Published July 29, 2016 | Version v1
Publication Open

Understanding the effects of two bound glucose in Sudlow site I on structure and function of human serum albumin: theoretical studies

Creators

  • 1. Prince of Songkla University
  • 2. Kasetsart University
  • 3. National Science and Technology Development Agency
  • 4. National Nanotechnology Center

Description

Human serum albumin (HSA) is the most abundant protein found in blood serum. It carries essential metabolites and many drugs. The glycation of HSA causes abnormal biological effects. Importantly, glycated HSA (GHSA) is of interest as a biomarker for diabetes. Recently, the first HSA structure with bound pyranose (GLC) and open-chain (GLO) glucose at Sudlow site I has been crystallised. We therefore employed molecular dynamics (MD) simulations and ONIOM calculations to study the dynamic nature of two bound glucose in a pre-glycated HSA (pGHSA) and observe how those sugars alter a protein structure comparing to wild type (Apo) and fatty acid-bound HSA (FA). Our analyses show that the overall structural stability of pGHSA is similar to Apo and FA, except Sudlow site II. Having glucose induces large protein flexibility at Sudlow site II. Besides, the presence of glucose causes W214 to reorient resulting in a change in W214 microenvironment. Considering sugars, both sugars are exposed to water, but GLO is more solvent-accessible. ONIOM results show that glucose binding is favoured for HSA (−115.04 kcal/mol) and GLO (−85.10 kcal/mol) is more preferable for Sudlow site I over GLC (−29.94 kcal/mol). GLO can strongly react with K195 and K199, whereas K195 and K199 provide slightly repulsive forces for GLC. This can confirm that an open-chain GLO is more favourable inside a pocket.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

ألبومين مصل الدم البشري (HSA) هو البروتين الأكثر وفرة الموجود في مصل الدم. يحمل المستقلبات الأساسية والعديد من الأدوية. يتسبب سكر HSA في تأثيرات بيولوجية غير طبيعية. الأهم من ذلك، أن HSA السكري (GHSA) مهم كمؤشر حيوي لمرض السكري. في الآونة الأخيرة، تم بلورة أول هيكل HSA مع البيرانوز المرتبط (GLC) والجلوكوز مفتوح السلسلة (GLO) في موقع Sudlow I. لذلك استخدمنا محاكاة الديناميكيات الجزيئية (MD) وحسابات ONIOM لدراسة الطبيعة الديناميكية للجلوكوزين المرتبطين في HSA مسبق التجلط (pGHSA) ونلاحظ كيف تغير هذه السكريات بنية البروتين مقارنة بالنوع البري (APO) و HSA المرتبط بالأحماض الدهنية (FA). تظهر تحليلاتنا أن الاستقرار الهيكلي العام لـ pGHSA يشبه APO و FA، باستثناء موقع Sudlow II. يؤدي وجود الجلوكوز إلى مرونة كبيرة في البروتين في موقع Sudlow II. إلى جانب ذلك، يؤدي وجود الجلوكوز إلى إعادة توجيه W214 مما يؤدي إلى تغيير في البيئة الدقيقة W214. بالنظر إلى السكريات، يتعرض كل من السكريات للماء، ولكن GLO أكثر سهولة في الوصول إلى المذيبات. تظهر نتائج ONIOM أن ربط الجلوكوز مفضل لـ HSA (-115.04 سعرة حرارية/مول) و GLO (-85.10 سعرة حرارية/مول) هو الأكثر تفضيلاً لموقع Sudlow I على GLC (-29.94 سعرة حرارية/مول). يمكن أن يتفاعل GLO بقوة مع K195 و K199، في حين أن K195 و K199 يوفران قوى طاردة قليلاً لـ GLC. يمكن أن يؤكد هذا أن GLO مفتوح السلسلة أكثر ملاءمة داخل الجيب.

Translated Description (French)

L'albumine sérique humaine (HSA) est la protéine la plus abondante dans le sérum sanguin. Il transporte des métabolites essentiels et de nombreux médicaments. La glycation de la SAH provoque des effets biologiques anormaux. Il est important de noter que la HSA glyquée (GHSA) présente un intérêt en tant que biomarqueur du diabète. Récemment, la première structure HSA avec du pyranose lié (GLC) et du glucose à chaîne ouverte (Glo) au site Sudlow I a été cristallisée. Nous avons donc utilisé des simulations de dynamique moléculaire (DM) et des calculs ONIOM pour étudier la nature dynamique de deux glucose liés dans une HSA pré-glycatée (pGHSA) et observer comment ces sucres modifient une structure protéique par rapport à la HSA de type sauvage (Apo) et liée aux acides gras (FA). Nos analyses montrent que la stabilité structurelle globale de la pGHSA est similaire à celle de l'Apo et de l'AF, à l'exception du site II de Sudlow. Avoir du glucose induit une grande flexibilité protéique au site II de Sudlow. Par ailleurs, la présence de glucose provoque une réorientation de W214 entraînant une modification du microenvironnement de W214. Compte tenu des sucres, les deux sucres sont exposés à l'eau, mais le Glo est plus accessible aux solvants. Les résultats de l'ONIOM montrent que la liaison au glucose est favorisée pour la SAH (−115,04 kcal/mol) et que le Glo (−85,10 kcal/mol) est préférable pour le site I de Sudlow par rapport au GLC (−29,94 kcal/mol). Glo peut fortement réagir avec K195 et K199, tandis que K195 et K199 fournissent des forces légèrement répulsives pour GLC. Cela peut confirmer qu'un Glo à chaîne ouverte est plus favorable à l'intérieur d'une poche.

