Journal of Ilam University of Medical Sciences

en مطالعه برهم کنش پروتئین سرم آلبومین انسانی با داروی ضدسرطان فلورواوراسیل با استفاده از روش محاسباتی داکینگ مولکولی Study of Human Albumin Protein Interaction with Fluorouracil Anticancer Drug Using Molecular Docking Method عمومى General پژوهشي Research مقدمه: داروها عمدتاً توسط پروتئینهای پلاسما ازجمله آلبومین سرم انسانی در بدن انسان به بافتهای هدف منتقل میشوند. با استفاده از روشهای شبیهسازی مانند داکینگ مولکولی میتوان اطلاعات کاربردی درباره مؤلفههای ترمودینامیکی داروها و پایداری آنها بهدست آورد. مواد و روش ها: در این پژوهش، بررسیهای داکینگ مولکولی آلبومین سرم انسانی با داروی ضدسرطان فلورواوراسیل انجام شد. بار جزئی روی اتمهای پروتئین آلبومین سرم و اتمهای داروی فلورواوراسیل محاسبه گردید. جستجوی بهترین پیکربندی نیز با استفاده از Lamarckian genetic algorithm صورت پذیرفت. ابعاد grid maps  در حدود 40*40*40 انگستروم با فاصله 375/0 انگستروم انتخاب شد. تعداد genetic algorithm و تعداد بررسیها به ترتیب در حدود 100 و 5/2 میلیون تنطیم گردید. در پایان بهترین پیکربندی برهمکنش انجامشده با کمترین مقدار انرژی آزاد انتخاب شد. بهمنظور مشاهده داکینگ انجامشده از نرمافزارهای گرافیکی Ligplot   و VMD استفاده گردید. یافته‌ها: در بهترین نمونه، فلورواوراسیل قادر است با پروتئین آلبومین سرم انسانی HSA چهار پیوند‌ هیدروژنی از طریق اتمهای نیتروژن و اکسیژن با دو آمینواسید تیروزین، یک آمینواسید هیستیدین و یک آمینواسید آرژنین ارتباط برقرار میکند. برآورد انرژی‌های آزاد اتصال (kcal/ mol) برای بهترین نمونه برابر با 1/5- است. مقادیر منفی انرژی آزاد گیبس (ΔG°) نشان دهنده یک فرایند خودبهخودی است و مقدار ثابت اتصال (Ka ≈ 109 L • mol-1) بیانگر توزیع زیستی مطلوب دارو با پلاسمای خون است. بحث و نتیجه‌گیری: بررسی داکینگ مدلهای پیشنهادی نشان میدهد که فلورواوراسیل دارای حلقهای آلیفاتیک است و دارای بخشهای هیدروفوب است و به همین علت، توانایی بالایی در تشکیل برهمکنشهای هیدروفوب با آمینواسیدهای اصلی در جایگاه فعال پروتئین سرم آلبومین دارد.   Introduction: Drugs are mainly delivered to the target tissues by plasma proteins, such as human serum albumin, in the human body. Practical information about the thermodynamic parameters of drugs and their stability can be obtained using simulation methods, such as molecular docking. Material & Methods: This study, investigated the molecular docking of human serum albumin with fluorouracil anticancer drug. Moreover, partial charges on serum albumin protein atoms and fluorouracil atoms were calculated in this study. The best configuration was also searched using the Lamarckian genetic algorithm. The dimensions of the grid maps were selected to be about 40 * 40 * 40 angstroms with a distance of 0.375 angstroms. The number of genetic algorithms and the number of studies were adjusted to about 100 and 2.5 million, respectively. In the end, the best performed interaction configurations with the least amount of free energy were selected. Ligplot and VMD graphic software were used to view the performed docking. Findings: In the best model, fluorouracil is able to bind to the human serum albumin protein HSA four hydrogen bonds via nitrogen and oxygen atoms with two amino acids tyrosine, one amino acid histidine and one amino acid arginine. The estimation of the free bond energies (kcal/mol) for the best model was -5.1. Negative Gibbs free energy values (ΔG °) indicated a spontaneous process, and a constant binding value (Ka ≈ 109 L • mol-1) demonstrated the optimal biological distribution of the drug in the blood plasma. Discussion & Conclusion: The docking study of the proposed models shows that fluorouracil has an aliphatic ring and hydrophobic fractions and therefore it has a high ability to form hydrophobic interactions with major amino acids at the active site of serum albumin protein.   آلبومین سرم انسانی, داکینگ مولکولی, داروی ضدسرطان, فلورواوراسیل, ثابت اتصال, انرژی آزاد اتصال Anti-cancer drug, Binding constant, Fluorouracil, Gibbs free energy, Human serum albumin 32 40 http://sjimu.medilam.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-6588-1&slc_lang=en&sid=1 Mohammad Motaharinia محمد مطهری نیا motaharinia.mohammad@gmail.com 9600319475328460045234 9600319475328460045234 No Dept of Chemistry, Takestan Branch, Islamic Azad University, Takestan, Iran گروه شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تاکستان، تاکستان، ایران Mahdieh Sadeghpour مهدیه صادق پور m.sadeghpour@tiau.ac.ir 9600319475328460045233 9600319475328460045233 Yes Dept of Chemistry, Takestan Branch, Islamic Azad University, Takestan, Iran گروه شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تاکستان، تاکستان، ایران Monir Shalbafan منیر شالبافان m.shalbafan2012@yahoo.com 9600319475328460045235 9600319475328460045235 No Dept of chemistry, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran گروه شیمی، دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین، ایران