Study Of Serum Albumin Binding Of Sunitinib Analogues Using Molecular Docking, Spectroscopic And Chromatographic Methods /
Sohaila Ahmed Abdelmonem,
Study Of Serum Albumin Binding Of Sunitinib Analogues Using Molecular Docking, Spectroscopic And Chromatographic Methods / دراسة الارتباط الزلالي المصلي لنظائر السونيتينيب باستخدام الارساء الجزيئي و الطرق الطيفية و الكروماتوجرافية / By Sohaila Ahmed Abdelmonem; Supervised By Prof. Dr. Ehab Farouk El-Kady, Dr. Eman Adel Mostaf, Dr. Alshaimaa Mohammed Alyan. - 100 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 85-100.
The interaction between any drug molecule and human serum albumin (HSA) may result in the formation of a stable protein-drug complex that influences the pharmacokinetics of the drug. This study was elucidating the binding interaction of a newly synthesized sunitinib analogue (SA); a promising anticancer drug to the main ligand transporter protein in blood plasma; HSA. Binding mechanism of SA to HSA was studied by multi-spectroscopic techniques such as
fluorescence, UV absorption, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) along with molecular docking studies.
Fluorescence measurements showed that the fluorescence intensity of HSA was quenched significantly by SA. Decrease in the Stern-Volmer quenching
constants (Ksv) value with increasing temperature pointed towards SA-induced static quenching mechanism. An intermediate binding affinity stabilized the SA-HSA complex,
as suggested by the binding
constant (Kb) value. In addition,
Competitive displacement
experiments using different site
markers such as phenylbutazone, ibuprofen and digitoxin disclosed the binding
site of SA as Sudlow's site II (also called sub-domain IIIA) in
HSA's hydrophobic pocket, which was further confirmed by
molecular docking studies. Changes in the
microenvironment around tryptophan (Trp) and tyrosine
(Tyr) residues of HSA were anticipated upon SA binding to the protein, as manifested from UV-visible measurements and
the synchronous fluorescence spectroscopy measurements Further, conformational change in the protein backbone upon
the addition of SA was evident from UV absorption, FT-IR and
synchronous fluorescence spectral results. In this work,
two high-performance liquid chromatography (HPLC) assays
were developed and validated for the determination of SA in
human plasma, using vilazodone as an internal
standard (IS), and in isotonic phosphate-buffered saline (PBS). Equilibrium dialysis was
employed to obtain the unbound fraction of SA. Chromatographic
separation was achieved on a Kromasil C18 column (250 × 4.6
mm, 5 μm). An isocratic elution of 20 mmol/L potassium
phosphate buffer and 0.1% TEA (pH 7.4): acetonitrile (43: 57, v/v) was selected as the mobile
phase for the determination of SA. All of the validation
parameters including linearity, extraction recovery, precision,
accuracy and stability conformed to the requirements.
The calculated results revealed that the percentage of SA bound
to protein is 94.42% قد يؤدي التفاعل بين الدواء وبروتين ألبومين المصل البشري (HSA) إلى تكوين مركب بروتين-دوائي مستقر يؤثر على الحركية الدوائية للدواء. هذه الدراسة توضح التفاعل الملزم لنظير سونيتينيب المركب حديثًا (SA)؛ كدواء واعد مضاد للسرطان مع ألبيومين المصل البشري . تمت دراسة آلية ربط SA بـ HSA بواسطة تقنيات متعددة الطيف مثل قياس امتصاص الأشعة فوق البنفسجية ، وقياسات التحليل الطيفي الفلوري ، والتحليل الطيفي الفلوري المتزامن ، وتقنية التحويل الفلوري الطيفي بالأشعة تحت الحمراء (FT-IR) بالإضافة إلى دراسة محاكاة الالتحام الجزيئي. أظهرت قياسات التحليل الطيفي أن شدة الإضاءة للزلال المصلي البشري (HSA) قد تم إخمادها بشكل كبير بواسطة SA و قد حدث انخفاض في قيمة ثوابت التبريد ستيرن-فولمر (Ksv) مع زيادة درجة الحرارة و التي تشير إلى آلية إخماد ثابتة بدلاً من آلية إخماد ديناميكية . قيمة ثابت الربط (Kb) تقترح أن الارتباط بين نظير السونيتينيب و الزلال المصلي البشري هو متوسط الدرجة و الذي يساعد في استقرار المركب المتكون SA-HSA . بالإضافة إلى ذلك، و باستخدام تجارب الإزاحة التنافسية باستخدام ( فينيل بيوتازون و أيبوبروفين و ديجيتوكسين ) كمجسات خاصة بالموقع الأول و الموقع الثاني و