《Methods》：Combined in vitro optical and in silico docking approaches: evaluating kinetic and thermodynamic parameters in the taurine–albumin complex
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摘要本研究采用多种生物物理方法，探讨了水溶液中人血清白蛋白与牛磺酸（2-氨基乙烷磺酸）之间的相互作用。从科学、制药及健康等多方面来看，牛磺酸作为添加剂、补充剂或内源性代谢物与HSA的相互作用具有重要意义。研究在生理条件下通过荧光光谱法、紫外-可见吸收光谱法、Zeta电位分析、表面
摘要
本研究采用多种生物物理方法，探讨了水溶液中人血清白蛋白与牛磺酸（2-氨基乙烷磺酸）之间的相互作用。从科学、制药及健康等多方面来看，牛磺酸作为添加剂、补充剂或内源性代谢物与HSA的相互作用具有重要意义。研究在生理条件下通过荧光光谱法、紫外-可见吸收光谱法、Zeta电位分析、表面等离子体共振技术以及分子对接技术对这种相互作用进行了研究。荧光猝灭实验表明，KSV值随温度升高而上升（从2.99×103 M?1升至5.11×103 M?1），说明存在动态猝灭现象。结合常数KA随温度升高而增大，而KD则减小，且n值约为1；表面等离子体共振技术测得的KA值较低，为1.7×105 M?1，反映出表面敏感性。热力学参数显示该反应为吸热过程，由熵驱动，且受疏水力影响（ΔH=+127.4 kJ/mol，ΔS=+0.54 kJ/(mol·K)，ΔG为-34.41至-40.22 kJ/mol）。Zeta电位从-39 mV变为-20 mV，紫外-可见光谱则显示出颜色浅化及红移现象，表明分子构象发生了变化。分子对接实验显示，牛磺酸在IIB结构域（脂肪酸区域）的结合能为-4.5 kcal/mol。总体而言，牛磺酸通过与HSA的疏水相互作用与其结合，其亲和力适中且受温度影响，这一研究结果有助于了解牛磺酸在人体循环中的转运及生物利用度。
引言
牛磺酸（2-氨基乙烷磺酸）是一种游离氨基酸，是哺乳动物组织中含量最丰富的氨基酸之一[1]、[2]。它被认为对维持机体平衡（即稳态）起着重要作用[3]。与传统氨基酸不同，牛磺酸主要以两性离子形式存在。它在体内还承担着多种生理功能，如调节体液平衡（渗透压调节）、参与胆汁酸生成、抵御氧化应激、稳定细胞膜以及影响钙信号传导[4]、[5]。由于牛磺酸在心脏、视网膜、大脑和骨骼肌等易兴奋组织中含量较高，因此对维持细胞健康及调节机体新陈代谢至关重要[6]。过去十年间，有许多研究致力于探究牛磺酸在心血管疾病、代谢综合征、糖尿病、神经退行性疾病以及炎症性疾病等方面的潜在治疗作用[7]、[8]、[9]。研究表明，补充牛磺酸可能有助于改善脂质代谢、减轻氧化应激、增强线粒体功能以及调节免疫系统，因而可作为一种预防性及辅助性治疗手段[10]。
尽管牛磺酸具有重要的生理功能，但其在循环系统中的转运、分布及生物利用度的调控机制仍不十分清楚。在血浆中，人血清白蛋白是多种内源性和外源性分子的主要载体[11]、[12]。了解牛磺酸是否与HSA发生相互作用，以及这类相互作用如何影响其结构或功能特性，对于阐明牛磺酸的药代动力学特征、组织递送情况以及其与其它白蛋白结合配体的竞争关系至关重要。鉴于牛磺酸在营养补充剂及治疗制剂中的应用日益增多，这一问题显得尤为重要[13]、[14]。
本研究通过荧光光谱法、分子对接技术、表面等离子体共振以及Zeta电位分析，旨在阐明牛磺酸与HSA之间的相互作用。荧光光谱法能够反映HSA芳香族残基周围微环境的变化，有助于分析猝灭机制及结合常数[15]、[16]、[17]。分子对接技术可从结构层面提供信息，预测潜在的结合位点、相互作用能量以及稳定复合物的分子间作用力类型[18]、[19]。表面等离子体共振技术可实现结合动力学及亲和力的实时监测，为在接近生理条件下的复合物形成提供定量依据[20]、[21]、[22]。Zeta电位测量则可通过检测表面电荷及胶体行为的变化，进一步揭示相互作用中的静电作用贡献[23]、[24]。
