血清白蛋白與抗腫瘤藥物莪術醇的相互作用關系

齊燕姣,陸會寧,金能智

(1.西北民族大學榆中校區化工學院， 蘭州 730124;2. 西北民族大學榆中校區生命科學與工程學院， 蘭州 730124;3. 甘肅省計算中心， 蘭州 730000)

血清白蛋白與抗腫瘤藥物莪術醇的相互作用關系

齊燕姣1*,陸會寧2,金能智3

(1.西北民族大學榆中校區化工學院， 蘭州 730124;2. 西北民族大學榆中校區生命科學與工程學院， 蘭州 730124;3. 甘肅省計算中心， 蘭州 730000)

莪術醇是近年來發現的重要的新的抗腫瘤中藥單體之一。分析莪術醇與轉運蛋白—血清白蛋白之間的相互作用能夠幫助研究者更好的理解藥物的作用機制。本文通過用多序列分析、進化關系和分子對接技術等分析莪術醇與人血清白蛋白相互作用位點及其在其他親緣關系較近的物種中的特點。結果表明,莪術醇與人血清白蛋白相互作用的結合位點II和III處周圍幾乎都是疏水性的氨基酸，分子間的疏水作用起著很重要的作用，其最低結合能分別是-7.22 Kcal/mol和-8.34 Kcal/mol。莪術醇與人血清白蛋白之間的作用位點在其他親緣關系較近的狼(Canislupus)、綿羊(Ovine)、牦牛(Bosmutus)、家牛(BosTaurus)物種中都較為保守，少數有變化的氨基酸基本是在極性相同的氨基酸之間發生的。與分子相互作用前的結構相比，莪術醇中的羥基的結構在活性位點處發生了最明顯的變化。

莪術醇； 血清白蛋白； 相互作用； 序列比對； 親緣關系

血清白蛋白(Serum albumin，SA)是一種球狀蛋白質，是機體循環系統中含量最豐富的儲存與運輸蛋白,有許多重要的生理學與藥理學功能，能與許多內源和外源性物質如脂肪酸、氨基酸、荷爾蒙，陰陽離子和藥物等結合[1]。血清白蛋白對藥物的藥代動力學特別是其在人體中的分布有著重要的作用，大部分藥物成分在生物體中的運轉首先通過與血清白蛋白的結合，然后到達靶標組織起到存儲和轉運作用。因此血清白蛋白已成為研究最廣泛的目標蛋白之一。血清白蛋白來源廣泛，其中由于人血清白蛋白(HSA)與牛血清白蛋白(BSA)分子被相關研究人員廣泛采用為模型生物大分子。

HSA的三維晶體結構顯示，人血清蛋白球狀高級結構可分為三個結構域，從N端開始依次為區域I (殘基1-195)，區域II (殘基196-383) 和區域III (殘基394-585)，它們均是由α-螺旋體反向平行而成，每個結構域有槽口相對的兩個疏水性空腔。亞域 (Sub domain A和Sub domain B) 形成圓筒狀結構，幾乎所有的疏水性氨基酸都包埋在此圓筒腔內部，構成疏水性腔。大多數藥物在血清白蛋白上的結合部位為亞結構域IIA和IIIA，其中IIIA的活性最高[2]。除此之外，HSA分子內還有諸如β-折疊、回轉以及無規卷曲等二級結構類型。晶體衍射實驗表明血清白蛋白呈心臟形構象[3]。然而，到目前為止，其他物種特別是一些與人類親緣關系較近的哺乳動物上的血清白蛋白的結構、性質等的了解都還比較少。