الموقع الثالث على الترتيب يمكن استنتاج أن موقع الربط لنظير السونيتينيب موجوداً بشكل أساسي داخل تجاويف كارهة للماء من المجال الفرعي IIIA (الموقع الثاني) من الزلال المصلي البشري و هو ما تم تأكيده أيضا باستخدام دراسة محاكاة الالتحام الجزيئي. كما تم توقع حدوث تغييرات في البيئة الواقعة في محيط التربتوفان (Trp) والتيروزين (Tyr) من HSA عند ربط SA بالبروتين، كما يتجلى من القياسات المرئية للأشعة فوق البنفسجية و التحليل الطيفي الفلوري المتزامن. علاوة على ذلك، كان التغيير المطابق في البنية الثانوية للبروتين عند إضافة SA واضحًا من امتصاص الأشعة فوق البنفسجية وFT-IR والنتائج الطيفية المتزامنة. في هذا العمل، تم تطوير طريقتين كروماتوغرافيا السائل عالية الأداء (HPLC) والتحقق من صحتهما لتعيين SA في البلازما البشرية، باستخدام فيلازودون كمعيار داخلي (IS)، وفي محلول ملحي بالفوسفات (PBS). تم استخدام طريقة غسيل الغشاء المتوازن لتحديد النسبة المئوية المرتبطة من نظير السونيتينيب مع بروتين البلازما. و قد تم تحقيق الفصل الكروماتوجرافي على عمود سيليكا جل كربون ١٨ كروماسيل. جميع عوامل التحقق بما في ذلك الخطية واسترداد الاستخراج والدقة والاستقرار تتوافق مع المتطلبات. كشفت النتيجة المحسوبة أن النسبة المئوية لنظير السونيتينيب المرتبطة بالبروتين هي ٩٤٬٤٢٪ .
Text in English and abstract in Arabic & English.
Pharmaceutical Chemistry
Drug-albumin interaction Equilibrium dialysis Fluorescence quenching
615.19
Study Of Serum Albumin Binding Of Sunitinib Analogues Using Molecular Docking, Spectroscopic And Chromatographic Methods / دراسة الارتباط الزلالي المصلي لنظائر السونيتينيب باستخدام الارساء الجزيئي و الطرق الطيفية و الكروماتوجرافية / By Sohaila Ahmed Abdelmonem; Supervised By Prof. Dr. Ehab Farouk El-Kady, Dr. Eman Adel Mostaf, Dr. Alshaimaa Mohammed Alyan. - 100 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 85-100.
The interaction between any drug molecule and human serum albumin (HSA) may result in the formation of a stable protein-drug complex that influences the pharmacokinetics of the drug. This study was elucidating the binding interaction of a newly synthesized sunitinib analogue (SA); a promising anticancer drug to the main ligand transporter protein in blood plasma; HSA. Binding mechanism of SA to HSA was studied by multi-spectroscopic techniques such as
fluorescence, UV absorption, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) along with molecular docking studies.
Fluorescence measurements showed that the fluorescence intensity of HSA was quenched significantly by SA. Decrease in the Stern-Volmer quenching
constants (Ksv) value with increasing temperature pointed towards SA-induced static quenching mechanism. An intermediate binding affinity stabilized the SA-HSA complex,
as suggested by the binding
constant (Kb) value. In addition,
Competitive displacement
experiments using different site
markers such as phenylbutazone, ibuprofen and digitoxin disclosed the binding
site of SA as Sudlow's site II (also called sub-domain IIIA) in
HSA's hydrophobic pocket, which was further confirmed by
molecular docking studies. Changes in the
microenvironment around tryptophan (Trp) and tyrosine
(Tyr) residues of HSA were anticipated upon SA binding to the protein, as manifested from UV-visible measurements and
the synchronous fluorescence spectroscopy measurements Further, conformational change in the protein backbone upon
the addition of SA was evident from UV absorption, FT-IR and
synchronous fluorescence spectral results. In this work,
two high-performance liquid chromatography (HPLC) assays
were developed and validated for the determination of SA in
human plasma, using vilazodone as an internal
standard (IS), and in isotonic phosphate-buffered saline (PBS). Equilibrium dialysis was
employed to obtain the unbound fraction of SA. Chromatographic
separation was achieved on a Kromasil C18 column (250 × 4.6
mm, 5 μm). An isocratic elution of 20 mmol/L potassium
phosphate buffer and 0.1% TEA (pH 7.4): acetonitrile (43: 57, v/v) was selected as the mobile
phase for the determination of SA. All of the validation
parameters including linearity, extraction recovery, precision,
accuracy and stability conformed to the requirements.