Translated Description (Spanish)

La albúmina sérica humana (HSA) es la proteína más abundante que se encuentra en el suero sanguíneo. Transporta metabolitos esenciales y muchos medicamentos. La glicación de la HSA causa efectos biológicos anormales. Es importante destacar que la HSA glicosilada (GHSA) es de interés como biomarcador para la diabetes. Recientemente, se ha cristalizado la primera estructura de HSA con piranosa unida (GLC) y glucosa de cadena abierta (GLO) en el sitio I de Sudlow. Por lo tanto, empleamos simulaciones de dinámica molecular (MD) y cálculos de ONIOM para estudiar la naturaleza dinámica de dos glucosa unidas en una HSA preglicosilada (pGHSA) y observar cómo esos azúcares alteran una estructura proteica en comparación con la HSA de tipo salvaje (Apo) y unida a ácidos grasos (FA). Nuestros análisis muestran que la estabilidad estructural general de pGHSA es similar a Apo y FA, excepto el sitio II de Sudlow. Tener glucosa induce una gran flexibilidad proteica en el sitio Sudlow II. Además, la presencia de glucosa hace que W214 se reoriente, lo que resulta en un cambio en el microambiente de W214. Teniendo en cuenta los azúcares, ambos azúcares están expuestos al agua, pero GLO es más accesible a los disolventes. Los resultados de ONIOM muestran que la unión a glucosa se favorece para HSA (-115,04 kcal/mol) y GLO (-85,10 kcal/mol) es más preferible para el sitio I de Sudlow sobre GLC (-29,94 kcal/mol). GLO puede reaccionar fuertemente con K195 y K199, mientras que K195 y K199 proporcionan fuerzas ligeramente repulsivas para GLC. Esto puede confirmar que un GLO de cadena abierta es más favorable dentro de un bolsillo.

Files

5548433.pdf.pdf

Files (3.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:2e6d57e76a8a121608e20c8fdfb02023
3.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
فهم آثار اثنين من الجلوكوز المرتبط في موقع Sudlow I على بنية ووظيفة ألبومين المصل البشري: الدراسات النظرية
Translated title (French)
Comprendre les effets de deux glucose liés dans le site I de Sudlow sur la structure et la fonction de l'albumine sérique humaine : études théoriques
Translated title (Spanish)
Comprensión de los efectos de dos glucosa unidas en el sitio I de Sudlow sobre la estructura y función de la albúmina sérica humana: estudios teóricos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2297585518
DOI
10.1080/07391102.2016.1160841

Is supplement to
https://openalex.org/W2564054537 (Other)
https://openalex.org/W2343821326 (Other)
https://openalex.org/W2148582283 (Other)
https://openalex.org/W2093881420 (Other)
https://openalex.org/W2006967871 (Other)
https://openalex.org/W2001437283 (Other)
https://openalex.org/W1989130740 (Other)
https://openalex.org/W1959853737 (Other)
https://openalex.org/W1565824012 (Other)
https://openalex.org/W1534848952 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1565824012
  • https://openalex.org/W1582388915
  • https://openalex.org/W1964900539
  • https://openalex.org/W1970222575
  • https://openalex.org/W1979501615
  • https://openalex.org/W1980078657
  • https://openalex.org/W1985429540
  • https://openalex.org/W1993445449
  • https://openalex.org/W2011453772
  • https://openalex.org/W2013816252
  • https://openalex.org/W2017654147
  • https://openalex.org/W2029667189
  • https://openalex.org/W2043447398
  • https://openalex.org/W2049537120
  • https://openalex.org/W2053834405
  • https://openalex.org/W2055485868
  • https://openalex.org/W2057477511
  • https://openalex.org/W2061964344
  • https://openalex.org/W2066112636
  • https://openalex.org/W2066949426
  • https://openalex.org/W2067174909
  • https://openalex.org/W2074010384
  • https://openalex.org/W2074040884
  • https://openalex.org/W2074738591
  • https://openalex.org/W2095619299
  • https://openalex.org/W2105162435
  • https://openalex.org/W2113840765
  • https://openalex.org/W2119758783
  • https://openalex.org/W2123768693
  • https://openalex.org/W2126775578
  • 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/W2165419593
  • https://openalex.org/W2331796458
  • https://openalex.org/W2334371566
  • https://openalex.org/W611397775