隨著人們對人工合成藥物的毒副作用認識水平越來越深入，人們更傾向于使用天然藥物。近年來關于天然植物的藥用成分[4-6]，特別是傳統中藥的有效成分與SA的相互作用已經初步引起了國內外學術界的普遍關注[7-12]。而基于中藥小分子與生物大分子的相互作用也是中藥現代化研究中藥藥理機制的主要內容之一。莪術醇(Curcumol)又名姜黃環奧醇，為具有半縮酮的氫化奧類化合物，由五元環和六元環并合而成(見圖1)。其中的七元環通過半縮酮的氧橋，又形成了一個五元環和六元環，使得三個環的張力變小，形成了具有剛性結構的較穩定的化合物。莪術醇主要有抗腫瘤、抗菌、抗病毒、抗炎，抗血栓等藥理作用，是新的抗腫瘤中藥單體之一。與許多傳統藥物相比，它還具有無致突變性、低毒、安全可靠，對多種疾病有效的優點。莪術醇能明顯抑制CASKI細胞的體外增殖，且可阻滯CASKI細胞周期于G2M期并誘導細胞凋亡[13]，同時對胃癌[14]、卵巢癌[15]、肺癌[16]、肝癌[17]等細胞的增殖有明顯的抑制作用。近年來，藥物與血清白蛋白的相互作用的研究越來越多。但是到目前為止，天然產物和人工合成類藥物與血清白蛋白的相互作用大部分都基于人和牛[18-24]的，由于各種限制條件，例如晶體結構還未獲得、物種資源稀缺等，所以在其他物種上研究較少。通過用生物信息學的方法分析不同物種的血清白蛋白的特點和進化關系，分析莪術醇與人血清白蛋白相互作用位點及其在其他親緣關系較近的物種中相應的氨基酸變化特點，通過分析血清白蛋白的疏水性及其與莪術醇結合位點處的氨基酸特征，進一步了解其他物種的血清白蛋白的結構特點，以及為分析莪術醇在其他物種中的相互作用等提供理論依據。

圖1 莪術醇的化學結構Fig.1 Chemical structure of curcumol

1 材料和方法

1.1 蛋白質序列來源

蛋白質的氨基酸序列從NCBI網站(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed)上下載，人血清白蛋白與莪術醇的復合物的晶體結構是從PDB數據庫(http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do)中下載(PDB：1BM0)。

1.2 蛋白質序列分析

通過ClustalX軟件[25]進行了多序列比對的分析；利用Lasergene軟件[26]來執行蛋白質的氨基酸序列長度和組成以及等電點的分析；利用MegAlign軟件中Lipman-Pearson方法[27]進行了序列的相似性分析；采用DNAMAN (version 4.0, Lynnon Biosoft, Quebec, Canada) 和ExPAsy的ProtScale程序分析蛋白質的疏水性(http://web.expasy.org/protscale/)[28]。基于Jones-Taylor-Thornton (JTT)模型，采取缺失序列刪除的方式，用MEGA的Neighbor-Joining (NJ)方法構建進化樹[29]，Bootstrap Replications 設置為1 000。

1.3 小分子的準備

在Pubchem上下載小分子米格列醇的結構，然后通過軟件Chem3D的MM2法做構型優化[30]，精確度為0.001。通過Gaussian軟件的密度泛函理論B3LYP的方法和6-31G (D)的基組做進一步的幾何優化。通過AutoDock4.2來進行分子的半柔性對接，采用Lamarckian遺傳算法(LGA)，能量評估次數使用最大次數25 000 000，突變率設置為0.02，交叉率為0.80，最大迭代次數是300。以藥物小分子為中心的格子尺寸定義為6 nm× 6 nm× 6 nm，間隔為0.037 5 nm，最終得到的50個對接的構象中能量最小的作為穩定構象作進一步的分析。

2 結果與分析

2.1 蛋白質序列基本情況分析

不同物種的血清白蛋白序列名稱及其不同類型氨基酸組成等性質如表1所示。其中大部分物種的血清白蛋白的氨基酸序列長度比較接近，其中疏水性的氨基酸和極性的氨基酸占有較大的比例。蛋白質等電點是指由于蛋白質表面離子化側鏈的存在，使其帶有凈電荷。由于這些側鏈都是可以滴定的，對于每個蛋白都存在一個pH使它的表面凈電荷為零，即等電點。蛋白質在等電點時，其溶解度最小，最易形成沉淀物，表1中的不同物種血清白蛋白的等電點都在5～9之間，但是不同的蛋白質其等電點的值也不相同，說明了不同的性質，如黏度、膨脹性、滲透壓等[31-32]。

2.2 莪術醇與血清白蛋白相互作用的關鍵位點分析

莪術醇與人血清白蛋白相互作用研究表明，莪術醇與人血清白蛋白相互作用的結合位點II深深位于蛋白質結構中的一個疏水性口袋中，其最低結合能是-7.22 Kcal/mol，周圍的氨基酸殘基有：Leu-219, Phe223, Arg-222, Leu234, Leu238, Val-241, His-242, Arg-257, Leu-260, Ala-261, Ile264, Ser-287, Ala-291, 如圖2(a)所示。

