Investigating the binding affinities of fructose and galactose to human serum albumin: simulation studies
Creators
- 1. Kasetsart University
- 2. National Science and Technology Development Agency
- 3. National Nanotechnology Center
Description
Human serum albumin (HSA) is abundant in blood. HSA binds a wide range of drugs, metabolites, and nutrients. A glycated HSA is also a potential diabetes biomarker. Recently, crystal structures of glucose- and fructose-bound HSA have been reported. Both cyclic and acyclic sugar forms are trapped in Sudlow site I. Galactose can also bind HSA, but no atomic detail is available. Thus, molecular dynamics simulations were employed to study the structural and dynamic properties of fructose- and galactose-bound HSA in comparison to glucose-bound HSA from previous studies. Both bound sugars promote different degrees of domain motions which can affect a drug/solute binding affinity at Sudlow site I. A large and highly water-exposed Sudlow site I allows high mobility of bound sugars. Nonetheless, more protein contacts imply a tighter binding of fructose than galactose. Although galactose and glucose are epimers, galactose forms a different interaction network which disrupts a formation of interactions with K195 and K199 resulting in the escape of galactose. In contrast, fructose molecules are anchored inside by a number of protein interactions and sugar dimer structure. These highlights the importance of protein–sugar and sugar–sugar interactions for ligand binding in large and highly water-exposed cavity.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
ألبومين المصل البشري (HSA) وفير في الدم. يربط HSA مجموعة واسعة من الأدوية والمستقلبات والمواد المغذية. يعد HSA السكري أيضًا مؤشرًا حيويًا محتملاً لمرض السكري. في الآونة الأخيرة، تم الإبلاغ عن هياكل بلورية من HSA المرتبط بالجلوكوز والفركتوز. يتم احتجاز كل من أشكال السكر الحلقي واللاحلقي في موقع Sudlow I. يمكن أن يربط الجالاكتوز أيضًا HSA، ولكن لا تتوفر تفاصيل ذرية. وهكذا، تم استخدام محاكاة الديناميات الجزيئية لدراسة الخصائص الهيكلية والديناميكية لـ HSA المرتبط بالفركتوز والجالاكتوز مقارنة بـ HSA المرتبط بالجلوكوز من الدراسات السابقة. يعزز كل من السكريات المرتبطة درجات مختلفة من حركات المجال التي يمكن أن تؤثر على تقارب ربط الدواء/المذاب في موقع Sudlow I. يسمح موقع Sudlow I الكبير والمعرض بشدة للماء بحركة عالية للسكريات المرتبطة. ومع ذلك، فإن المزيد من ملامسات البروتين تعني ارتباطًا أكثر إحكامًا للفركتوز من الجالاكتوز. على الرغم من أن الجالاكتوز والجلوكوز هي epimers، إلا أن الجالاكتوز يشكل شبكة تفاعل مختلفة تعطل تكوين التفاعلات مع K195 و K199 مما يؤدي إلى هروب الجالاكتوز. في المقابل، يتم تثبيت جزيئات الفركتوز في الداخل من خلال عدد من تفاعلات البروتين وهيكل ثنائي السكر. يسلط هذا الضوء على أهمية تفاعلات البروتين والسكر والسكر لربط الروابط في التجويف الكبير والمعرض بشدة للماء.Translated Description (French)
L'albumine sérique humaine (HSA) est abondante dans le sang. La SAH se lie à un large éventail de médicaments, de métabolites et de nutriments. Une HSA glyquée est également un biomarqueur potentiel du diabète. Récemment, des structures cristallines de la SAH liée au glucose et au fructose ont été rapportées. Les formes de sucre cycliques et acycliques sont piégées dans le site Sudlow I. Le galactose peut également se lier à la SAH, mais aucun détail atomique n'est disponible. Ainsi, des simulations de dynamique moléculaire ont été utilisées pour étudier les propriétés structurelles et dynamiques de la SAH liée au fructose et au galactose par rapport à la SAH liée au glucose des études précédentes. Les deux sucres liés favorisent différents degrés de mouvements de domaine qui peuvent affecter une affinité de liaison médicament/soluté au site Sudlow I. Un site Sudlow I important et fortement exposé à l'eau permet une grande mobilité des sucres liés. Néanmoins, plus de contacts protéiques impliquent une liaison plus étroite du fructose que du galactose. Bien que le galactose et le glucose soient des épimères, le galactose forme un réseau d'interaction différent qui perturbe une formation d'interactions avec K195 et K199 entraînant la fuite du galactose. En revanche, les molécules de fructose sont ancrées à l'intérieur par un certain nombre d'interactions protéiques et la structure du dimère de sucre. Cela souligne l'importance des interactions protéine-sucre et sucre-sucre pour la liaison des ligands dans les grandes cavités fortement exposées à l'eau.Translated Description (Spanish)
La albúmina sérica humana (HSA) es abundante en sangre. La HSA se une a una amplia gama de fármacos, metabolitos y nutrientes. Una HSA glicosilada también es un posible biomarcador de la diabetes. Recientemente, se ha informado de estructuras cristalinas de HSA unida a glucosa y fructosa. Tanto las formas de azúcar cíclicas como las acíclicas están atrapadas en el sitio Sudlow I. La galactosa también puede unirse a HSA, pero no se dispone de detalles atómicos. Por lo tanto, se emplearon simulaciones de dinámica molecular para estudiar las propiedades estructurales y dinámicas de la HSA unida a fructosa y galactosa en comparación con la HSA unida a glucosa de estudios anteriores. Ambos azúcares unidos promueven diferentes grados de movimientos de dominio que pueden afectar la afinidad de unión del fármaco/soluto en el sitio Sudlow I. Un sitio Sudlow I grande y altamente expuesto al agua permite una alta movilidad de los azúcares unidos. Sin embargo, más contactos con proteínas implican una unión más estrecha de la fructosa que la galactosa. Aunque la galactosa y la glucosa son epímeros, la galactosa forma una red de interacción diferente que interrumpe la formación de interacciones con K195 y K199, lo que resulta en el escape de la galactosa. Por el contrario, las moléculas de fructosa están ancladas en el interior por una serie de interacciones de proteínas y estructura de dímero de azúcar. Esto destaca la importancia de las interacciones proteína-azúcar y azúcar-azúcar para la unión de ligandos en cavidades grandes y altamente expuestas al agua.Files
      
