scholarly journals Interaction of Small Zinc Complexes with Globular Proteins and Free Tryptophan

2016 ◽  
Vol 2016 ◽  
pp. 1-12 ◽  
Author(s):  
Joann M. Butkus ◽  
Shelby O’Riley ◽  
Balwant S. Chohan ◽  
Swarna Basu
Keyword(s):  
Serum Albumin ◽  
Globular Proteins ◽  
Water Soluble ◽  
Steady State Fluorescence ◽  
Free Tryptophan ◽  
Negative Change ◽  
Trp Fluorescence ◽  
Quenching Analysis ◽  
Steady State Fluorescence Spectroscopy ◽  
Dynamic Fluorescence

A series of eight water soluble anionic, cationic, and neutral zinc(II) complexes were synthesized and characterized. The interaction of these complexes with bovine serum albumin (BSA), human serum albumin (HSA), lysozyme, and free tryptophan (Trp) was investigated using steady-state fluorescence spectroscopy. Static and dynamic fluorescence quenching analysis based on Stern-Volmer kinetics was conducted, and the decrease in fluorescence intensity of the Trp residue(s) can be ascribed predominantly to static quenching that occurs when the Zn complex binds to the protein and forms a nonfluorescent complex. The role played by the nature of the ligand, the metal, and complex charge in quenching Trp fluorescence was investigated. The binding association constants (Ka) ranged from 104 to 1010 M−1 and indicate that complexes with planar aromatic features have the strongest affinity for globular proteins and free Trp. Complexes with nonaromatic features failed to interact with these proteins at or in the vicinity of the Trp residues. These interactions were studied over a range of temperatures, and binding was found to weaken with the increase in temperature and was exothermic with a negative change in entropy. The thermodynamic parameters suggest that binding of Zn complexes to the proteins is a highly spontaneous and favorable process.

scholarly journals Characterization of Two NMN Deamidase Mutants as Possible Probes for an NMN Biosensor

2021 ◽  
Vol 22 (12) ◽  
pp. 6334
Author(s):  
Alessandra Camarca ◽  
Gabriele Minazzato ◽  
Angela Pennacchio ◽  
Alessandro Capo ◽  
Adolfo Amici ◽  
...  
Keyword(s):  
Enzymatic Reaction ◽  
Promising Candidate ◽  
Beneficial Effects ◽  
Steady State Fluorescence ◽  
Nicotinamide Mononucleotide ◽  
Recognition Elements ◽  
Steady State Fluorescence Spectroscopy ◽  
Similar Affinity ◽  
Micromolar Range

Nicotinamide mononucleotide (NMN) is a key intermediate in the nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) biosynthesis. Its supplementation has demonstrated beneficial effects on several diseases. The aim of this study was to characterize NMN deamidase (PncC) inactive mutants to use as possible molecular recognition elements (MREs) for an NMN-specific biosensor. Thermal stability assays and steady-state fluorescence spectroscopy measurements were used to study the binding of NMN and related metabolites (NaMN, Na, Nam, NR, NAD, NADP, and NaAD) to the PncC mutated variants. In particular, the S29A PncC and K61Q PncC variant forms were selected since they still preserve the ability to bind NMN in the micromolar range, but they are not able to catalyze the enzymatic reaction. While S29A PncC shows a similar affinity also for NaMN (the product of the PncC catalyzed reaction), K61Q PncC does not interact significantly with it. Thus, PncC K61Q mutant seems to be a promising candidate to use as specific probe for an NMN biosensor.

