Кинетический и термодинамический анализ взаимодействия лигандов с альбумином


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представления о механизмах взаимодействия лекарственных веществ с сывороточным альбумином имеют большое значение для понимания фармакокинетических и фармакодинамических процессов. В работе исследованы взаимодействия атенолола, ибупрофена, фенилбутазона и варфарина с бычьим сывороточным альбумином (BSA). Эксперименты проводились in vitro, исследования взаимодействия лигандов с альбумином выполнялось с помощью флуоресцентного анализа, основанного на эффекте концентрационного тушения флуоресценции белка при связывании с лигандами. Установлено, что тушение флюоресценции BSA ибупрофеном, фенилбутазоном и варфарином носило статический характер и было связано с образованием лиганд-протеинового комплекса, тогда как в случае атенолола имело место динамическое тушение флюоресценции BSA. Были рассчитаны константы взаимодействия лигандов с альбумином, которые при 25 °С составили: 3,3x102; 3,6x10б; 1,4x105 и 7,9x105 М_1 для атенолола, ибупрофена, фенилбутазона и варфарина соответственно. Анализ тушения лигандами BSA, выполненный при разных температурах, позволил вычислить термодинамические параметры связывания AG,AH и AS. Анализ полученных результатов в соответствии с принципами термодинамики показал, что в связывании ибупрофена и варфарина с BSA ведущую роль играет изменение энтальпии, тогда как связывание фенилбутазона это процесс, зависимый от изменений энтропии. Взаимодействие атенолола с BSA сопровождалось эквивалентными изменениями энтальпии и энтропии. Обсуждается значение термодинамических и кинетических изменений для интерпретации механизмов лиганд-альбуминового связывания.

Об авторах

Надежда Николаевна Пшенкина

ГУ «Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины СЗО РАМН»