表1 血清白蛋白的序列名稱及氨基酸組成Table 1 Name and composition of serum albumin amino acid sequences from different sources

圖2 莪術醇與人血清白蛋白相互作用位點Fig.2 Active sites between the curcumol and homo sapiens serum albumin

為了分析莪術醇與血清白蛋白相互作用的周圍氨基酸是否在其他物種中是保守的，本文選取了與人(Homosapiens)親緣關系較近的狼(Canislupus)、牦牛(Bosmutus)、家牛(Bostaurus)和綿羊(Ovine)的血清白蛋白序列進行了多序列比對。其中人與親緣關系較近的家牛、狼、綿羊和牦牛的序列相似性分別是 79.3%、76.2%、74.7%和76.0%，系統發育關系(見圖3)表明，家牛、狼、綿羊和牦牛與人類的親緣關系較近，序列的相似性均在74%以上。

圖3 血清白蛋白序列的系統發育樹Fig.3 Phylogenetic tree of serum albumin sequences

從多序列比對圖4中可以看到，其中紅色框中的氨基酸代表莪術醇與人血清白蛋白相互結合點處的氨基酸，黃色背景的氨基酸表示其他物種中與人不同的氨基酸位點。結果表明人血清白蛋白與莪術醇相互作用關鍵位點II(見圖4(a))在其他親緣關系較近的物種中來說比較保守，只有3處位置是不同的。例如在人血清白蛋白的Arg222處是親水性氨基酸，而在牦牛、家牛和綿羊中對應是賴氨酸，不過也是親水性氨基酸。Ile264處的疏水性氨基酸對應在狼血清白蛋白上的是疏水性蛋氨酸，其他物種上仍然是與人血清白蛋白是相同的。

圖4 莪術醇與人血清白蛋白結合位點的同源序列比對Fig.4 Mutiple-alignment of homo sapiens serum albumin sequences at the active sites

*注：彩圖見電子版(http://swxxx.alljournals.cn/ch/index.aspx)(2007年第1期DOI:10.3969/j.issn.1672-5565.2017.01.201608002)

莪術醇與人血清白蛋白結合的位點III處包含有12個氨基酸殘基，它們是Phe507, Phe509, Ala528, Leu529, Leu532, Val547, Phe551, Phe554, Leu575, Val576 , Ser579，它們之間的最低結合能是 -8.34 Kcal/mol。分析莪術醇與人血清白蛋白結合位點周圍的氨基酸殘基的同源序列發現，這些結合位點處的氨基酸大部分都是保守的，只有1個是不同的(見圖4(b))。其中人血清白蛋白上的親水性氨基酸Ser579所對應的牦牛和家牛的是親水性的Thr 577，狼對應的是疏水性的Ala578，綿羊的是親水性的Thr556，由上可知，莪術醇與其他四個物種的相互作用與人血清白蛋白的非常相似。

2.3 作用前后的分子構象

從莪術醇分子與人血清白蛋白作用前后的構象來看(見圖5)，分子的結構并沒有發生明顯的變化。從結構參數(見表2)來看，變化較為明顯的是羥基。其中在結合位點II處二面角C22-C21-O30-H31是139.8°，而在結合位點III處卻是102.9°。當莪術醇分子位于結合位點II時，羥基位于一個由Ile290，Ala291，Arg222和Phe223構成的一個疏水空腔中，羥基氫原子與對接前相比發生了較為明顯的旋轉。當此分子位于對接位點III時，羥基周圍的氨基酸是疏水性的Phe507，Phe509，Ala528，Leu529和Leu532。羥基氫原子與對接前相比較也發生了與結合位點II相同方向的旋轉。正是由于該化合物具有五元環、六元環和七元環的剛性結構，使得它具有較為穩定的結構[33]。

圖5 與人血清白蛋白作用前后莪術醇的分子構象Fig.5 The molecular conformations of thecurcumol before (a) and after interacting with the homo sapiens serum albumin

