Сайты связывания билирубина сывороточным альбумином человека: возможность влияния на них мутаций, вызванных радиацией

В статье проанализированы сайты связывания билирубина сывороточным альбумином человека с точки зрения нестабильности вторичной структуры, а также изучено влияние известных аминокислотных замен, вызванных радиационным воздействием, на способность альбумина связывать билирубин. Расчеты энергии связывания и констант ингибирования комплексов билирубина с альбумином до и после аминокислотных замен показали, что аминокислотные замены по-разному влияют на способность связывать билирубин сывороточным альбумином человека. Аминокислотные замены Asp269-Gly269 (Nagasaki-1), Glu354-Lys354 (Hiroshima-1), Asp375-Asn375 (Nagasaki-2) уменьшают свободную энергию связывания билирубина сывороточным альбумином человека, а аминокислотные замены His3-Gln3 (Nagasaki-3) и Glu382-Lys382 (Hiroshima-2) повышают ее по результатам молекулярного докинга с соответствующими участками поверхности белка. Константы ингибирования при этом значительно выше, чем с известными сайтами связывания. В целом же рассмотренные мутации, вызванные радиационным воздействием, не могут влиять на наиболее специфичные известные сайты связывания билирубина сывороточным альбумином человека, так как аминокислотные остатки, которые подвергаются заменам, не взаимодействуют с аминокислотными остатками этих сайтов связывания (Leu115, Arg117, Phe134, Tyr138, Ile142, Phe149, Phe157, Tyr161, Arg186, Lys190, Lys240, Arg222). Все аминокислотные остатки известных сайтов связывания располагаются в стабильных элементах вторичной структуры сывороточного альбумина человека.

Полученные данные важны для понимая влияния радиационного воздействия на развитие билирубиновой энцефалопатии у жителей стран, пострадавших от аварии на Чернобыльской атомной электростанции, и у жителей Японии.

1. Clinical indications for the albumin use: still a controversial issue / P. Caraceni [et al.] // Eur. J. Int. Med. – 2013. – Vol. 24, N 8. – P. 721–728. https://doi.org/10.1016/j.ejim.2013.05.015

2. He, X. M. Atomic structure and chemistry of human serum albumin / X. M. He, D. C. Carter // Nature. – 1992. – Vol. 358, N 6383. – P. 209–215. https://doi.org/10.1038/358209a0

3. Colmenarejo, G. In silico predicttion of drug-binding strengths to human serum albumin / G. Colmenarejo // Med. Res. Rev. – 2003. – Vol. 23, N 3. – P. 275–301. https://doi.org/10.1002/med.10039

4. Желтухи неонатального периода: учеб.-метод. пособие / А. К. Ткаченко [и др.]. – Минск : БГМУ, 2017. – 68 с.

5. Point substitutions in Japanese alloalbumins / K. Arai [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1989. – Vol. 86, N 16. – P. 6092–6096. https://doi.org/10.1073/pnas.86.16.6092

6. Khrustalev, V. V. Amino acid content of beta strands and alpha helices depends on their flanking secondary structure elements / V. V. Khrustalev, T. A. Khrustaleva, V. V. Poboinev // Biosystems. – 2018. – Vol. 168. – P. 45–54. https://doi.org/10.1016/j.biosystems.2018.04.002

7. PubChem 2019 update: improved access to chemical data / S. Kim [et al.] // Nucl. Acids Res. – 2019. – Vol. 47, N D1. – P. D1102–D1109. https://doi.org/10.1093/nar/gky1033

8. Bikadi, Z. Application of the PM6 semi-empirical method to modeling proteins enhances docking accuracy of AutoDock / Z. Bikadi, E. Hazai // J. Cheminf. – 2009. – Vol. 1. – Art. 15. https://doi.org/10.1186/1758-2946-1-15

9. Crystallographic analysis of human serum albumin complexed with 4Z,15E-bilirubin-IXalpha / P. A. Zunszain [et al.] // J. Mol. Biol. – 2008. – Vol. 381, N 2. – P. 394–406. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2008.06.016

10. PLIP: fully automated protein-ligand interaction profiler / S. Salentin [et al.] // Nucl. Acids Res. – 2015. – Vol. 43, N W1. – P. W443–W447. https://doi.org/10.1093/nar/gkv315

11. Побойнев, В. В. Структурная изменчивость альфа-спиральных белков / В. В. Побойнев, В. В. Хрусталев, Т. А. Хрусталева // Инновационные технологии в фармации : сб. науч. тр. / под общ. ред. Е. Г. Приваловой. – Иркутск, 2019. – Вып. 6 : материалы Всерос. науч.-практ. конф. c междунар. участием, посвящ. 100-летию со дня образования Иркутск. гос. мед. ун-та (Иркутск, 14–15 июня 2019 г.). – C. 118–127.

12. The structural characterization and bilirubin-binding properties of albumin Herborn, a [Lys240→Glu] albumin mutant / L. Minchiotti [et al.] // Eur. J. Biochem. – 1993. – Vol. 214, N 2. – P. 437–444. https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.1993.tb17939.x

13. Jacobsen, J. Studies of the affinity of human serum albumin for binding of bilirubin at different temperatures and ionic strength / J. Jacobsen // Int. J. Pept. Protein Res. – 1977. – Vol. 9, N 3. – P. 235–239. https://doi.org/10.1111/j.1399-3011.1977.tb03486.x