA發(fā)生光電離，以KI為參比，測(cè)出在室溫下，它的光電離量子產(chǎn)額為0.12。 355 nm的激光激發(fā)硫雜蒽酮衍生物（TXs）的乙腈/水溶液產(chǎn)生TXs激發(fā)三線態(tài)(3TXs*)。3TXs*在590 nm處有特征吸收。3TXs*可以被O2和自身基態(tài)猝滅。一些氨基酸可以通過(guò)電子傳遞猝滅3TXs*,相關(guān)的猝滅反應(yīng)速率常數(shù)已經(jīng)測(cè)知。用凝膠電泳研究了3TXs*引發(fā)的蛋白質(zhì)損傷，在有氧和無(wú)氧條件下均觀察到了明顯的蛋白質(zhì)二聚體，但是在無(wú)氧情況下?lián)p傷更為嚴(yán)重。這說(shuō)明TXs光敏氧化蛋白質(zhì)的過(guò)程包括I 型和 II型反應(yīng)，但以I 型反應(yīng)為主。 通過(guò)上述研究，發(fā)現(xiàn)天然抗氧化劑在光照下可以生成激發(fā)三重態(tài)，即在特定條件下天然抗氧化劑也可能損傷生物分子，這為更好的應(yīng)用天然抗氧化劑提供了參考。
中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所
