Análise da hemoglobina como modelo de estudo de interação droga-proteína in vitro e in silico
DOI:
https://doi.org/10.11606/issn.2176-7262.rmrp.2021.172174Palavras-chave:
Hemoglobina, Interação Droga-proteína, Docagem molecularResumo
Modelo do estudo: Trata-se de um estudo experimental in vitro com abordagem computacional. Objetivo: Analisar a existência de interação entre as drogas hidrofóbicas bezafibrato e hidroclorotiazida com a hemoglobina a fim de prever alterações na biodisponibilidade das drogas, bem como na função proteica. Metodologia: Testes de interação in vitro entre a hemoglobina bovina e bezafibrato ou hidroclorotiazida foram realizados por espectrofotometria; análises dos sítios de interação e extrapolações para a hemoglobina humana foram feitas por técnicas de bioinformática. Resultados: Os testes in vitro demonstraram diminuição de absorbância (k) em 405 nm igual a 8,75 x 10-4 min-1 para o bezafibrato e 6,25 x 10-4 min--1 para a hidroclorotiazida. A diminuição sugere interação das drogas com a hemoglobina, sendo que o bezafibrato parece interagir com afinidade ligeiramente maior. As análises in silico mostraram que as drogas se ligam à porção proteica da hemoglobina. A constante de afinidade de ligação obtida por ancoragem molecular para o bezafibrato com a hemoglobina bovina (-8,3 kcal/mol) corrobora com o valor experimental de k e com o maior número de interações observadas, em relação à hidroclorotiazida (-6,6 kcal/mol). O mesmo padrão é observado para a interação do bezafibrato (-7,6 kcal/mol) e da hidroclorotiazida (-6,7 kcal/mol) com a hemoglobina humana. Conclusão: As técnicas de espectrofotometria e bioinformática utilizadas sugerem a possibilidade de interação da hemoglobina com drogas de natureza hidrofóbica, como bezafibrato e hidroclorotiazida, sendo que essa interação pode afetar a função normal da hemoglobina e alterar a farmacodinâmica e farmacocinética das drogas prejudicando sua eficiência terapêutica.
Downloads
Referências
BRUNTON, LAURECEN.L. Diuréticos e Outras Substâncias Empregadas na Mobilização do Líquido de Edema. ln Gilman, A.; Goodman, L. & Gilman, A. (13 ed): As Bases Farmacológicas da Terapêutica, Artmed, 2019.
CHAKRABORTI, A.S. Interaction of porphyrins with heme proteins-a brief review. Mol. Cell Biochem. v. 253, n. 1, p. 49-54, 2003.
CHEEMA, M.A.; TABOADA, P.; BARBOSA, S.; CASTRO, E.; SIDDIQ, M.; MOSQUERA, V. Modification of the thermal unfolding pathways of myoglobin upon drug interaction in different aqueous media. J. Phys. Chem. B. v. 111, n. 49, p.13851-13857, 2007.
COSTA, M. D. S.; KIRALJ, R.; FERREIRA, M. M. C. Estudo teórico da interação existente entre a artemisinina e o heme. Quimica Nova, v. 30, p. 25–31, 2007.
DUMAN, O.; TUNÇ, S.; KANCI BOZOĞLAN, B. Characterization of the binding of metoprolol tartrate and guaifenesin drugs to human serum albumin and human hemoglobin proteins by fluorescence and circular dichroism spectroscopy. Journal of Fluorescence, v. 23, n. 4, p. 659–669, 2013.
GOA, K.L.; BARRADELL, L.B.; PLOSKER, G.L. Bezafibrate. An update of its pharmacology and use in the management of dyslipidaemia. Drugs, 53(1):188, 1997.
HAGE, D.S; JACKSON, A.; SOBANSKY, M.; SCHIEL, J.E.; YOO, M.J.; JOSEPH, K.S. Characterization of drug-protein interactions in blood using high-performance affinity chromatography. Sep. Sci. v. 32, n. 5-6, p. 835–853, 2009.
HOBANI, Y.; JERAH, A.; BIDWAI, A. A comparative molecular docking study of curcumin and methotrexate to dihydrofolate reductase. Bioinformation v. 13 n. 3, p. 63-66, 2017.
HU, Y.J.; WANG, J.B.; XIAO, X.H.; QU, S.S. Study of the interaction between monoammonium glycyrrhizinate and bovine serum albumin. J Pharm Biomed Anal, v. 36, n. 4, p. 915-919, 2004.
IRWIN, J.J; STERLING, T.; MYSINGER, M.M.; BOLSTAD, E.S.; COLEMAN, R.G. ZINC: A free tool to discover chemistry for biology. J. Chem. Inf. Model. v. 52, n. 7, p. 1757–1768, 2012.
KAMALJEET.; BANSAL, S; UTTARA, S. A study of the interaction of bovine hemoglobin with synthetic dyes using spectroscopic techniques and molecular docking. Frontiers in chemistry, v. 4, p. 50, 2017.
