鈷鹽與鈷卟啉對(duì)過亞硝酸根硝化酪氨酸影響的研究.pdf

1、過亞硝酸根(ONOO-)在生物體內(nèi)可由多種途徑生成,性質(zhì)活潑,損傷氨基酸、蛋白質(zhì)、DNA和脂質(zhì)等生物分子。過亞硝酸根對(duì)酪氨酸的硝化損傷是過亞硝酸根體現(xiàn)其毒性的主要途徑之一。金屬卟啉等金屬化合物在體內(nèi)和體外均可催化過亞硝酸根分解,對(duì)過亞硝酸根誘導(dǎo)的硝化損傷有一定的催化作用。鈷是一種重要的過渡金屬元素,以多種形式存在于體內(nèi)、體外,具有重要的生物學(xué)意義。對(duì)鈷化合物影響過亞硝酸根分解、過亞硝酸根硝化酪氨酸等反應(yīng)的研究,特別是對(duì)鈷卟啉催化過亞硝酸

2、根分解的研究具有重要的意義,為過亞硝酸根清除劑的研究提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 首先,利用紫外-可見光譜實(shí)驗(yàn)和停流動(dòng)力學(xué)裝置研究了鈷鹽對(duì)過亞硝酸根分解和過亞硝酸根硝化酪氨酸的影響。鈷鹽與過亞硝酸根反應(yīng)后產(chǎn)物的光譜圖說明鈷鹽影響過亞硝酸根的反應(yīng)是通過形成Co(Ⅲ)OONO中間體進(jìn)行的。通過過亞硝酸根分解的動(dòng)力學(xué)研究,測(cè)得不同溫度下鈷鹽催化過亞硝酸根分解的催化活性(kcat)。測(cè)出過亞硝酸根分解的活化能Ea為80.8 kJ·mol-

3、1,CoCl2、Co(Ac)2催化下過亞硝酸根分解的活化能分別為62.3 kJ·mol-1和61.5 kJ·mol-1。定性、定量地研究了鈷鹽對(duì)過亞硝酸根硝化能力的催化作用,鈷鹽催化過亞硝酸根硝化酪氨酸、色氨酸和牛血清白蛋白(BSA),并且硝化產(chǎn)物的生成量隨鈷鹽濃度的增加而增加,三維熒光光譜的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明鈷鹽催化過亞硝酸根損傷BSA。對(duì)過亞硝酸根硝化酪氨酸的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究,鈷鹽加快過亞硝酸根硝化酪氨酸的速率,測(cè)得不同溫度下鈷鹽催化過

4、亞硝酸根硝化酪氨酸的催化活性(kcat)。測(cè)出了過亞硝酸根硝化酪氨酸的活化能為75.3 kJ·mol-1,CoCl2、Co(Ac)2催化下過亞硝酸根硝化酪氨酸的活化能分別為56.5 kJ·mol-1和56.1 kJ·mol-1。鈷鹽的參與降低了過亞硝酸根分解和過亞硝酸根硝化酪氨酸的活化能。 第二,利用過亞硝酸根分解的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和時(shí)間分辨譜研究了鈷卟啉對(duì)過亞硝酸根分解和酪氨酸硝化的催化作用,運(yùn)用前線軌道能級(jí)理論,通過對(duì)鈷卟啉結(jié)構(gòu)的

5、優(yōu)化,對(duì)鈷卟啉催化過亞硝酸根分解的構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行了研究。對(duì)位取代鈷卟啉通過形成高價(jià)中間體催化過亞硝酸根分解。鄰位取代鈷卟啉在所研究濃度下沒有催化過亞硝酸根分解的能力,時(shí)間分辨譜顯示鄰位取代鈷卟啉不與過亞硝酸根反應(yīng)形成中間體。通過理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,系統(tǒng)地研究了鈷卟啉催化過亞硝酸根分解的能力與鈷卟啉、鈷卟啉中間體前線軌道能級(jí)的關(guān)系。比較了17種鈷卟啉催化過亞硝酸根分解的能力。利用密度泛函(DFT)方法,優(yōu)化得到鈷卟啉和催化過程中形成

6、的鈷卟啉中間體的結(jié)構(gòu),得到了它們的結(jié)構(gòu)參數(shù)。發(fā)現(xiàn)鈷卟啉的催化活性與鈷卟啉中心金屬電荷數(shù)和分子前線軌道能級(jí)有關(guān),即對(duì)位取代基吸電子能力越強(qiáng),鈷離子所帶正電荷數(shù)就越多,鈷卟啉EHOMO和中間體ELUMO也越低,這些因素都有利于鈷卟啉催化過亞硝酸根分解。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與鈷鹽類似,鈷卟啉也具有催化過亞硝酸根硝化酪氨酸的能力。 最后,本文對(duì)還原劑維生素C(Vc)與鈷鹽或鈷卟啉協(xié)同影響過亞硝酸根與酪氨酸的反應(yīng)進(jìn)行了研究。光譜實(shí)驗(yàn)和動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)