また、アルブミンと結合した非エステル化遊離脂肪酸の生理的変化は、このタンパク質のヘム/ビリルビン結合特性に決定的な影響を与えている。内因性生体分子を用いた比較、in vitro、分光学的研究

Physiological changes in the albumin-bound non-esterified free fatty acids critically influence heme/bilirubin binding properties of the protein: A comparative, in vitro, spectroscopic study using the endogenous biomolecules.

• Mahtab Amoorahim
• Mohammad Reza Ashrafi-Kooshk
• Sajjad Esmaeili
• Mohsen Shahlaei
• Sajad Moradi
• Reza Khodarahmi

抄録

赤血球（およびヘモグロビン）分解の副産物であるヘムとビリルビン（BR）は、いくつかの疾患で血漿中濃度の上昇を示す。これらの2つの毒性のある疎水性分子は、主に様々なリガンドを運ぶヒト血清アルブミン（HSA）によって血流中に輸送されます。通常の生理学的条件下では、それぞれのHSAには約3個の脂肪酸（FA）分子が結合しており、BR/ヘム結合に及ぼす影響はまだ明らかにされていません。本研究では、この問題についてのより深い洞察を提供するために、我々は、FAの正常な血漿レベルで健康な個体からアルブミンを精製し（精製非脱脂アルブミンまたはPAとして）、その後、精製タンパク質の一部を脱脂した（脱脂HSAとして、またはDA）。次のステップでは、様々な分光学的方法を用いて、ヘムおよびBRとの相互作用を調査した。リガンドの1:1結合により、パラメータの消光及び熱力学的解析により、PAとDAのビリルビンとヘムの結合定数(K)が異なることが示された。高親和性FA結合部位(FABS)にFAが存在すると、構造が大きく変化し、BR結合が改善される一方、ヘムとの相互作用が阻害されることがわかった。このデータは、精製されたアルブミン（PA）とDAの表面疎水性を決定することによって確認され、その後、バイオインフォマティクス解析によって支持された。また、観察された動的相互作用の生理的・臨床的関連性についても議論した。また、本研究により、BRの主要な結合部位がサブドメインIBではなくサブドメインIIAであることが再確認された。

Heme and bilirubin (BR), as by-products of red blood cells (and hemoglobin) degradation, show increased plasma concentrations in some diseases. These two toxic hydrophobic molecules are mainly transported in the blood-stream by human serum albumin (HSA) that carries a wide variety of ligands. Under normal physiological conditions, ~3 fatty acid (FA) molecules are bound to each HSA; and its possible effect on BR/heme binding remains to be more clarified. In the present study, to provide deeper insight on this issue, we purified albumin from healthy individuals (as purified non-defatted albumin or PA) with normal plasma levels of FA, then defatted some of the purified protein (as defatted-HSA; or DA). In the next step, using various spectroscopic methods, their interactions with heme and BR were investigated. By 1: 1 binding of the ligands, quenching and thermodynamic analysis of parameters indicated that binding constants (K) values of bilirubin and heme for PA and DA are different. It could be perceived that the presence of FAs in high-affinity FA binding sites (FABSs) exerted considerable conformational changes in the structure followed by an improved BR binding while hindered heme interaction. The data was confirmed by determining surface hydrophobicity of the purified albumin (PA) and DA, and then supported by bioinformatics analyses. The physiological and clinical relevance of the observed dynamic interactions is also discussed. This study, also, re-confirmed that the primary BR binding site is subdomain IIA not subdomain IB.

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