基于17O核磁共振和理论计算对生命分子H2S与NO相互作用机理的研究
结题报告
批准号:
31700713
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
高印
依托单位:
学科分类:
C0508.无机生物化学与环境测控
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
魏巍、蔡广胜、曲娜、齐宇航、张宇
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中文摘要
硫化氢(H2S)和一氧化氮(NO)是生物系统中重要气体信号分子,发挥相似又相互依赖的生物效应,对血管舒张、神经传导和免疫系统防御都起到调控作用。NO的生物信号通路已被很好的表征,但H2S的生物功能和作用机理仍未被明确阐述。项目旨在研究H2S与NO的化学反应机理从而实现对H2S生物功能及作用机理的深入探索。目前对于H2S和NO化学反应的研究手段仅限于紫外光谱、质谱和15N核磁共振。由于缺乏对反应中间产物结构和化学性质的直接信息,对于反应机理的研究,学术界一直存在争议,所以本项目的研究意义在于:通过17O核磁共振技术捕捉H2S与NO化学反应的中间产物,实现对H2S与NO反应机理的研究,解决目前学术界提出的关于中间产物的某些观点与理论不符的问题,从而对生物系统内H2S的作用机理研究提供理论依据。
英文摘要
Hydrogen sulfide (H2S) and nitric oxide (NO) are important gasotransmitters that are involved in the regulation of many biological and physiological processes, such as the control of blood pressure, neurotransmission and the regulation of the immune system. Despite the importance of H2S, the chemical mechanistic backgrounds that contribute to the biological functions of H2S have not been fully elucidated and thus it becomes the driving force for the further investigations in this discipline. Recent research evidence shows that understanding the fundamental chemistry interplay of H2S and NO signaling pathways is critical for unveil the functions of H2S. Therefore, the aim of this study is to unveil the reaction mechanism between H2S and NO. As the technologies that have been employed for studying the H2S and NO reaction are limited to the UV-Vis, mass spectrometry and 15N NMR measurements, the direct structural information regarding the transient intermediates is lacking, leading to the controversies about the formation of intermediates. This proposal applies an advanced 17O NMR technology to study the reaction mechanism of H2S and NO, thus the reaction intermediates, their chemical properties as well as their functions will be fully accessed. The results obtained will provide theoretical guidance and experiment evidence for explaining the function of H2S in biological system.
作为H2S与NO的供体,硫化物与S-亚硝基硫醇之间的交联反应已得到深入研究。据报道,硫代亚硝酸盐/硫亚硝酸(SNO-/HSNO)和亚硝基硫化物(SSNO-)是具有储存一氧化氮(NO)功能的中间体。然而,关于SNO-/HSNO和SSNO-的稳定性和生物学活性仍存在广泛争议。. 为研究SNO-和SSNO-的化学性质和生物学活性,本课题研究使用UV-Vis光谱,15N NMR和17O NMR新方法重新对反应中间体进行了表征。同时,在细胞培养实验中,研究评估了SNO-和SSNO-对细胞内NO和cGMP表达水平的影响,并且评估了SNO-和SSNO-对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)增殖,迁移和血管形成的影响。. 研究结果阐明了在各种制备条件下SNO-和SSNO-的15N和17O核磁特征峰,对行业内已发表的相关论文的实验结果分析提出了更正。 通过不同条件下对SNO-和SSNO-半衰期的检测发现SSNO-的半衰期比SNO-长,更符合SSNO-作为NO储存的假说。同时生物学实验研究表明,SSNO-可提高细胞NO和cGMP的表达水平,促进细胞增殖,迁移和刺激血管生成,然而SNO-并不具备明显生物活性。. 综上,SSNO-和SNO-是H2S和NO反应中间产物,其中SNO-的半衰期短暂反应过程中转化为半衰期较长的SSNO-作为NO储备分子。SSNO-通过NO-cGMP依赖性信号通路在细胞中充当释放NO的中间体,增加细胞cGMP水平并促进体外血管生成。本研究涉及的17O核磁共振研究方法可以有效地捕捉反应中间产物,为反应机理研究提供新途径。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
N-Butyrylated hyaluronic acid ameliorates gout and hyperuricemia in animal models.
N-丁酰化透明质酸可改善动物模型中的痛风和高尿酸血症
DOI:10.1080/13880209.2019.1672755
发表时间:2019-12
期刊:Pharmaceutical biology
影响因子:3.8
作者:Li L;Wang D;Wang X;Bai R;Wang C;Gao Y;Anastassiades T
通讯作者:Anastassiades T
A Low Molecular Weight Hyaluronic Acid Derivative Accelerates Excisional Wound Healing by Modulating Pro-Inflammation, Promoting Epithelialization and Neovascularization, and Remodeling Collagen
低分子量透明质酸衍生物通过调节促炎症、促进上皮化和新血管形成以及重塑胶原蛋白来加速切除伤口愈合
DOI:10.3390/ijms20153722
发表时间:2019-08-01
期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES
影响因子:5.6
作者:Gao, Yin;Sun, Yao;Anastassiades, Tassos P.
通讯作者:Anastassiades, Tassos P.
(17)O NMR spectroscopy-assisted in vitro bioactivity studies of the intermediates formed via Na(2)S and RSNO cross-linking reactions.
17O NMR 波谱辅助 Na2S 和 RSNO 交联反应形成的中间体的体外生物活性研究
DOI:10.1039/d0ra05054g
发表时间:2020-10-27
期刊:RSC advances
影响因子:3.9
作者:
通讯作者:
The expression and functional analysis of the sialyl-T antigen in prostate cancer
唾液酸-T抗原在前列腺癌中的表达及功能分析
DOI:10.1007/s10719-020-09927-x
发表时间:2020-06-24
期刊:GLYCOCONJUGATE JOURNAL
影响因子:3
作者:Bai, Ruifeng;Luan, Xue;Gao, Yin
通讯作者:Gao, Yin
Antitumor effect of a liposome-encapsulated beta1,4-galactosyltransferase inhibitor.
脂质体封装的 β1,4-半乳糖基转移酶抑制剂的抗肿瘤作用。
DOI:10.1016/j.ijpharm.2018.10.010
发表时间:2018
期刊:International Journal of Pharmaceutics
影响因子:5.8
作者:Cai Guangsheng;Wang Kun;Qu Na;Qiu Pengyu;Vlahakis Jason Z;Szarek Walter A;Lee Robert J;Gao Yin
通讯作者:Gao Yin
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