BINDING INTERACTION BETWEEN SERUM ALBUMIN WITH QUINOLINE DERIVATIVES BY SPECTROSCOPY AND MOLECULAR DOCKING

Abstract

The intermolecular interaction between quinoline derivatives, 2, 4-disubstituted quinolines, with bovine serum albumin (BSA) and human serum albumin (HSA) was investigated under physiological conditions. UV–Vis spectrophotometry, fluorescence spectroscopy, competitive binding experiments and molecular docking were used for the binding studies. The fluorescence of the protein was quenched by these quinoline derivatives through a static quenching mechanism, with the number of binding sites (n) of approximately 1. The binding constants (Kb) ranged from 104-105 L.mol-1 at three different temperatures (298, 308 and 318 K). The binding interaction was spontaneous and the changes in enthalpy (ΔH) and entropy (ΔS) were 48.5 kJ mol-1 and -65.21 J mol-1 K-1, respectively for BSA, and -44.55 kJ mol-1, -51.89 J mol-1K-1, respectively for HSA, indicating that the interaction could be van der Waals force and/or hydrogen bonding interaction. Site marker competitive experiments suggested the binding site at site I (sub-domain IIA), and molecular docking supported the spectroscopic results. This study can provide more information for the development of the appropriate quinoline structure to obtain more effective reagent against HIV-1 RT inhibitor.

การอันตรกิริยาระหว่าง อนุพันธ์ของควิโนลีนกับโปรตีนโบวีนซีรัมอัลบูมินและฮิวแมนซีรัมอัลบูมินได้ถูกตรวจสอบด้วยเทคนิค UV–Vis spectrophotometry, fluorescence spectroscopy, competitive binding และ molecular docking ซึ่งจากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า อนุพันธ์ของควิโนลีนสามารถยับยั้งการคายแสงของโปรตีน โบวีนซีรัมอัลบูมินและฮิวแมนซีรัมอัลบูมินได้ผ่านกลไกการยับยั้งแบบ static quenching จำนวนบริเวณการจับของ อนุพันธ์ของควิโนลีนกับโปรตีนโบวีนซีรัมอัลบูมินและฮิวแมนซีรัมอัลบูมินมีค่าเท่ากับ 1 ตำแหน่ง ค่าคงที่การจับอยู่ในช่วง 104-105 L.mol-1 ที่อุณหภูมิต่างๆ (298, 308, 318 K) ผลจากข้อมูลทางโทโมไดนามิคพบว่า ปฎิกิริยาระหว่างการจับกันของ อนุพันธ์ของควิโนลีนกับโปรตีนโบวีนซีรัมอัลบูมินและฮิวแมนซีรัมอัลบูมิน สามาถเกิดขึ้นได้เองและมีค่า เอนทาลปี และเอนโทรปี เท่ากับ -48.5 kJ mol-1 และ -65.21 J mol-1 K-1 ของ โปรตีนโบวีนซีรัมอัลบูมิน และ -44.55 kJ mol-1, -51.89 J mol-1K-1 ของ โปรตีนฮิวแมนซีรัมอัลบูมิน ตามลำดับ แสดงให้เห็นว่าเกิดการจับกันแบบ Vander Waals force และ พันธะ hydrogen และจากการทดลองของ Site marker competitive พบว่า อนุพันธ์ของควิโนลีนสามารถเข้าไปจับบริเวณ ตำแหน่งที่ 1 หรือ sub-domain IIA ภายใน โปรตีนโบวีนซีรัมอัลบูมินและฮิวแมนซีรัมอัลบูมิน การทดลองด้วยเทคนิค molecular docking พบว่ามีความสอดคล้องกับผลของข้อมูลเชิงปฏิบัติในการจับกันระหว่าง อนุพันธ์ของควิโนลีนกับโปรตีนโบวีนซีรัมอัลบูมินและฮิวแมนซีรัมอัลบูมิน นอกจากนี้ได้มีการศึกษาและพัฒนาโครงสร้างของ อนุพันธ์ของควิโนลีนเพื่อให้ได้โครงสร้างที่เหมาะสมและมีประสิทธิภาพต่อการยับยั้งเอนไซม์ HIV-1 reverse transcriptase โดยทำการศึกษาการจับกับ โปรตีนโบวีนซีรัมอัลบูมินและฮิวแมนซีรัมอัลบูมินซึ่งเป็นโปรตีนที่ใช้ในการขนส่งด้วยเทคนิค molecular docking สารประกอบที่ 6 และ 8 ได้ถูกเลือกสำหรับการศึกษาการจับการโปรตีนโบวีนซีรัมอัลบูมินและฮิวแมนซีรัมอัลบูมิน เนื่องจากสารประกอบที่ 6 และ 8 มีฤทธิ์ในการยับยั้งเอนไซม์ HIV-1 reverse transcriptase ที่ 62.23% และ 47.16% ตามลำดับซึ่งสารดังกล่าวดีฤทธิ์ใกล้เคียงกับยาที่ใช้ในปัจจุบันคือ Nevirapine ผลการศึกษาด้วยวิธี molecular docking พบว่า สารประกอบที่ 6 และ 8 สามารถจับกับโปรตีนโบวีนซีรัมอัลบูมินและฮิวแมนซีรัมอัลบูมิน ที่บริเวณ sub-domain IIA ภายใน โปรตีนโบวีนซีรัมอัลบูมินและฮิวแมนซีรัมอัลบูมิน และยังพบว่า สารประกอบที่ 6 และ 8 สามารถจับกับโปรตีนโบวีนซีรัมอัลบูมินและฮิวแมนซีรัมอัลบูมินด้วยพันธะ hydrophobic และ hydrogen ผ่านทางวง aromatic และ หมู่ cyanide ของ สารประกอบที่ 6 และ 8 ดังนั้นสารประกอบที่ สารประกอบที่ 6 และ 8 จึงมีความเหมาะสมและน่าสนใจที่จะศึกษาการจับกับโปรตีนโบวีนซีรัมอัลบูมินและฮิวแมนซีรัมอัลบูมิน เพื่อที่มันจะสามารถอธิบายกลไกการจับกันและช่วยเป็นข้อมูลในการออกแบบอนุพันธ์ของควิโนลีน ที่มีความเหมาะสมในการนำมาประยุกต์ใช้ในร่างกายได้