Struktury krystaliczne wołowej (BSA) oraz króliczej (RSA)

II Wyjazdowa Sesja Naukowa Doktorantów
Politechniki Łódzkiej
Kwiecień 16 – 18, 2012; Rogów – Polska
STRUKTURY KRYSTALICZNE WOŁOWEJ (BSA) ORAZ KRÓLICZEJ (RSA)
ALBUMINY SUROWICZEJ KRWI
Doktorant: Kamil Zieliński
Promotor: Anna Bujacz
* Instytut Biochemii Technicznej
Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności
Politechnika Łódzka, Polska
e-mail: [email protected]
Streszczenie:
Albumina surowicza krwi jest naturalnie występującym w dużych ilościach białkiem osocza,
znanym jako uniwersalna cząsteczka transportowa. To globularne, dobrze rozpuszczalne białko
wzbudza duże zainteresowanie koncernów farmaceutycznych, ponieważ może wiązać liczne
substancje: składniki odżywcze (np. kwasy tłuszczowe), hormony (np. tyroksyna) oraz produkty
przemiany materii (np. hem, bilirubina). Wiązanie ligandów przez albuminę jest istotne w procesie
dostarczania leku do miejsca działania, lub substancji toksycznych do miejsca ich wydalania.
Projekt obejmuje badania strukturalne dwóch surowiczych albumin: wołowej BSA
(ang. bovine serum albumin) oraz króliczej RSA (ang. rabbit serum albumin) w formie apo oraz
w kompleksach z różnymi ligandami. Cząsteczka albuminy surowiczej ma kształt zbliżony do serca
i zbudowana jest z trzech helikalnych domen, z których każda złożona jest z dwóch subdomen,
wykazujących określony stopień specyficzności wiązania. Topologia kieszeni wiążących ludzkiej
albuminy surowiczej HSA (ang. human serum albumin) została scharakteryzowana dość dobrze
w literaturze. Rozwiązaliśmy struktury krystaliczne form apo zarówno BSA, jak i RSA
do rozdzielczości odpowiednio 2,43 Å i 2,33 Å. Białka te wykazują około 75% podobieństwa
w sekwencji aminokwasowej do HSA. Większość miejsc wiążących w albuminach może oddziaływać
z więcej niż jedną grupą ligandów, dlatego określenie relacji białko-ligand wśród analogów ssaczych
albumin surowiczych krwi wydaje się być niezbędne dla zrozumienia złożonego charakteru tego
białkowego przenośnika. BSA jest wykorzystywana m. in. jako wzorzec w testach powinowactwa
oraz w badaniach kinetyki wiązania leków, natomiast RSA stanowi interesujący cel badawczy,
ponieważ dużo badań farmakologicznych i fizjologicznych in vivo przeprowadzanych jest na
królikach.
Badania strukturalne ssaczych albumin surowiczych krwi, prowadzone w Pracowni Badań
Strukturalnych IBT, mogą być kluczowe w zrozumieniu roli albumin w metabolizmie różnorodnych
substancji, w różnych organizmach.
102
II Wyjazdowa Sesja Naukowa Doktorantów
Politechniki Łódzkiej
Kwiecień 16 – 18, 2012; Rogów – Polska
CRYSTAL STRUCTURES OF BOVINE (BSA) AND RABBIT (RSA) SERUM ALBUMIN
PhD Student: Kamil Zieliński
Supervisor: Anna Bujacz
* Institute of Technical Biochemistry
Faculty of Biotechnology and Food Sciences
Technical University of Lodz, Poland
e-mail: [email protected]
Abstract:
Serum albumin is a naturally abundant plasma protein commonly known as a versatile
transport molecule. This globular and highly soluble protein attracts great interest from the
pharmaceutical industry since it can bind numerous substances: nutrients (e.g. fatty acids), hormones
(e.g. thyroxine) and waste products including heme or bilirubin. Association of ligands with the
albumin is important in drug delivery, because the protein enables the drug solubilization thus
enhancing the transport capacity of blood.
The project is focused on the structural studies of bovine (BSA) and rabbit (RSA) serum
albumins in the apo form and in complexes with various ligands. Serum albumin is a heart-shaped
molecule made of three homologous helical domains composed of two unique subdomains exhibiting
a certain degree of binding specificity. The topology of serum albumin binding pockets has been well
characterized based on the human serum albumin (HSA) crystal structures.
We have solved the crystal structures of the BSA and RSA apo forms to resolution 2,43 Å
and 2,33 Å, respectively. These proteins possess about 75% similarity in amino acid sequence
with HSA. Most of serum albumin binding sites are able to interact with more than one ligand group,
therefore determining protein-ligand interactions among mammalian serum albumin analogues seems
to be essential for understanding the complexity of this transporter. BSA protein is used as a standard
in drug affinity tests and binding kinetics of drugs among others, while RSA constitutes an interesting
research goal since many of the pharmacological and physiological in vivo studies are performed
on rabbits.
The structural investigations of mammalian serum albumins, performed in X-ray Analysis
Laboratory, IBT, can be the key to understanding the role of albumins in the metabolism of various
substances in different organisms.
103