參數對接前結合位點II結合位點III鍵長(?)C1-C21.3401.3401.341C21-O201.4311.4301.431O30-C211.4341.4351.434O30-H310.9510.9510.951C21-C251.5591.5601.559C25-C271.5621.5621.562C25-C321.5731.5741.574C13-C191.5501.5501.550C13-C151.5531.5531.552鍵角(°)C2-C1-C22122.3122.3122.3C22-C21-O30107.5107.5107.5C22-C21-O20109.6109.7109.6C21-O30-H31112.2112.2112.3C21-O20-C19105.2105.2105.2C21-C25-C27100.8100.8100.8C21-C25-C32116.9116.9116.9C25-C32-C38115.2115.2115.3O20-C19-C13115.3115.3115.3C19-C13-C15117.0117.0117.1二面角(°)C2-C1-C22-C21-143.90-143.90-143.90C1-C22-C21-O30-167.30-167.30-167.30C1-C22-C21-O20-47.72-47.72-47.75C1-C22-C21-C2563.4163.4063.34C22-C21-O30-H31-60.05139.80102.90C22-C21-C25-C27-75.90-75.94-75.86C22-C21-C25-C32165.10165.10165.10C21-C25-C27-C29-16.63-16.63-16.64C27-C25-C32-C38-165.80-146.80156.40C20-C19-C13-C15-70.56-70.57-70.48

2.4 血清白蛋白疏水性分析

疏水作用及疏水和親水的平衡在蛋白質結構與功能的各個方面都起著重要的作用。疏水性是 20 種氨基酸均固有的特性，是決定蛋白質最終三維空間構象的重要因素之一。用 ExPASy 的 Protscale 程序計算Homosapiens、Canislupus、Ovine、BosTaurus和Bosmutus的血清白蛋白的疏水性圖譜(見圖6)。縱坐標0值以上為疏水區，0 值以下為親水區。縱坐標代表疏水性的分值，分值越高，疏水性越強，橫坐標代表氨基酸的位置。從圖中可以看出，肽鏈的疏水性氨基酸分布在這五個物種中都比較相似，疏水性的氨基酸少于親水性的氨基酸，可以認為該蛋白質為親水性的蛋白。另外，用ExPASy提供的在線跨膜區預測的TMHMM和TMPRED軟件[35]對這五個物種的血清白蛋白的序列跨膜區分析發現，它們都沒有跨膜螺旋，位于膜外，處于膜內的、跨膜的概率均為0。由此可以說明，血清白蛋白作為血液系統的重要組分，是親水性的蛋白，這在Canislupus、Ovine、BosTaurus和Bosmutus物種中類似的。它具有結合和運輸內源性及外源性物質的特性，例如可逆性的結合藥物小分子，并將其運輸到靶點部位達到治療疾病的目的等[34]。其中莪術醇與人血清白蛋白的結合位點處的氨基酸中親水性的氨基酸較多，疏水性的氨基酸少。在其他四個親緣關系較近的物種中的同源序列中也具有同樣的現象。

圖6 血清白蛋白序列的疏水性分析Fig.6 The hydrophobieity profile of serum albumin sequences

3 討論

莪術醇作為抗腫瘤、抗菌、抗病毒、抗炎、抗血栓等的藥物，與許多傳統藥物相比，具有無致突變性、低毒、安全可靠、對多種疾病有效的優點。本文詳細分析了莪術醇與人血清白蛋白之間的相互作用特點。然而由于各種限制條件，所以在其他物種上研究的還比較少。本文通過系統發育關系分析表明，家牛、狼、綿羊和牦牛與人類的血清白蛋白親緣關系較近，序列的相似性均在74%以上。通過多序列比對分析表明人血清白蛋白與莪術醇相互作用關鍵位點II和III在其他親緣關系較近的物種中來說都非常保守。可以推測莪術醇與其他物種的血清白蛋白相互作用模式與人類的非常相似。從莪術醇分子與人血清白蛋白作用前后的構象來看，分子的結構并沒有發生明顯的變化。雖然與對接前的結構相比，羥基的位置發生了明顯的變化，但是在兩個結合位點處的構象還是非常相似的。正是由于該化合物具有五元環、六元環和七元環的剛性結構，使得它具有較為穩定的結構[35-36]。

人血清白蛋白作為血液系統的重要組分，是親水性的蛋白，這在狼、綿羊、家牛和牦牛中是類似的，在藥物的儲存、運輸等方面起著重要的作用。親水性的蛋白對水有大的親和能力，可以吸引水分子，或溶解于水。莪術醇雖然具有非常好的生物活性，但是它卻幾乎不溶于水，在水中溶解度僅為 0.3%。莪術醇與人及親緣關系較近的物種中的血清白蛋白結合的位點周圍幾乎都是疏水性的氨基酸，分子間的疏水作用起著很重要的作用。這就要求有一種既能夠與血清白蛋白結合的親水性的物質，同時也能夠與莪術醇結合的疏水性的物質作為載體，以此來提高藥物的利用率，如脂質體[37-38]。

