اثر متقابل سافرانال جزء اصلی زعفران با تریپسین: یک بررسی تجربی و محاسباتی

تریپسین یک پروتئاز سرین است، یک آنزیم گوارشی مهم که پروتئین های روده کوچک را هضم می کند. در مطالعه حاضر، ما تعامل سافرانال، یک متابولیت اصلی زعفران، با تریپسین را با استفاده از آنالیزهای طیف‌سنجی و داکینگ مولکولی بررسی کردیم. طیف نشر فلورسانس تریپسین تا حد زیادی تحت تاثیر اثر فیلتر داخلی سافرانال قرار گرفت. به همین دلیل این موارد با استفاده از روش استاندارد اصلاح شدند. طیف‌های فلورسانس تصحیح‌شده نشان داده‌اند که سافرانال فلورسانس ذاتی تریپسین را با یک تغییر آبی در طول موج حداکثر انتشار خاموش می‌کند، که نشان داد ریزمحیط فلوروفور آبگریزتر شده است. تقریباً 1: 1 اتصال عادلانه بین آنها وجود داشت که با افزایش دما افزایش یافت.

این برهمکنش عمدتاً توسط نیروهای آبگریز مورد علاقه بود و انتقال انرژی کارآمد از فلوروفور به سافرانال وجود داشت. طیف‌های فلورسانس سنکرون نشان می‌دهد که باقی‌مانده‌های تریپتوفان آنهایی هستند که در خاموش کردن فلورسانس تریپسین شرکت می‌کنند. سافرانال همچنین ساختار ثانویه تریپسین را تحت تأثیر قرار داد و باعث آشکار شدن جزئی شد.

اتصال مولکولی و شبیه‌سازی دینامیک مولکولی تریپسین آزاد و کمپلکس نیز انجام شد. سافرانال یک کمپلکس پایدار و غیرکووالانسی را در زیر سایت S2′-S5 تشکیل داد. علاوه بر این، دو باقی مانده تیروزین (Tyr39 و Tyr151) سافرانال را از طریق فعل و انفعالات π-π تثبیت کردند. علاوه بر این، حضور سافرانال منجر به تغییراتی در انعطاف‌پذیری و فشردگی پروتئین شد که می‌تواند نشان‌دهنده تغییرات در اطراف باقی‌مانده‌های تریپتوفان باشد و بر فلورسانس آنها تأثیر بگذارد.

علاوه بر این، از دست دادن فشردگی مطابق با باز شدن جزئی است که به صورت تجربی مشاهده شده است. بنابراین، هر دو مطالعات تجربی و محاسباتی همخوانی خوبی با یکدیگر داشتند

Trypsin is a serine protease, an important digestive enzyme that digests the proteins in the small intestine. In the present study, we have investigated the interaction of safranal, a major saffron metabolite, with trypsin using spectroscopic and molecular docking analyses. Fluorescence emission spectra of trypsin were largely affected by the inner filter effect from safranal; that’s why these were corrected using the standard procedure. The corrected fluorescence spectra have shown that the safranal quenched the intrinsic fluorescence of trypsin with a blue shift in the wavelength of emission maximum, which revealed that the microenvironment of the fluorophore became more hydrophobic.

There was approximately 1: 1 fair binding between them, which increased with a rise in temperature. The interaction was favored, principally, by hydrophobic forces, and there was an efficient energy transfer from the fluorophore to the safranal. Synchronous fluorescence spectra suggested that the tryptophan residues were the major ones taking part in the fluorescence quenching of trypsin. Safranal also influenced the secondary structure of trypsin and caused partial unfolding. Molecular Docking and the Molecular Dynamics simulation of the free and complexed trypsin was also carried out. Safranal formed a stable, non-covalent complex within the S2′-S5′ subsite.

Moreover, two nearby tyrosine residues (Tyr39 and Tyr151) stabilized safranal through π-π interactions. Additionally, the presence of safranal led to changes in the protein flexibility and compactness, which could indicate changes in the surrounding of tryptophan residues, impacting their fluorescence. Furthermore, a loss in compactness is in line with the partial unfolding observed experimentally. Thus, both experimental and computational studies were in good agreement with each other