KRATOCHOWIL, N.A.; HUBER, W.; MULLER, F.; KANSY, M.; GERBER, P.R. Predicting plasma protein binding of drugs: a new approach. Biochem. Pharmacol. v. 64, p. 1355– 1374, 2002.
KWONG, T.C. Free drug measurements: methodology and clinical significance. Clin. Chim. Acta v. 151, n. 3, p. 193-216, 1985.
LALEZARI, I.; LALEZARI, P.; POYART, C.; MARDEN M.; KISTER J.; BOHN B.; FERMI G.; PERUTZ M.F. New effectors of human hemoglobin: structure and function. Biochemistry 29(6): 1515–1523, 1990.
LI, Y.; WEI, H.; LIU, R. A probe to study the toxic interaction of tartrazine with bovine hemoglobin at the molecular level. Luminescence. v. 29, n. 2, p. 195-200.
LIU, Y.; LIU, R. Spectroscope and molecular model identify the behavior of doxorubicin-SPION binding to bovine hemoglobin. Int.J.Biol.Macromol. v. 79, p. 564–569, 2015.
MALTAS, E.; OZMEN, M. Spectrofluorometric and thermal gravimetric study on binding interaction of thiabendazole with hemoglobin on epoxy-functionalized magnetic nanoparticles. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. v. 54, p. 43-49, 2015.
MARTIN, A.; SWARBRICK, J.; CAMMARATA, A.: In: Physical Pharmacy, 3 ed. Virghese Publishing House, India, p 314–351, 1991.
MENG, E. C., SHOICHET, B. K.; KUNTZ, I. D. Automated docking with grid-based energy evaluation. J. Comput. Chem. v. 13, p. 505–524, 1992.
MESSORI, L.; GABBIANI, C.; CASINI, A.; SIRAGUSA, M.; VINCIERI, F.F.; BILIA, A.R. The reaction of artemisinins with hemoglobin: a unified picture. Bioorgan. Med. Chem. v. 14, n. 9, p. 2972–2977, 2006.
NIENHAUS, K.; NIENHAUS, G.U. Probing heme protein-ligand interactions by UV/visible absorption spectroscopy. In: Protein-Ligand Interactions. Humana Press. v. 305, p. 215-241, 2005.
SAFO, M. K.; ABRAHAM, D. J. The X-ray structure determination of bovine carbonmonoxy hemoglobin at 2.1 Å resoultion and its relationship to the quaternary structures of other hemoglobin crystal forms. Protein Sci. v. 10, n. 6, p. 1091–1099, 2001.
SHIBAYAMA, N.; MIURA, S.; TAME, J.R.H.; YONETANI, T.; PARK, S.Y. Crystal structure of horse carbonmonoxyhemoglobin-bezafibrate complex at 1.55-A resolution. A novel allosteric binding site in R-state hemoglobin. J Biol Chem, 277(41):38791-38796, 2002.
SUGIHARA, J.; IMAMURA, T.; NAGAFUCHI, S. BONAVENTURA, J.; BONAVENTURA, C.; CASHON, R. Hemoglobin Rahere, a human hemoglobin variant with amino acid substitution at the 2, 3-diphosphoglycerate binding site. Functional consequences of the alteration and effects of bezafibrate on the oxygen bindings. The Journal of clinical investigation, v. 76, n. 3, p. 1169-1173, 1985.
THE EUROPEAN BIOINFORMATICS INSTITUTE (EMBL-EBI) (org). Pairwise Sequence Alignment. Disponível em: https://bit.ly/2zm6l4a. Acesso em 08/05/2020
THOMPSON, J.D.; HIGGINS, D.G; GIBSON, T.J. CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic Acids Res. v. 22, n. 22, p. 4673-4680, 1994.
TONG, Z.; SCHIELA, J.E.; PAPASTAVROSA, E.; OHNMACHTA, C.M.; SMITH, Q.R.; HAGE, D.S. Kinetic studies of drug-protein interactions by using peak profiling and high-performance affinity chromatography: examination of multi-site interactions of drugs with human serum albumin columns. J. Chromatogr. A. v.1218, n.15, p. 2065-2071, 2011.
TROTT, O.; OLSON, A.J. AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization and multithreading. Journal of Computational Chemistry, v. 31, 2010, p. 455-461.
WANG, Y.; ZHANG, H., ZHOU, Q.; XU, H. A study of the binding of colloidal Fe3O4 with bovine hemoglobin using optical spectroscopy. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, v. 337, n. 1–3, p. 102–108, 2009.
WEST, J.B.: In: Best and Taylor’s Physiological Basis of Medical Practices, 11 ed. Williams and Wilkins, London, 1985, p. 546–571.
WU, J.; LORUSSO, P.M.; MATHERL, L.H.; LI, J. Implications of Plasma Protein Binding for Pharmacokinetics and Pharmacodynamics of the γ-Secretase Inhibitor RO4929097. Clin. Cancer Res. v.18 n.7, 2012.
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2021 Bianca Luiza Melo de Assis, Anderson Dillmann Groto, Gabrielle Caroline Peiter, Kádima Nayara Teixeira, Vitor Hugo Sales da Mota
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