Preparation and Application as Biosensor of Water-Soluble Conjugated Polyelectrolyte

2013 ◽  
Vol 538 ◽  
pp. 301-304
Author(s):  
Yi Ping Zhong ◽  
Rui Bin Hong ◽  
Bin Bin Yin ◽  
Ping Liu ◽  
Wen Ji Deng
Keyword(s):  
Bovine Serum Albumin ◽  
Serum Albumin ◽  
Bovine Serum ◽  
Water Soluble ◽  
Conjugated Polyelectrolyte ◽  
Sodium Sulfonate ◽  
Vis Spectroscopy

The water-soluble conjugated polyelectrolyte, poly[3-(1′-propyloxy-3′-sodium sulfonate) thiophene] (PTH-n3-SO3Na), was prepared. The interaction between the PTH-n3-SO3Na and bovine serum albumin (BSA) was investigated using UV-vis spectroscopy. It was found that the PTH-n3-SO3Na could be used as biosensor to detect BSA.

scholarly journals Study of Interaction Between Bovine Serum Albumin and Dolutegravir Intermediate: Fluorescence and Molecular Docking Analysis

2021 ◽  
Vol 11 (5) ◽  
pp. 13102-13110
Keyword(s):  
Molecular Docking ◽  
Bovine Serum Albumin ◽  
Serum Albumin ◽  
Bovine Serum ◽  
Binding Pocket ◽  
Docking Analysis ◽  
Free Binding Energy ◽  
Steady State Fluorescence Spectroscopy ◽  
Incremental Addition ◽  
Molecular Docking Analysis

Novel (4R,12aS)-7-methoxy-4-methyl-6,8-dioxo-3,4,6,8,12,12a-hexahydro-2H-pyrido-[1',2':-4,5]-pyrazino[2,1-b][1,3]oxazine-9-carboxylic acid (L) was synthesized and characterised. The interaction between bovine serum albumin (BSA) with L was scrutinized by steady-state fluorescence spectroscopy, fluorescence anisotropy, fluorescence lifetime, and molecular docking methods. The fluorescence titration experiments of BSA resulted in fluorescence quenching with the incremental addition of L. The conformational binding of L to BSA has been investigated by molecular docking analysis. The molecular probe's best conformation showed the affinity as free binding energy release of -7.93 Kcal/mol. The docking analysis confirms that ligand binds in the near vicinity of TRP-213 in the binding pocket of subdomain IIA.

scholarly journals Φωτοδυναμική μελέτη ισομερισμού παραγώγων του ναφθαλενίου σε ομογενή και υπερμοριακά συστήματα

2010 ◽  
Author(s):  
Ιωάννα Μπαλωμένου
Keyword(s):  
Energy Transfer ◽  
Steady State ◽  
Fluorescence Spectroscopy ◽  
Visible Spectroscopy ◽  
Time Resolved ◽  
Steady State Fluorescence ◽  
Uv Visible ◽  
Steady State Fluorescence Spectroscopy