已有不少研究探讨了两性离子分子（如甘氨酸甜菜碱、γ-氨基丁酸）与血清蛋白之间的相互作用[25]、[26]。例如，紫外-可见光谱法和荧光光谱法显示，氨基丁酸与人血清白蛋白的结合较弱[25]。先前的研究还表明，配体的不同电离状态可能优先与HSA的不同亚结构域结合；比如吡罗昔康的阴离子形式会与I位点结合，而两性离子形式则与II位点结合[27]。本研究要填补的特定知识空白在于，目前尚缺乏在生理相关条件下，针对两性离子分子牛磺酸与HSA结合的热力学参数的实验测定数据。本研究通过多光谱技术及计算方法，深入探究牛磺酸与HSA相互作用的分子机制，从而明确其动力学及热力学参数。
章节节选
材料
本研究所用的牛磺酸（2-氨基乙烷磺酸）、磷酸盐缓冲液、乙醇胺-HCl、人血清白蛋白、氨水（30%浓度）、11-巯基十一烷酸、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺以及过氧化氢（25%浓度）等所有分析级化学品及试剂均购自德国斯坦海姆的Sigma-Aldrich公司。芬兰坦佩雷地区的Bionavis公司提供了裸金传感器。
用于动力学及热力学常数分析的荧光猝灭技术
荧光猝灭是一种被广泛用于研究配体-蛋白质相互作用机制的有效方法[33]。蛋白质的固有荧光主要源自其色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸残基，当有配体存在时，这种荧光会减弱[34]。荧光的减弱程度取决于配体的浓度。在人血清白蛋白的结构中，Trp134和Trp213这两种色氨酸残基负责其固有荧光的产生。
讨论
通过结合多种生物物理方法，可以获取关于牛磺酸与HSA相互作用的互补性数据与信息。这些方法的整合不仅实现了交叉验证，还能揭示不同技术所带来的差异，进而形成一种仅靠单一技术无法获得的全面描述。荧光光谱法可用于确定亲和力、热力学参数以及动态猝灭机制。表面等离子体共振技术则能实现实时动力学监测，可检测与固定化HSA的结合情况
结论
本研究采用了表面等离子体共振、荧光光谱、紫外光谱、Zeta电位分析以及分子对接技术，对牛磺酸与HSA之间的相互作用进行了研究。荧光猝灭实验表明，KSV值随温度升高而上升（从2.99×103 M?1升至5.11×103 M?1），说明存在动态猝灭现象。通过荧光猝灭滴定法测得，结合位点数量n约为1。表面等离子体共振技术测得的KA值为1.7×105 M?1，而荧光光谱法测得的最高KA值为11.12×105 M?1。热力学分析证实该反应为吸热过程，由熵驱动（ΔH=+127.4
CRediT作者贡献说明
Eman A. Alabdullkarem：监督工作、方法设计、验证、实验研究、资源协调、数据整理、文章撰写与修订、结果可视化。Naifa Alenazi：方法设计、验证、实验研究、数据整理、文章初稿撰写。Rhunda Hayek：实验研究、方法设计。Nouf Alsiraey：实验研究、方法设计。Bandar Saad Alshreef：实验研究、方法设计、正式分析、验证工作。Saleh Alkhedhairi：方法设计、正式分析、验证工作。Mohammed Baradwan：文章撰写——
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关联或个人关系。
致谢
感谢沙特阿拉伯利雅得努拉·宾特·阿卜杜勒-拉赫曼大学的研究支持项目（项目编号PNURSP2026R891）提供的支持。
Eman A. Alabdullkarem|Naifa Alenazi|Rhunda Hayek|Nouf Alsiraey|Bandar Saad Alshreef|Saleh Alkhedhairi|Mohammed Baradwan
沙特阿拉伯利雅得11451，沙特国王大学理学院化学系，邮政信箱2455号