4 結論

通過分析莪術醇與人血清白蛋白相互作用發現其結合位點II和III處周圍幾乎都是疏水性的氨基酸，分子間的疏水作用起著很重要的作用。莪術醇與人血清白蛋白之間的作用位點在其他親緣關系較近的物種中都較為保守，少數有變化的氨基酸基本是在極性相同的氨基酸之間發生的。與分子相互作用前的結構相比，只有莪術醇中羥基的結構在活性位點處發生了明顯的變化，其他的五元環、六元環和七元環都具有較為穩定的剛性結構。

References)

[1]謝郢, 李永成, 楊立云, 等.替加氟與牛血清白蛋白相互作用的研究[J].化學與生物工程,2010,(27)9:48-52. DOI:10.3969/j.issn.1672-5425.2010.09.015.

XIE Ying, LI Yongcheng,YANG Liyun, et al. Investigation on interaction of tegafur with bovine serum albumin [J]. Chemistry and Bioengineering, 2010, (27)9: 48-52.DOI: 10.3969/ j.issn.1672-5425.2010.09.015.

[2]俞天智,楊汝棟.蘆丁與血清白蛋白的作用研究[J]．光譜學與光譜分析,2003,23(4):763-765. DOI:10.3321/j.issn:1000-0593.2003.04.037.

YU Tianzhi, YANG Rudong. Study on the interaction of rutin and serum albumin [J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2003, 23(4): 763-765. DOI: 10.3321/j.issn:1000-0593. 2003. 04.037.

[3]LIEN C H, KUO W S, CHO K C, et al. Fabrication of gold nanorods-doped, bovine serum albumin microstructures via multiphoton excited photochemistry[J]. Optics Express, 2011, 19(7): 6260-6268. DOI: 10.1364/OE.19.006260.

[4]SHI J H, PAN D Q, JIANG M, et al. Binding interaction of ramipril with bovine serum albumin (BSA): Insights from multi-spectroscopy and molecular docking methods [J]. Journal of Photochemistry and Photobiology. B, Biology, 2016(164): 103-111. DOI: 10.1016/j.jphotobiol. 2016. 09.025.

[5]MISKOVSKY P,HRITZ J, SANCHEZ-CORTES S, et al. Interaction of hypericin with serum albumins: surface-enhanced rainan spectroscopy, resonance raman spectroscopy and molecular modeling study[J]. Photochemistry and Photobiology, 2001, 74(2): 172-183. DOI: 10.1562/0031-8655(2001)0740172IOHWSA2.0.CO2.

[6]HETTICK J M, SIEGEL P D. Determination of the toluene diisocyanate binding sites on human serum albumin by tandem mass spectrometry[J]. Analytical Biochemistry, 2011, 414(2): 232-238. DOI: 10.1016/j.ab.2011.03.035.

[7]TIAN J, LIU J, TIAN X, et al. Study of the interaction of kaempferoi with bovine serum albumin[J]. Journal of Molecular Structure, 2004, 691(1):197-202. DOI: 10.1016/S0308- 8146 (02) 00155-3.

[8]LIU J, TIAN J, HE W, et al. Spectrofluorimetric study of the binding of daphnetin to bovine serum albumin [J]. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2004, 35(3): 671-677. DOI: 10.1016/j.jpba.2004.02.010.

[9]顏承農, 上官云鳳, 劉義,等. 熒光光譜法研究鹽酸罌粟堿與牛血清白蛋白作用的熱力學特征[J]. 理化檢驗: 化學分冊, 2004, 40(3): 132-134. DOI: 1001-4020(2004)03-0132-03.

YAN Chengnong, SHANGGUAN Yunfeng, LIU Yi, et al. Thermodynamic study of characteristics of the binding reaction of papaverine with bovine serum albumin (BSA) [J]. Physical Testing and Chemical Analysis Part B Chemical Analysis, 2004, 40(3): 132-134. DOI: 1001-4020(2004)03-0132-03.

[10]連春霞,甘婷婷, 陳華,等. 魚腥草素鈉與血清白蛋白結合常數的電泳法測定[J]. 重慶大學學報:自然科學版, 2004, 27(2): 59-62. DOI: 1000-582X(2004)02-0059-04.