Στην παρούσα διατριβή, στόχος ήταν η μελέτη της αντίδρασης ισομερισμού οργανικών μορίων τα οποία εμφανίζουν παρόμοια συμπεριφορά με αντίστοιχα βιομόρια που συμμετέχουν σε σημαντικές διεργασίες στα βιολογικά συστήματα, όπως οι πρωτεΐνες. Τα μόρια που χρησιμοποιήθηκαν ήταν υποκατεστημένα ναφθαλένια, τα οποία παρουσιάζουν ένα ιδιαίτερο τύπο ισομερισμού μεταξύ ετεροατόμων και όχι αμιγών διπλών δεσμών. Αρχικά μελετήθηκαν τα εμπορικά διαθέσιμα μόρια 2-μεθοξυναφθαλένιο (2-MeONp) και 2,6-διμεθοξυναφθαλένιο (2,6-DiMeONp), ενώ στη συνέχεια συντέθηκε εργαστηριακά το διυποκατεστημένο (κεντροσυμμετρικά) ναφθαλένιο με αλυσίδες μεθοξυ-τριαιθυλενογλυκόλης 2,6-DiΤegNp. Τα μόρια αυτά μπορούν να υπάρχουν σε διακριτά στερεοϊσομερή με cis και trans διαμορφώσεις, οι οποίες διαφέρουν σημαντικά, τόσο στην ενέργεια όσο και στη στερεοδιάταξη της αλκόξυ ομάδας που είναι ενωμένη με το ναφθαλενικό δακτύλιο. Οι πειραματικές μετρήσεις ενισχύθηκαν περαιτέρω με θεωρητικούς υπολογισμούς. Στο πρώτο στάδιο, έγινε εκτενής φασματοσκοπική ανάλυση με Φασματοσκοπία Ορατού – Υπεριώδους (UV - Visible Spectroscopy), Φασματοσκοπία Φθορισμού Στατικής Κατάστασης (Steady State Fluorescence Spectroscopy) και Χρονικά Αναλελυμένη Φασματοσκοπία Εκπομπής (Time - Resolved Emission Spectroscopy:TRES), σε οργανικούς διαλύτες διαφορετικής πολικότητας και ιξώδους, (π.χ 3-μέθυλοπεντάνιο, δεκατετράνιο, 2-μέθυλοτετραϋδροφουράνιο), επιτυγχάνοντας ακριβή διαχωρισμό των φωτοδυναμικών ιδιοτήτων του κάθε ισομερούς. Κατά συνέπεια, προσδιορίστηκαν πειραματικά, αλλά και με θεωρητικούς υπολογισμούς, οι κύριες θερμοδυναμικές και κινητικές παράμετροι της αντίδρασης του ισομερισμού στη βασική και στη διεγερμένη κατάσταση. Αποδείχτηκε λοιπόν, ότι στη βασική κατάσταση, το 2-μεθοξυναφθαλένιο υπάρχει σε δύο διαφορετικές φασματικά διακεκριμένες διαμορφώσεις cis και trans, με την ισορροπία να ευνοεί την cis μορφή. Όμως, σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από 260Κ, στη διεγερμένη κατάσταση, τα δύο ισομερή μπορούν να αλληλομετατρέπονται, ισοενεργειακά, με στρέψη γύρω από το CAryl-O "διπλό" δεσμό περίπου 1800, με αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός αεναή φωτοδυναμικού κύκλου. Αντίστοιχα, τα δυο διυποκατεστημένα μόρια, 2,6-διμεθοξυναφθαλένιο και 2,6-DiTegNp βρίσκονται σε δύο διαμορφώσεις, cis,cis και cis,trans, στο διάλυμα. Σε Τ>260Κ οι δύο ισομερείς μορφές αλληλομετατρέπονται κατά τη διάρκεια της ζωής τους στην διεγερμένη κατάσταση, με την ισορροπία να ευνοεί την πιο ασταθή cis,trans μορφή. Επίσης, φαίνεται να μην υπάρχει καμία αλλαγή στις κινητικές και θερμοδυναμικές παραμέτρους των δύο διυποκατεστημένων μορίων, ανεξάρτητα από το μέγεθος της υποκατεστημένης αλυσίδας και το είδος του διαλύτη. Η παραπάνω παρατήρηση οδήγησε στο συμπέρασμα ότι το “sp2” υβριδισμένο άτομο οξυγόνου, το οποίο βρίσκεται συνδεδεμένο με τον ναφθαλενικό δακτύλιο, θα πρέπει να αναστρέφεται αδιαβατικά μεταξύ των δύο επίπεδων διαμορφώσεων (syn, φ≈00 και anti, φ≈1800). Δηλαδή, πραγματοποιείται