بررسي نظام‌مند مطالعات بيوفيزيكي اثر آفت‌كش‌ها بر تغييرات ساختاري پروتئين HSA به روش تجربي و محاسباتي

A Systematic Review Of The Biophysical Aspect of The Effect of Pesticides on The Structural Changes in Hsa Protein: The Analysis of Experimental and Computational Studies

زمينه و هدف: آلبومين سرم انسان (HSA) يكي از غني‌ترين پروتئين‌ها در سيستم عروقي خون است كه حمل‌و‌نقل و بسياري از تركيبات شيميايي و مولكولي را تنظيم مي‌كند. هدف از اين مطالعه بررسي اثر سه گروه آفت‌كش؛ حشره‌كش‌ها، قارچ‌كش‌ها و علف‌كش‌ها روي تغيير ساختار مولكولي HSA است. مواد و روش ها: اين بررسي نظامند 35 مطالعه علمي ـ پژوهشي بيوفيزيكي مربوط به اثر آفت‌كش‌ها بر ساختار آلبومين سرم انساني را پوشش مي‌دهد. اين مقالات از طريق پايگاه داده‌هايي مانند پابمد، اسكوپوس، وب‌آوساينس، ساينس دايركت و موتور جست‌وجوگر گوگل اسكالر انتخاب شدند. بازه زماني در نظر گرفته شده 1980 تا 2019 بود. ملاحظات اخلاقي: در اين مطالعه، تمامي اصول اخلاق در پژوهش رعايت شده است. يافته ها: با توجه به رابطه نزديك فعاليت‌هاي بيولوژيكي پروتئين HSA و ساختار دوم آن، بيشتر مقالات، با روش‌هاي مختلف بيوفيزيكي نظير تبديل فوريه ـ مادون قرمز، دورنگ‌نمايي دوراني و آناليز محاسباتي، ساختار دوم پروتئين را تجزيه و تحليل كرده‌اند. به طور كلي مي‌توان گفت، تعامل آفت‌كش ـ HSA باعث كاهش ساختار آلفا ـ هيلكس و افزايش ساير ساختارها مانند بتا ـ شيت، بتا ـ ترن و رندوم كويل مي‌شود. در بيشتر گزارشات تأييد شده كه آفت‌كش‌ها با تعاملات هيدروفوبيكي، الكترواستاتيكي و پيوند هيدروژني، با HSA ارتباط برقرار مي‌كنند. اين تعاملات در زيردامنه IIA (سايت يك) صورت مي‌گيرد. ثابت اتصال آفت‌كش‌ها به پروتئين HSA در محدوده 1-M103 تا 106 به دست آمد. نتيجه گيري: اينتركشن آفت كش -پروتئين باعث تغييرات اطراف تنها تريپتوفان مهم پروتئين ASH (Trp-214)، سبب تغييركنفورماسيون زيردامنه IIA، از دست دادن ساختار طبيعي و كاهش غلظت HSA آزاد مي‌شود كه در نتيجه در حمل تركيبات ضروري مانند داروها و هورمون‌هاي سيستم عروقي خوني اختلال ايجاد مي‌كند.

Background and Aim Human Serum Albumin (HSA) is one of the most abundant proteins in the blood vascular system which regulates the transportation of many chemical compounds and molecules. The purpose of this study is to review the studies about the effects of three groups of pesticides (Insecticides, herbicides and fungicides) on the molecular structure of HSA protein. Methods & Materials This systematic review covers 35 studies of biophysical studies of the effect of pesticides on HSA protein. These papers were searched in PubMed, Science Direct, Web of Science databases and using Google Scholar search engine among those published from 1980 to 2019. Ethical Considerations In this study, all ethical principles were considered. Results Given the close relationship between biological activities of HSA and its secondary structure, the most of the reviewed articles analyzed the secondary structures of the HSA using various biophysical methods such as Fourier Transform Infrared (FTIR), Circular Dichroism (CD) and computational analysis. In general, HSA-pesticides interactions can cause a reduction in α-helix structure and an increase in other secondary structures including β-sheet, β-anti, and random coils. In the most reports, it has been proven that the pesticides interact with HSA through hydrophobic and electrostatic interactions and hydrogen bonding. These interactions take place in the IIA subdomain (Site 1) of HSA. The binding constants of these interactions were in the range of 10 3 to 10 6 M-1. Conclusion The changes around the single important tryptophan residue of HSA (Trp-214) induce conformational deformity in the IIA subdomain of this protein which causes the loss of its native structure and leads to a decrease in free HSA concentrations which subsequently interrupt the transport of the essential compounds like drugs and hormones in the blood vascular system.