LIAN Chunxia, GAN Tingting, CHEN Hua, et al. Determination of the binding constant between sodium houttuyfonate and human serum albumin by capillary electrophoresis[J]. Journal of Chongqing University(Natural Science Edition), 2004, 27(2): 59-62. DOI: 1000 -582X(2004)02 -0059 -04.

[11]趙長春, 鄭維發, 李夢秋. 小檗堿與人血清白蛋白的相互作用[J].光譜學與光譜分析, 2004, 24(1):111-113. DOI: 1000-0593(2004)01-0111-03.

ZHAO Changchun, ZHENG Weifa, LI Mengqiu. The interaction of berberine and human serum albumin [J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2004, 24(1):111-113. DOI: 1000-0593(2004)01-0111-03.

[12]劉嬡, 謝孟峽, 康娟. 三七總皂甙對牛血清白蛋白溶液構象的影響[J]. 化學學報, 2003, 61(8): 1305-1310. DOI:10.3321/j.issn:0567-7351.

LIU Yuan, XIE Mengxia, KANG Juan.Influence of total saponins of panax notoginseng on the conformation of BSA [J]. Acta Chimica Sinica, 2003, 61(8): 1305-1310. DOI:10.3321/j.issn:0567-7351.

[13]高艷娥, 郭金珠, 惠慧, 等. 莪術醇對人宮頸癌CASKI細胞增殖抑制及促凋亡作用的研究[J]. 現代腫瘤醫學, 2009, 17(10): 1836-1839. DOI: 1672-4992-(2009)10-1836-04.

GAO Yane,GUO Jinzhu, HUI Hui, et al. Effects of curcumol on proliferation and apoptosis in human cervical cancer CASKI cell line [J]. Journal of Modern Oncology, 2009, 17(10): 1836-1839. DOI: 1672-4992-(2009)10-1836-04.

[14]徐立春,劉麗娟,王耀霞,等. 莪術醇誘導人胃癌BGC-823細胞凋亡與細胞內活性氧增加的實驗研究[J]. 現代腫瘤醫學, 2010, 18(10): 1892-1895. DOI:10.3969/j.issn.1672-4992.2010.10.04.

XU Lichun, LIU Lijuan,WANG Yaoxia, et al. Relationship between reactive oxygen species and apoptosis in human gastic cancer BGC-823 cells induced by curcumol [J]. Journal of Modern Oncology, 2010, 18(10): 1892-1895. DOI:10.3969/j.issn.1672-4992.2010.10.04.

[15]湯欣, 韓鳳娟, 李威, 等. 莪術醇對人卵巢癌SKOV3細胞株JAK2/STAT3信號通路影響的研究[J]. 中國婦產科臨床雜志, 2013, 14(1): 43-46. DOI:10.3969/j.issn. 1672-1861. 2013. 014.

TANG Xin, HAN Fengjuan, LI Wei, et al. Research on the effect of curcumol in JAK2/STAT3 signaling pathway in human ovarian cancer cell line SKOV3[J]. Chinese Journal of Clinical Obstetrics and Gynecology, 2013, 14(1): 43-46. DOI:10.3969/j.issn. 1672-1861.2013.014.

[16]ZHANG W, WANG Z, CHEN T. Curcumol induces apoptosis via caspases-independent mitochondrial pathway in human lung adenocarcinoma ASTC-a-1 cells [J]. Medical Oncology, 2011, 28(1): 307-314. DOI:10.1007/s12032-101-9431-5.

[17]黃嵐珍, 王娟, 盧菲婷, 等. 莪術醇抑制人肝癌細胞HepG2增殖的機制[J]. 中國中藥雜志, 2013, 8(11):1812-1815. DOI: 10. 4268 /cjcmm20131132.

HUANG L Z, WANG J, LU F T, et al. Mechanism study on anti-proliferative effects of curcumol in human hepatocarcinoma HepG2 cells [J]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2013, 8(11):1812-1815. DOI: 10. 4268 /cjcmm20131132.

[18]尚永輝, 孫家娟, 劉靜, 等. 熒光光譜法研究黃芩苷與牛血清白蛋白的相互作用[J]. 光譜實驗室, 2011, 28(5): 2367-2369. DOI: 10.3969/j.issn.1004-8138.2011.05.051.