μια ταυτόχρονη φωτοχημική εναλλαγή των δύο γειτονικών δεσμών, σε αντίθεση με ότι είναι μέχρι τώρα αποδεκτό για παρόμοια συστήματα. Στη συνέχεια, διερευνήθηκε η φωτοδραστική συμπεριφορά των διαφορετικών διαμορφώσεων του 2,6-DiΤegNp στη στερεά κατάσταση. Η ανάλυση της δομής του κρυστάλλου με κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ έδειξε ότι κυριαρχεί η cis,cis μορφή. Ωστόσο η φασματοσκοπική μελέτη αποκάλυψε την ύπαρξη ενός πολύ μικρού ποσοστού του θερμοδυναμικά ασταθέστερου ισομερούς trans,trans, παγιδευμένο στο κρυσταλλικό πλέγμα της cis,cis μορφής. Παρατηρήθηκε λοιπόν ότι οι δύο αυτοί πληθυσμοί, δηλαδή οι cis,cis και trans,trans, δεν μεταβάλλουν τα σχετικά ποσοστά τους θερμικά στη κρυσταλλική κατάσταση. Με άλλα λόγια, οι δύο μορφές δεν εξισορροπούνται θερμικά ωστόσο με τήξη του κρυσταλλικού φιλμ και αργή επαναφορά σε θερμοκρασία δωματίου, η τηγμένη φάση «ξεκλειδώνει» τη φαινομενικά παγωμένη θερμικά ισορροπία cis,cis σε trans,trans. Η διαδικασία αυτή, που λαμβάνει χώρα στη βασική κατάσταση, διέπεται πιθανώς από ένα μηχανισμό που περιλαμβάνει περιστροφή του ναφθαλενικού πυρήνα (rotator) γύρω από τους δύο ψεύδοδιπλούς δεσμούς CAryl-O κατά φ ≈ 1800, ενώ οι στερικά παρεμποδισμένες ολιγομερικές αλυσίδες παραμένουν σταθερές. Αντίθετα, στη διεγερμένη κατάσταση, ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία, λόγω του πυκνού πακεταρίσματος είναι αδύνατη η οποια πιθανή στερεοχημική φωτοεπαγόμενη αναδιάταξη του μορίου. Ωστόσο, λόγω της πολύ κοντινής απόστασης των χρωμοφόρων εκδηλώνεται πολύ γρήγορη μετανάστευση ενέργειας διεγέρσεως (energy transfer) δια μέσου των χρωμοφόρων του κρυσταλλικού πλέγματος. Όταν η ενέργεια αυτή καταλήξει στο χαμηλότερης ενέργειας ισομερές trans,trans* (*: διεγερμένη μορφή) τότε η διάδοση σταματά και εκδηλώνεται φθορισμός από την μορφή αυτή. Τέλος, μελετήθηκε η συμπεριφορά του ισομερισμού των παραπάνω μορίων μέσα σε υπερμοριακές νανοδομές, χρησιμοποιώντας ως υποδοχείς τις υδατοδιαλυτές φυσικές κυκλοδεξτρίνες, (α,β,γ), επειδή προσφέρουν καθορισμένο και ρυθμιζόμενο μέγεθος κοιλότητας. Τα αποτελέσματα της μελέτης των συμπλόκων, με τις παραπάνω φασματοσκοπικές τεχνικές σε συνδυασμό με τη φασματοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (NMR), έδειξαν αρχικά ότι τα 2-μεθοξυναφθαλένιο και 2,6-διμεθοξυναφθαλένιο δεν εμφανίζουν ιδαίτερη συμπεριφορά σε μείγματα με β- και γ- κυκλοδεξτρίνες, ωστόσο, η μικρότερη κοιλότητα της α-κυκλοδεξτρίνης είναι ικανή να απομονώσει και να σταθεροποιήσει τις ασταθείς ενεργειακά trans και trans,trans διαμορφώσεις, αντίστοιχα. Όσον αφορά το πιο περίπλοκο δομικά 2,6-DiTegNp, αν και φαίνεται να εμφανίζει μία σύνθετη συμπεριφορά στις α- και γ- κυκλοδεξτρίνες, αντίθετα, ο εγκλωβισμός της cis,cis μορφής του στη κοιλότητα της β- κυκλοδεξτρίνης φαίνεται να ευνοεί ένα μηχανισμό ισομερείωσης μεταξύ των cis,cis και trans,trans μορφών, στη διεγερμένη κατάσταση, παρόμοιο με τη συμπεριφορά που παρατηρήθηκε στη κρυσταλλική φάση για τη βασική κατάσταση.

