Rad51阻害剤DIDSとヒトおよびウシ血清アルバミンとの相互作用。光学分光法と等温熱量測定法によるアプローチ

Interactions of the Rad51 inhibitor DIDS with human and bovine serum albumins: Optical spectroscopy and isothermal calorimetry approaches.

• Denis Velic
• Cathy Charlier
• Milena Popova
• Titouan Jaunet-Lahary
• Zakaria Bouchouireb
• Sébastien Henry
• Pierre Weigel
• Jean-Yves Masson
• Adèle Laurent
• Igor Nabiev
• Fabrice Fleury

抄録

Rad51は相同組換えによるDNA修復の鍵となるタンパク質であり、がん治療における薬剤開発の重要なターゲットである。4'-ジイソチオシアノスチルベン-2,2'-ジスルホン酸（DIDS）は、陰イオン輸送体やチャネルの阻害剤として、過去30年間臨床で使用されてきた。近年、DIDSは相同組換えの鍵となるRad51を介した相同組換えや鎖交換に影響を与えることが明らかになってきました。その結果、DIDSはがん細胞の放射線抵抗性や化学療法抵抗性を回復させる可能性があると考えられています。ここでは、DIDSの血清アルバミンに対する挙動を調べた。DIDSの安定性に及ぼす環境因子(主に溶媒の極性)の影響を評価するとともに、DIDSとヒト及びウシ血清アルブミンとの相互作用機構を等温熱熱量測定,円二色性測定及び蛍光分光法を用いて解析した。その結果、両血清アルブミンとの相互作用が実証され、相互作用特性が決定された。これらの特性を複数のDIDS誘導体で比較することにより、相互作用に必須なDIDS部位を同定した。さらに、ヒトアルブミンには、IIIAサブドメインの高親和性部位とIBサブドメインの低親和性部位の2つのDIDS結合部位が存在することを、サイト競合データから明らかにしました。分子ドッキングにより、DIDSの重要な分子構造が明らかになり、IBサイトは2つのリガンドを結合できることが明らかになりました。これらの知見は、血清アルブミンへのDIDSの結合が、遊離型と結合型のDIDS形態のバランスを変化させ、それによってRad51に対するDIDSのバイオアベイラビリティと有効性に影響を与える可能性を示している。

Rad51 is a key protein in DNA repair by homologous recombination and an important target for development of drugs in cancer therapy. 4'-diisothiocyanostilbene-2,2'-disulfonic acid (DIDS) has been used in clinic during the past 30 years as an inhibitor of anion transporters and channels. Recently DIDS has been demonstrated to affect Rad51-mediated homologous pairing and strand exchange, key processes in homologous recombination. Consequently, DIDS has been considered as a potential revertant of radio- and chemo-resistance of cancer cells, the major causes of therapy failure. Here, we have investigated the behavior of DIDS towards serum albumins. The effects of environmental factors, primarily, solvent polarity, on DIDS stability were evaluated, and the mechanisms of interaction of DIDS with human or bovine serum albumin were analyzed using isothermal calorimetry, circular dichroism and fluorescence spectroscopies. DIDS interaction with both serum albumins have been demonstrated, and the interaction characteristics have been determined. By comparing these characteristics for several DIDS derivatives, we have identified the DIDS moiety essential for the interaction. Furthermore, site competition data indicate that human albumin has two DIDS-binding sites: a high-affinity site in the IIIA subdomain and a low-affinity one in the IB subdomain. Molecular docking has revealed the key molecular moieties of DIDS responsible for its interactions in each site and shown that the IB site can bind two ligands. These findings show that binding of DIDS to serum albumin may change the balance between the free and bound DIDS forms, thereby affecting its bioavailability and efficacy against Rad51.

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