Email: Dshenkina@mail.ru

Список литературы

  1. Винникова А.В., Тринус Ф.П., Денисов Н.Д., Луйк А.И. Связывание мефенаминовой кислоты плазмой крови и гомогенатами органов // Фармакол. и токсикол. 1980. Т. 43. № 2. С. 187-102.
  2. Лакович Дж. Основы флуоресцентной спектроскопии. М.: Мир, 1986. 485 с.
  3. Маркович М.Н., Рудзит Э.А., Ландау М.А. Молекулярные аспекты взаимодействия пенициллинов с сывороточным альбумином // Антибиотики. 1978. № 2. С. 654-666.
  4. Чёгёр С.И. Транспортная функция сывороточного альбумина. Бухарест: Изд-во Академии Соц. Республики Румыния, 1975. 183 с.
  5. Энциклопедия лекарств. 12-й вып. / Гл. ред. Г.Л. Вышковский. М.: РЛС-2005. 2004. 1440 с.
  6. Aarons L. Kinetics of drug-drug interactions // Pharmacol. Ther. 1981. Vol. 14. № 3. P. 321-344.
  7. Carter D.C., Ho J.X. Structure of serum albumin // Adv. Protein. Chem. 1994. Vol. 45. P. 153-203.
  8. Chadborn N., Bryant J., Bain A.J., O’Shea P. Liganddependent conformational equilibria of serum albumin revealed by tryptophan fluorescence quenching // Biophys. J. 1999. Vol. 76. № 4. P. 2198-2207.
  9. FellsIce K.J., Schlafer U., Wollert U„ Muller W.E. Characterization of an important drug binding area on human seaim albumin including the high-affmity binding sites of warfarin and azapropazone // Mol. Phannacol. 1982. Vol. 21. №2. P.387-393.
  10. Ferrer M.L., Duchowicz R., Carrasco B., de la Torre J.G., Acuna A.U. The conformation of serum albumin in solution: a combined phosphorescence depolarization hydrodynamic modeling study // Biophys. J. 2001. Vol. 80. № 5. P. 2422-2430.
  11. Gelamo E.L., Tabalc M. Spectroscopic studies on the interaction of bovine (BSA) and human (HSA) serum albumins with ionic surfactants // Spectrochim. Acta. Part A. 2000. Vol. 56. № 11. P. 2255-2271.
  12. Gibaldi M., Koup J.R. Phannacokinetic concepts drug binding, apparent volume of distribution and clearance // Eur. J. Clin. Pharmacol. 1981. Vol. 20. № 4. P. 299-305.
  13. Huang Y., Zhang Z. Binding study of drug with bovine serum albumin using a combined technique of microdialysis with flow-injection chemiluminescent detection // J. Pharm. Biomed. Anal. 2004. Vol. 35. № 5. P. 1293-1299.
  14. Jiang M., Xie M.X., Zheng D. et al. Spectroscopic studies on the interaction of cinnamic acid and its hydroxyl derivatives with human serum albumin // J. Mol. Struct. 2004. Vol. 692. № 1-3. P. 71-80.
  15. Kamal J.K.A., Zhao L., Zewail A.H. Ultrafast hydration dynamics in protein unfolding: Human serum albumin // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2004. Vol. 101. №37. P. 13411-13416.
  16. Kragh-Hansen U. Molecular aspects of ligand binding to serum albumin // Phannacol. Rev. 1981. Vol. 33. № l.P. 17-53.
  17. Kragh-Hansen U., Chuang V.T., Otagiri M. Practical aspects of the ligand-binding and enzymatic properties of human serum albumin // Biol. Pharm. Bull. 2002. Vol. 25. № 6. P. 695-704.
  18. Parilch H.H., McElwain K., Balasubramanian V. et al. A rapid spectrofluorimetric technique for detennining drug-serum protein binding suitable for high-throughput screening // Pharm. Res. 2000. Vol. 17. № 5. P. 632-637.
  19. Perucca E., Richens A. Interpretation of drug levels: relevance of plasma protein binding // Ciba Found. Symp. 1979. Vol. 74. P.51-68.
  20. Peters T., Jr. All about albumin: biochemistry, genetics and medical application. San Diego: Academic Press, 1996.
  21. Peyre V, Lair V, Andre V. et al. Detergent binding as a sensor of hydrophobicity and polar interactions in the binding cavities of proteins // Langmuir. 2005. Vol. 21. № 19. P. 8865-8875.
  22. Ross P.D., Subramanian S. Thermodynamics of protein association reaction: forces contribution to stability // Biochemistry. 1981. Vol. 20. № 11. P. 3096-3102.
  23. Seedher N., Bhatia S. Mechanism of interaction of the non-steroidal antiinflammatory drugs meloxicam and nimesulide with serum albumin // J. Pharm. Biomed. Anal. 2005. Vol. 39. № 1-2. P. 257-262.
  24. Seetharamappa J., Kamat B.P. Spectroscopic studies on the mode of interaction of an anticancer drug with bovine serum albumin // Chem. Pharm. Bull. (Tokyo). 2004. Vol. 52. № 9. P. 1053-1057.
  25. Seydel J.K., Schaper K.J. Quantitative structure-pharmacokinetic relationships and drug design // Pharmacol. Ther. 1981. Vol. 15. № 2. P. 131-182.
  26. Sudlow G., Birkett D.J., Wade D.N. Spectroscopic techniques in the study of protein binding: A fluorescence technique for the evaluation of the albumin binding and displacement of warfarin and warfarin-alcohol // Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 1975. Vol. 2. № 2. P. 129-140.
  27. Sugio S., Kashima A., Mochizuki S., Noda M., Kobayashi K. Cristal structure of human serum albumin at 2.5 resolution // Prot. Engineering. 1999. Vol. 12. № 6. P. 439-446.
  28. Tian J.N., Liu J.Q., Zhang J.Y. et al. Fluorescence studies on the interactions of barbaloin with bovine serum albumin // Chem. Pharm. Bull. 2003. Vol. 51. № 5. P. 579-582.
  29. Trivedi V.D., Saxena I., Siddiqui M.U., Qasirn M.A. Interaction of bromocresol green with different serum albumins studied by fluorescence quenching // Biochem. Mol. Biol. Int. 1997. Vol. 43. № 1. P. 1-8.
  30. Wang N., Ye L., Zhao B.Q., Yu J.X. Spectroscopic studies on the interaction of efonidipine with bovine serum albumin // Braz. J. Med. Biol. Res. 2008. Vol. 41. № 7. P. 589-595.
  31. Zhang Y.-Z., Zhou B., Liu Y.-X. et al. Fluorescence study on the interaction of bovine serum albumin with p-aminoazobenzene // J. Fluoresc. 2008. Vol. 18. № 1. P. 109-118.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Пшенкина Н.Н., 2010

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».