Determinação das velocidades e energias da interação proteína- corantes (fenotiazínicos e fenilmetanos) pela técnica de ressônancia plasmônica de superfície

Abstract

Nos últimos anos, aumentou o uso de várias moléculas de corante orgânico para fins clínicos e médicos, como Auramina O, os corantes fenotiazínicos Azure A (AZA) e azul B (AZB) e os corantes fenilmetanos violeta de metila (B, 2B, 6B e 10B). Sabe-se que suas funções e toxicidade podem ser alteradas por interações com proteínas. No entanto, não há informações cinéticas ou termodinâmicas sobre as interações da albumina sérica bovina (BSA) com corantes fenotiazínicos e da lactoferrina bovina (BLF) com fenilmetanos. Neste trabalho, a ressonância plasmônica de superfície foi utilizada para determinar as constantes cinéticas e termodinâmicas da formação de BSA-fenotiazina e BLF-fenilmetanos a pH 7,4. A BSA interagiu com os corantes fenotiazínicos (AZA e AZB) para formar complexos termodinamicamente estáveis com constantes de binding (K b ) de 2,1 × 10 4 e 2,39 × 10 4 M -1 , respectivamente, a 298,15 K), em pH 7,4. No entanto, a força motriz para a formação dos complexos de corantes BSA-fenotiazina era dependente da temperatura. Para temperaturas ≤ 16 °C, a formação do complexo ativado (ΔH ǂ a,12°C,AZA = -310,57 kJ mol -1 and ΔH ǂ a,12 °C,AZB = - 256.37 kJ mol -1 ) e termodinamicamente estável (ΔH° 12 °C,AZA = -314.56 kJ mol -1 e ΔH° 12° C,AZB = -265.73 kJ mol -1 ) e os complexos de corantes BSA foram conduzidos pela entalpia, enquanto para temperaturas ≥ 20°C, pela entropia, (TΔS ǂ a,28°C,AZA = 207.49 kJ mol -1 and TΔS ǂ a,28°C,AZB = 190.69 kJ mol -1 ; TΔS° d , 28°C,AZA = 277.50 kJ mol -1 and TΔS° d , 28°C,AZB = 257.26 kJ mol -1 ), o que indicou processos de compensação iso- cinética e de iso-equilíbrio. O sinal negativo de ΔG° revela que, no equilíbrio termodinâmico, a formação do complexo BLF-PhM é mais estável do que as moléculas livres de BLF e PhM em solução. O aumento do número de grupos metil na estrutura PhM causa um aumento nas taxas de associação e dissociação e K b . O mesmo foi observado quando se comparam os corantes MVB e MV6B: a presença de carga no MV6B promoveu o aumento da taxa de associação e constante de ligação. Por outro lado, o aumento do grupo fenil (dois a três anéis) causa uma diminuição nosvalores de K b . Valores positivos de ΔH° e ΔS° indicaram que as interações hidrofóbicas são fundamentais para estabilizar o complexo BLF-PhM. Nossos resultados ajudam a elucidar a dinâmica molecular da interação entre proteínas e corantes e as aplicações médicas e farmacêuticas dos corantes de fenotiazina e fenilmetanos. Palavras-chave: Interação plasmônica de superfície. intermolecular. Proteína. Corante. Ressonância

In recent years, the use of various organic dye molecules has increased for clinical and medical purposes, such as Auramine O, the phenothiazine Azure A (AZA) and blue B (AZB) dyes and the methyl violet phenylmethanes dyes (B, 2B, 6B and 10B). It is known that their functions and toxicity may be altered by protein interactions. However, there is no kinetic or thermodynamic information on the interactions of bovine serum albumin (BSA) with phenothiazine dyes and bovine lactoferrin (BLF) with phenylmethanes. In this work, surface plasmon resonance was used to determine the energy and molecular efficiency of the formation of BSA-phenothiazine and BLF- phenylmethanes at pH 7.4. BSA interacted with phenothiazine dyes (AZA and AZB) to form thermodynamically stable complexes (K b of 2,1 × 10 4 and 2,39 × 10 4 M -1 , respectively, at 298.15 K) at pH 7.4. At temperature 16 °C, activity formation (ΔH ǂ a12°C,AZA = -310.57 kJ mol -1 and ΔH ǂ a,12°C,AZB = -256.37 kJ mol -1 ) and thermodynamically stable (ΔH° 12°C,AZA = -314.56 kJ mol -1 and ΔH° 12°C,AZB = -265.73 kJ mol -1 ) of BSA dye complexes were examined by enthalpy, while at temperatures ≥ 20 °C, by entropy, was the main parameter that guided the investigation (TΔS ǂ a,28°C,AZA = 207.49 kJ mol -1 and TΔS ǂ a,28°C,AZB = 190.69 kJ mol -1 ; TΔS° d , 28°C,AZA = 277.50 kJ mol -1 and TΔS° d , 28°C,AZB = 257.26 kJ mol -1 ), indicating iso-kinetic and iso-equilibrium compensation processes. The negative ΔG° sign revealed that in thermodynamic equilibrium, the formation of the BLF-PhM complex is more stable than the free molecules of BLF and PhM in solution. Increasing the number of methyl groups in the PhM structure causes an increase in association and dissociation rates and binding constant (K b ). The same was observed when comparing the methyl violet B (MVB) and methyl violet 6B (MV6B) dyes, in that the presence of specific loads in the MV6B structure promoted the increase of association rate and binding constant. On the other hand, the increase in the number of phenyl groups (two to three rings) causes a decrease in K b values. The positive values of ΔH° and ΔS° indicated that hydrophobicinteractions are fundamental to stabilize the BLF-PhM complex. Our results help elucidating the molecular dynamics of protein-dye interactions and the medical and pharmaceutical applications of phenothiazine and phenylmethane dyes. Keywords: Intermolecular interaction. Protein. Dye. Surface plasmonic resonance.