Estudo experimental e computacional do complexo cumarina-343 com a albumina de soro humano e de soro bovino

Abstract

As cumarinas são amplamente conhecidas por suas interações com proteínas e apresentam uma vasta gama de atividades biológicas. Portanto, este trabalho tem como objetivo analisar e compreender a interação entre a cumarina-343 (C343) e a albumina sérica humana (HSA) e bovina (BSA). As técnicas utilizadas para entender a formação do complexo ligante-proteína basearam-se em metodologias de espectroscopia de fluorescência e em simulações teóricas, como a Teoria do Funcional da Densidade Dependente do Tempo (Time Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) e o Docking Molecular. Os resultados demonstraram que a C343 apresenta afinidade por ambas as proteínas albumina, sendo que a constante de ligação, determinada por extinção de fluorescência, foi de 2,1 x 10⁵ mol·L⁻¹ (HSA) e 6,5 x 10⁵ mol·L⁻¹ (BSA). Considerando que essa complexação apresenta estequiometria 1:1 (proteína-ligante) em ambos os ensaios, foram então utilizados marcadores de sítios de ligação para determinar qual região é preferencial para a formação do complexo, estabelecendo-se que o sítio I de ligação de fármacos (DS1), localizado no subdomínio IIA, foi a região preferencial para a formação do complexo em ambas as proteínas. Os estudos computacionais corroboraram os resultados experimentais, indicando maior afinidade pelo DS1 com valores de energia de -69,02 kcal·mol⁻¹ (HSA) e -67,22 kcal·mol⁻¹ (BSA). Apesar dos bons resultados obtidos para a formação do complexo entre a C343 e ambas as proteínas, foi observado um resultado distinto para o sinal de Dicroísmo Circular Induzido (ECD). O sinal de ECD para a HSA foi significativamente diferente tanto em intensidade quanto no máximo de absorção, em comparação ao da BSA. Nos resultados de Molecular Docking, observou-se que a conformação da C343 na HSA difere daquela na BSA, o que levou a uma discrepância significativa no sinal de ECD.

Coumarins are well known for their interactions with proteins and exhibit a wide range of biological activities. Therefore, this work aims to analyze and understand the interaction between coumarin-343 (C343) and human (HSA) and bovine (BSA) serum albumin. The techniques used to understand the formation of the ligand-protein complex were based on fluorescence spectroscopy methodologies and theoretical simulations, such as Time Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) and Molecular Docking. The results demonstrated that C343 has affinities for both albumin proteins, in which the binding constant, determined by fluorescence quenching, was 2.1 x 105 mol·L-1 (HSA) and 6.5 x 105 mol·L-1 (BSA). As this complexation has a 1:1 stoichiometry (protein-ligand) for both assays, binding site markers were then used to determine which region is preferential for complex formation, thus determining that site I of the drug (DS1), located in subdomain II A, was the preferential region for complex formation for both proteins. Computational studies corroborated the experimental results, showing a greater affinity for DS1 with an energy value of -69.02 kcal·mol-L1 (HSA) and -67.22 kcal·mol-L1 (BSA). Despite the good results obtained for the formation of the complex of C343 and both proteins, a different result for the induced Circular Dichroism (ECD) signal was obtained. The ECD signal for HSA was very different both for the intensity and maximum of absorption, than for BSA. In the Molecular Docking results, it was observed that the conformation of C343 in HSA is different than that in BSA leading to a significantly discrepancy in the ECD signal.