شناسایی تعاملات آلبومین سرم انسانی با سافرنال و کروکین با استفاده از تکنیک‌های چندطیفی و شبیه‌سازی مولکولی

مکانیزم‌های تعامل آلبومین سرم انسانی (HSA) با سافرانال و کروسین با استفاده از طیف‌سنجی جذب UV–Vis، خاموش‌سازی فلورسانس و چرخه‌سنجی دایره‌ای (CD) و همچنین تکنیک‌های داکینگ مولکولی مطالعه شد. تغییرات جذب و فلورسانس HSA هنگام تعامل با هر دو ترکیب به اتصال آن‌ها به کروموفورهای اسید آمینه واقع در زیر دامنه‌های IIA و IIIA نسبت داده شد. اثر فیلتر داخلی ثانویه فلورسانس با استفاده از طول موج‌های تحریک و فلورسانس HSA در 278 nm و 340 nm حذف شد، در حالی که سافرانال و کروسین به ترتیب در 320 nm و 445 nm جذب داشتند. مدل استرن-ولمر مکانیزم خاموش‌سازی ایستا را که شامل تشکیل کمپلکس‌های غیرفلورسانس در حالت پایه است، نشان داد. مدل‌های استرن-ولمر، هیل، بنزی-هیلبرند و اسکاچارد ثابت‌های اتصال ظاهری را در محدوده 4.25 × 10³ تا 2.15 × 10⁵ برای سافرانال و 7.67 × 10³ تا 4.23 × 10⁵ L mol⁻¹ برای کروسین ارائه دادند.اندازه‌گیری‌های CD نشان داد که ۱۳ برابر سافرنال و کروکین ساختار آلفا-هلیکسی HSA را بین ۷.۴۷ تا ۲۱.۲۰ درصد باز می‌کنند. شبیه‌سازی مولکولی نشان داد که سافرنال به‌صورت انتخابی و گرماده روی هشت سایت اتصال می‌چسبد و انرژی‌های اتصال آن بین −۳.۹۶۹ تا −۶.۹۱۳ کیلوکالری بر مول متغیر است. کروکین به‌صورت گرماده به یک حفره بزرگ جدید در زیرواحد IIA (سادلوی 1) متصل می‌شود و انرژی اتصال آن −۱۲.۹۲۲ کیلوکالری بر مول است.
این نتایج تایید کردند که HSA می‌تواند کمپلکس‌های پایداری با سافرنال و کروکین تشکیل دهد و به درک ما از ویژگی‌های اتصال آنها (مانند وابستگی‌ها، سایت‌ها، حالت‌ها، نیروها و …) و تغییرات ساختاری هنگام تعامل کمک می‌کند. همچنین اثبات شد که HSA قادر است هر دو ترکیب را در خون حل کرده و به بافت‌های هدف منتقل کند. این نتایج در تعیین خواص دارویی این دو ترکیب گیاهی و توسعه‌های آینده آنها به‌عنوان عوامل درمانی ضد سرطان، ضد اسپاسم، ضد افسردگی یا مقوی جنسی اهمیت بالایی دارند.

Interaction mechanisms of human serum albumin (HSA) with safranal and crocin were studied using UV–Vis absorption, fluorescence quenching and circular dichroism (CD) spectroscopies as well as molecular docking techniques. Changes in absorbance and fluorescence of HSA upon interactions with both compounds were attributed to their binding to amino acid chromophores located in subdomains IIA and IIIA. Fluorescence secondary inner filter effect was excluded using 278 nm and 340 nm as the wavelengths of HSA’s excitation and fluorescence while safranal and crocin absorbed at 320 nm and 445 nm, respectively. Stern-Volmer model revealed a static quenching mechanism involve the formation of non-fluorescent ground state complexes. Stern-Volmer, Hill, Benesi-Hilbrand and Scatchard models gave apparent binding constants ranged in 4.25 × 103 – 2.15 × 105 for safranal and 7.67 × 103 – 4.23 × 105 L mol−1 for crocin. CD measurements indicated that 13 folds of safranal and crocin unfolded the α-helix structure of HSA by 7.47–21.20%. In-silico molecular docking revealed selective exothermic binding of safranal on eight binding sites with binding energies ranged in −3.969 to −6.6.913 kcal/mol. Crocin exothermally bound to a new large pocket located on subdomain IIA (Sudlow 1) with binding energy of −12.922 kcal/mol.These results confirmed the formation of HSA stable complexes with safranal and crocin and contributed to our understanding for their binding characteristics (affinities, sites, modes, forces … etc.) and structural changes upon interactions. They also proved that HSA can solubilize and transport both compounds in blood to target tissues. The results are of high importance in determining the pharmacological properties of the two phytochemical compounds and for their future developments as anticancer, antispasmodic, antidepressant or aphrodisiac therapeutic agents.