Σχεδιασμός, σύνθεση και μελέτη υπερμοριακών φωτοβόλων οργανομεταλλικών κλωβών και συμπλόκων εγκλεισμού

2012 ◽  
Author(s):  
Αντωνία Καλούδη-Χαντζέα
Keyword(s):  
Nuclear Magnetic Resonance ◽  
Steady State ◽  
Magnetic Resonance ◽  
Fluorescence Spectroscopy ◽  
Emission Spectroscopy ◽  
Visible Spectroscopy ◽  
Time Resolved ◽  
Steady State Fluorescence ◽  
Uv Visible ◽  
Steady State Fluorescence Spectroscopy

Στόχος της παρούσας διατριβής είναι να κατασκευαστούν «έξυπνες» τοπολογίες σύνδεσης χρωμοφόρων μεταξύ τους για τη δημιουργία φωτονικών κλωβών, με στόχο την εξάλειψη της απόσβεσης της εκπομπής φωτός από τις τοπικά διεγερμένες καταστάσεις. Στα επόμενα κεφάλαια καταγράφεται η προσπάθεια μέσω της οποίας κατέστη δυνατό να αποσαφηνιστεί η πορεία σύνδεσης μέσω αλληλεπιδράσεων συναρμογής, η οποία θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση για τη δημιουργία άκαμπτων τρισδιάστατων υπερδομών με σχεδόν τέλειες κβαντικές αποδόσεις φθορισμού.Τα μόρια που χρησιμοποιήθηκαν για την επίτευξη των παραπάνω στόχων είναι οι χρωμοφόρες ενώσεις με την κοινή ονομασία BODIPYs (Boron Dippyromethene). Τα BODIPYs είναι συμμετρικά, συζυγιακά, αρωματικά συστήματα αποτελούμενα από έναν εξαμελή, δύο πενταμελείς δακτύλιους και την ομάδα –BF2 τα οποία συγκεντρώνουν μερικές εντυπωσιακές και ελκυστικές φωτοφυσικές ιδιότητες ενώ παρέχουν και συνθετική ευελιξία λόγω της επιδεκτικότητάς τους σε πολλαπλές υποκαταστάσεις. Στη διατριβή αυτή περιγράφεται η σύνθεση, ο χαρακτηρισμός και η μελέτη διαφόρων BODIPYs , καθώς και η δημιουργία, ο χαρακτηρισμός και η μελέτη φωτοφυσικών ιδιοτήτων, νανοδομών των BODIPYs με οργανομεταλλικές ενώσεις του λευκοχρύσου (Pt), μέσω της τεχνικής της αυτο-συναρμολόγησης. Σε πρώτο στάδιο, έγινε εκτενής φασματοσκοπική ανάλυση με Φασματοσκοπία Ορατού – Υπεριώδους (UV-Visible Spectroscopy), Φασματοσκοπία Φθορισμού Στατικής Κατάστασης (Steady State Fluorescence Spectroscopy) και Χρονικά Αναλελυμένη Φασματοσκοπία Εκπομπής (Time-Resolved Emission Spectroscopy - TRES), σε διαλύτη CHCl3 και 2Me-THF για χαμηλές θερμοκρασίες αλλά και με Φασματοσκοπία Μαγνητικού Πυρηνικού Συντονισμού (Nuclear Magnetic Resonance – NMR) σε διαλύτη CDCl3. Συντέθηκαν λοιπόν οκτώ διαφορετικά BODIPYs, τα οποία εμφάνισαν όλα παρόμοιες φωτοφυσικές ιδιότητες, ανάλογες της κατηγορίας τους, με πολύ υψηλές κβαντικές φωτονικές αποδόσεις. Τις ίδιες κβαντικές αποδόσεις εμφάνισαν ακόμη και εκείνα τα BODIPYs που φέρουν ιώδιο (4), λευκόχρυσο (6) ή και τα δύο (5) – άτομα που ως γνωστόν αποσβένουν με διάφορους τρόπους την εκπομπή των χρωμοφόρων από την τοπική διεγερμένη κατάσταση – με την επιτυχημένη αποκοπή τους από το συζυγιακό σύστημα της χρωμοφόρας. Επίσης για το BODIPY 5 επιλύθηκε η κρυσταλλική του δομή.