The calculated results revealed that the percentage of SA bound
to protein is 94.42% قد يؤدي التفاعل بين الدواء وبروتين ألبومين المصل البشري (HSA) إلى تكوين مركب بروتين-دوائي مستقر يؤثر على الحركية الدوائية للدواء. هذه الدراسة توضح التفاعل الملزم لنظير سونيتينيب المركب حديثًا (SA)؛ كدواء واعد مضاد للسرطان مع ألبيومين المصل البشري . تمت دراسة آلية ربط SA بـ HSA بواسطة تقنيات متعددة الطيف مثل قياس امتصاص الأشعة فوق البنفسجية ، وقياسات التحليل الطيفي الفلوري ، والتحليل الطيفي الفلوري المتزامن ، وتقنية التحويل الفلوري الطيفي بالأشعة تحت الحمراء (FT-IR) بالإضافة إلى دراسة محاكاة الالتحام الجزيئي. أظهرت قياسات التحليل الطيفي أن شدة الإضاءة للزلال المصلي البشري (HSA) قد تم إخمادها بشكل كبير بواسطة SA و قد حدث انخفاض في قيمة ثوابت التبريد ستيرن-فولمر (Ksv) مع زيادة درجة الحرارة و التي تشير إلى آلية إخماد ثابتة بدلاً من آلية إخماد ديناميكية . قيمة ثابت الربط (Kb) تقترح أن الارتباط بين نظير السونيتينيب و الزلال المصلي البشري هو متوسط الدرجة و الذي يساعد في استقرار المركب المتكون SA-HSA . بالإضافة إلى ذلك، و باستخدام تجارب الإزاحة التنافسية باستخدام ( فينيل بيوتازون و أيبوبروفين و ديجيتوكسين ) كمجسات خاصة بالموقع الأول و الموقع الثاني و الموقع الثالث على الترتيب يمكن استنتاج أن موقع الربط لنظير السونيتينيب موجوداً بشكل أساسي داخل تجاويف كارهة للماء من المجال الفرعي IIIA (الموقع الثاني) من الزلال المصلي البشري و هو ما تم تأكيده أيضا باستخدام دراسة محاكاة الالتحام الجزيئي. كما تم توقع حدوث تغييرات في البيئة الواقعة في محيط التربتوفان (Trp) والتيروزين (Tyr) من HSA عند ربط SA بالبروتين، كما يتجلى من القياسات المرئية للأشعة فوق البنفسجية و التحليل الطيفي الفلوري المتزامن. علاوة على ذلك، كان التغيير المطابق في البنية الثانوية للبروتين عند إضافة SA واضحًا من امتصاص الأشعة فوق البنفسجية وFT-IR والنتائج الطيفية المتزامنة. في هذا العمل، تم تطوير طريقتين كروماتوغرافيا السائل عالية الأداء (HPLC) والتحقق من صحتهما لتعيين SA في البلازما البشرية، باستخدام فيلازودون كمعيار داخلي (IS)، وفي محلول ملحي بالفوسفات (PBS). تم استخدام طريقة غسيل الغشاء المتوازن لتحديد النسبة المئوية المرتبطة من نظير السونيتينيب مع بروتين البلازما. و قد تم تحقيق الفصل الكروماتوجرافي على عمود سيليكا جل كربون ١٨ كروماسيل. جميع عوامل التحقق بما في ذلك الخطية واسترداد الاستخراج والدقة والاستقرار تتوافق مع المتطلبات. كشفت النتيجة المحسوبة أن النسبة المئوية لنظير السونيتينيب المرتبطة بالبروتين هي ٩٤٬٤٢٪ .
Text in English and abstract in Arabic & English.
Pharmaceutical Chemistry
Drug-albumin interaction Equilibrium dialysis Fluorescence quenching
615.19