SHANG Yonghui, SUN Jiajuan, LIU Jing, et al. Interaction between baicalin and bovine serum albumin by fluorescence spectrometry [J]. Chinese Journal of Spectroscopy Laboratory, 2011, 28(5): 2367-2369. DOI: 10.3969/j.issn.1004-8138.2011.05.051.

[19]吳秋華, 周欣, 臧曉歡, 等.白藜蘆醇與人血清白蛋白相互作用的光譜研究[J]. 光譜學與光譜分析, 2009,29(1): 226-230. DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2009)01-0226-05.

WU Qiuhua, ZHOU Xin, ZANG Xiaohuan, et al. Spectroscopic Study on the Interaction between Resveratrol and Human Serum Albumin [J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2009,29(1): 226-230. DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2009)01-0226-05.

[20]MA X, YAN J, WANG Q, et al.Spectroscopy study and co-administration effect on the interaction of mycophenolic acid and human serum albumin[J]. International Journal of Biological Macromolecules,2015(77): 280-286. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2015.03.052.

[21]CHEN X, QIAN K, CHEN Q. Comparison between loureirin A and cochinchinenin C on the interaction with human serum albumin[J]. European Journal of Medicinal Chemistry, 2015(93):492-500. DOI: 10.1016/j.ejmech.2015.02.025.

[22]REHMAN M T, SHAMSI H, KHAN A U. Insight into the binding mechanism of imipenem to human serum albumin by spectroscopic and computational approaches [J]. Molecular Pharmaceutics, 2014,11(6):1785-1797.DOI: 10.1021/mp500116c.

[23]KAMTEKAR N, PANDEY A,AGRAWAL N,et al.Interaction of multimicrobial synthetic inhibitor 1,2-Bis(2-Benzimidazolyl)-1,2-Ethanediol with serum albumin :spectroscopic and computational studies[J]. PLoS One, 2013, 8(1): e53499. DOI: 10.1371/journal.pone.0053499.

[24]王月榮, 劉馥婷, 章弘揚, 等. 丹酚酸B與牛血清白蛋白相互作用的電化學研究[J]. 分析測試學報, 2012,31(3): 267-272. DOI: 10. 3969 /j. issn. 1004-4957. 2012. 03. 005.

WANG Yuerong, LIU Futing, ZHANG Hongyang, et al. Investigation on electrochemical behavior of interaction between salvianolic acid B and bovine serum albumin at DNA modified electrode [J]. Journal of Instrumental Analysis, 2012,31(3): 267-272. DOI: 10. 3969 /j. issn. 1004-4957. 2012. 03. 005.

[25]THOMPSON J D, GIBSON T J, HIGGINS D G. Multiple sequence alignment using ClustalW and ClustalX [J]. Current Protocols in Bioinformatics, 2002,(Chapter 2):Unit 2-3. DOI: 10.1002/0471250953.bi0203s00.

[26]BURLAND T G. Dnastar’s Lasergene sequence analysis software [J]. Methods in Molecular Biology, 2000(132):71-91. DOI: 10.1385/1-59259-192-2:71.

[27]CLEWLEY J P, ARNOLD C. The multiple alignment module of LASERGENE [J]. Methods in Molecular Biology, 1997(70):119-129. DOI:10.1385/0-89603-358-9:119.

[28]ARTIMO P, JONNALAGEDDA M, ARNOLD K, et al. ExPASy: SIB bioinformatics resource portal [J]. Nucleic Acids Research, 2012, 40(Web Server issue):W597-603. DOI: 10.1093/nar/gks400.

[29]KUMAR S, NEI M, DUDLEY J, et al. MEGA: A biologist-centric software for evolutionary analysis of DNA and protein sequences [J]. Briefings in Bioinformatics, 2008, 9(4): 299-306. DOI: 10.1093/bib/bbn017.

[30]BUNTROCK R E. ChemOffice Ultra 7.0 [J]. Journal of Chemical Information and Computer Sciences, 2002, 42(6):1505-1506. DOI: 10.1021/ci025575p.

[31]CHEN H, ZHU Z, YU H, et al. Simple means for fractionating protein based on isoelectric point without ampholyte [J]. Analytical Chemistry, 2016, 88(18):9293-9299. DOI: 10.1021/acs.analchem.6b02856.

[32]劉永創, 楊曉泉, 郭健, 等. 等電點附近大豆分離蛋白乳化穩定性的研究[J]. 現代食品科技, 2015(5): 84-89. DOI: 10.13982/j.mfst.1673-9078.2015.5.014.