Έπειτα μελετήθηκαν τα αυτοσυναρμολογημένα σύμπλοκα (9-12) με όλες τις παραπάνω τεχνικές και αποδείχθηκε ότι η αυτοσυναρμολόγησή τους με οργανομεταλλικές ενώσεις του λευκοχρύσου (9, 12) ή ενώσεις που φέρουν ομάδα πυριδίνης (11) δεν επιφέρουν καμία αλλαγή στις φασματοσκοπικές τους ιδιότητες. Η «έξυπνη» τοπολογία σύνθεσης των φθορίζουσων συνιστωσών επιβεβαιώθηκε όταν το σύμπολοκο 10, για το οποίο χρησιμοποιήθηκε το BODIPY 2 δεν διατήρησε τις φωτοφυσικές ιδιότητες του 2 – και αυτό γιατί στο 2 η ομάδα της πυριδίνης με την οποία αλληλεπιδρά το BODIPY με το κέντρο λευκοχρύσου της οργανομεταλλικής ένωσης αποτελεί μέρος του συζυγιακού συστήματος της χρωμοφόρας. Τα σύμπλοκα 9 και 12 είναι παρόμοια, διαφέρουν μόνο στην ομάδα που βρίσκεται στο BODIPY στη μέσο- θέση (ένα μεθύλιο στο BODIPY 3 και στο σύμπλοκο 9 και μία τεταρτοταγής μεθυλο-φαινυλομάδα στο BODIPY 8 και στο σύμπλοκο 12). Στο σύμπλοκο 12 έγιναν και μετρήσεις ηλεκτροφωταύγειας οι οποίες παρ’ όλο που δεν έχουν δώσει υψηλές αποδόσεις, υποδεικνύουν ξεκάθαρα ότι η ιδέα της κυκλικής συναρμολόγησης φωτονικών μονάδων είναι ελπιδοφόρα. Στο σύμπλοκο 11 παρουσιάζεται ένας δέκτης συγκομιδής φωτός ~1200 που - σε συνδυασμό με την 1800 4,4’-διπυριδίνη δότη - μπορεί να παρασκευάσει ένα ισχυρά φθορίζον συγκρότημα χρωμοφόρων [6+6], στο οποίο οι χρωμοφορικές συνιστώσες υπόκεινται σε ακριβή τοπολογικό έλεγχο.Τέλος έγινε προσπάθεια δημιουργίας συμπλόκων εγκλεισμού με γνώμονα τις ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις χρησιμοποιώντας το σύμπλοκο 12 με μονάδες πυρενίου που φέρουν ανιονικές σουλφονομάδες, οι οποίες εμφανίζουν εξαιρετική συγγένεια με τα κατιοντικά κέντρα λευκοχρύσου του 12. Η μελέτη καταγράφηκε σε διαλύτη DMF και DMF-d7, εφ’ όσον μόνο σε αυτό τον διαλύτη τα σύμπλοκα διατηρούνται διαλυτά. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν επιτυχή εγκλεισμό των μονάδων πυρενίου ανάμεσα σε δύο σύμπλοκα του 12, και ικανοποιητική μεταφορά ενέργειας μεταξύ τους.

Photophysical, NMR studies of encapsulation of 2-cyano-6-hydroxy benzothiazole in p-sulfonatocalix[6]arene and its biological applications

The Analyst ◽  
2021 ◽  
Author(s):  
Ankita Shivaji Jadhav ◽  
Ashvini Ulhas Chaudhari ◽  
Kisan M Kodam ◽  
Dipalee Dileep Malkhede
Keyword(s):  
Steady State ◽  
Fluorescence Spectroscopy ◽  
Aqueous Medium ◽  
Biological Applications ◽  
Nmr Studies ◽  
Visible Absorption ◽  
Steady State Fluorescence ◽  
Uv Visible ◽  
Steady State Fluorescence Spectroscopy ◽  
Visible Absorption Spectroscopy

This work deals with the study of interaction between 2-cyano-6-hydroxy benzothiazole (CHBT) and p-sulfonatocalix[6]arene (SCX6) at different pHs in aqueous medium by UV-visible absorption spectroscopy, and steady-state fluorescence spectroscopy. The...

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document