        27992610.pdf.pdf
        
      
    
    
      
        Files
         (298.3 kB)
        
      
    
    | Name | Size | Download all | 
|---|---|---|
| md5:77b3d8a07b50bf2511c4f45e36cf5b8c | 298.3 kB | Preview Download | 
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحقيق في أوجه الارتباط بين الفركتوز والجالاكتوز وألبومين مصل الدم البشري: دراسات المحاكاة
- Translated title (French)
- Étudier les affinités de liaison du fructose et du galactose à l'albumine sérique humaine : études de simulation
- Translated title (Spanish)
- Investigación de las afinidades de unión de la fructosa y la galactosa a la albúmina sérica humana: estudios de simulación
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3160102817
- DOI
- 10.1080/08927022.2021.1922687
            
              References
            
          
        - https://openalex.org/W1565824012
- https://openalex.org/W1582388915
- https://openalex.org/W1664115270
- https://openalex.org/W1963514652
- https://openalex.org/W1964900539
- https://openalex.org/W1966971846
- https://openalex.org/W1984057140
- https://openalex.org/W1985429540
- https://openalex.org/W2007198442
- https://openalex.org/W2008424444
- https://openalex.org/W2009597072
- https://openalex.org/W2011453772
- https://openalex.org/W2013816252
- https://openalex.org/W2029667189
- https://openalex.org/W2043447398
- https://openalex.org/W2044172327
- https://openalex.org/W2049537120
- https://openalex.org/W2053834405
- https://openalex.org/W2055485868
- https://openalex.org/W2056624971
- https://openalex.org/W2057477511
- https://openalex.org/W2067174909
- https://openalex.org/W2074010384
- https://openalex.org/W2074040884
- https://openalex.org/W2074738591
- https://openalex.org/W2095619299
- https://openalex.org/W2113840765
- https://openalex.org/W2114620129
- https://openalex.org/W2119758783
- https://openalex.org/W2123768693
- https://openalex.org/W2132837448
- https://openalex.org/W2133022777
- https://openalex.org/W2133282904
- https://openalex.org/W2144288821
- https://openalex.org/W2150952550
- https://openalex.org/W2157100111
- https://openalex.org/W2158467823
- https://openalex.org/W2297585518
- https://openalex.org/W2331796458
- https://openalex.org/W2334371566
- https://openalex.org/W2537555399
- https://openalex.org/W2734781159
- https://openalex.org/W2766231158
- https://openalex.org/W2941418215
- https://openalex.org/W2963778364
- https://openalex.org/W3015442469
- https://openalex.org/W611397775