LIU Yongchuang, YANG Xiaoquan, GUO Jian, et al. Emulsifying properties of soy protein isolate at p H near the isoelectric point [J]. Modern Food Science and Technology, 2015(5):84-89. DOI: 10.13982/j.mfst.1673-9078.2015.5.014.

[33]HAMDI O A, FEROZ S R, SHILPI J A, et al. Spectrofluorometric and molecular docking studies on the binding of curcumenol and curcumenone to human serum albumin [J]. International Journal of Molecular Sciences, 2015, 16(3): 5180-5193. DOI: 10.3390/ ijms16035180.

[34]HOFMANN K, STOFFEL W. TMbase-A database of membrane spanning proteins segments[J]. Biological Chemistry Hoppe-Seyler, 1993, 374(1):1-3.

[35]郭明, 徐興濤, 吳志武.中藥活性成分土大黃苷與人血清白蛋白的結合反應機制研究[J]. 藥學學報, 2011(9): 1084-1092. DOI: 10.16438/j.0513-4870.2011.09.009.

GUO Ming, XU Xingtao, WU Zhiwu, et al. Binding mechanism of rhaponticin and human serum albumin [J]. Acta Pharmaceutica Sinica, 2011(9): 1084-1092. DOI: 10.16438/j.0513- 4870. 2011.09.009.

[36]WANG H, WANG Y, JIANG X, et al. The molecular mechanism of curcumol on inducing cell growth arrest and apoptosis in Jurkat cells, a model of CD4+ T cells [J]. Int Immunopharmacol, 2014, 21(2):375-382.DOI: 10.1016/j.intimp.2014.05.021.

[37]張曉麗, 吳品昌, 劉宇, 等.乙醇注入法制備莪術醇脂質體[J]. 中國實驗方劑學雜志, 2012(4):10-18. DOI:10.3969/j.issn.1005-9903.2012.04.003.

ZHANG Xiaoli,WU Pinchang, LIU Yu, et al. Preparation technology of curcumol liposome by ethanol injection method [J]. Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae, 2012(4):10-18. DOI:10.13422/j.cnki.syfjx.2012.04.018.

[38]YEH C C, SU Y H, LIN Y J, et al. Evaluation of the protective effects of curcuminoid (curcumin and bisdemethoxycurcumin)-loaded liposomes against bone turnover in a cell-based model of osteoarthritis [J]. Drug Design, Development and Therapy, 2015(9): 2285-2300. DOI: 10.2147/DDDT.S78277.

Interaction analysis of the curcumol and homo sapiens serum albumin

QI Yanjiao1*, LU Huining2, JIN Nengzhi3

(1.DepartmentofChemicalEngineering,NorthwestUniversityforNationalities,Lanzhou730124,China；2.DepartmentofLifeSciencesandBiologicalEngineering,NorthwestUniversityforNationalities,Lanzhou730124,China；3.GansuProvinceComputingCenter,Lanzhou730000,China)

Recently, curcumol is one of the important new anti-tumor traditional Chinese medicine monomer. It can help us to better understand the mechanism of drug’s action by analyzing the interaction between curcumol and transporter-serum albumin. In this paper, we analyzed the molecular interaction between curcumol and human serum albumin, as well as the characteristics in other closely related species by using multiple sequence analysis, evolutionary relationship and molecular docking technique. The results showed that the active sites II and III between curcumol and human serum albumins are surrounded by hydrophobic amino acids, which suggested that intermolecular hydrophobic interaction plays a very important role. Their lowest binding energies are -7.22 kcal/mol and -8.34 kcal/mol, respectively. Most of the amino acids in the active sites are conservative in other close genetic species, such asCanislupus,Ovine,BosmutusandBosTaurus. It is noticed that few changes occurred between the amino acids with identical polarity. The conformation of the hydroxyl group in curcumol has the most obvious variation in the active site compared with the optimal structure.

Curcumol; Serum albumin; Interaction; Sequence alignment; Phylogenetic relationships

2016-08-18；

2016-11-08.

國家民委科研項目(No.14XBZ021) 。

10.3969/j.issn.1672-5565.2017.01.201608002

R730.3

A

1672-5565(2017)01-059-10

*通信作者：齊燕姣, 女，副教授，研究方向：生物信息學；Email:qiajiao@163.com.