Моделювання механізмів взаємодії амінокислот зовнішньої поверхні альбуміну з комплексними сполуками платини(II)
The development of new approaches for evaluating the interaction of chemotherapeutic drugs with blood proteins is one of the key areas of modern research aimed at improving the effectiveness of anticancer therapy. The mechanisms of binding these drugs to proteins, as well as their impact on the spat...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/857 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1860507112971436032 |
|---|---|
| author | Sydorenko, M.V. Demianenko, E.M. Siharova , N.V. Pershko, N.Yu. Zhuravskyi , S.V. Terets, A.D. |
| author_facet | Sydorenko, M.V. Demianenko, E.M. Siharova , N.V. Pershko, N.Yu. Zhuravskyi , S.V. Terets, A.D. |
| author_sort | Sydorenko, M.V. |
| baseUrl_str | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-08T12:55:24Z |
| description | The development of new approaches for evaluating the interaction of chemotherapeutic drugs with blood proteins is one of the key areas of modern research aimed at improving the effectiveness of anticancer therapy. The mechanisms of binding these drugs to proteins, as well as their impact on the spatial structure of protein molecules, remain insufficiently studied.
Platinum-based drugs, particularly cisplatin and carboplatin, are widely used in chemotherapy for cancer treatment. Their primary mechanism of action involves interaction with the DNA of tumor cells, leading to disruption of cellular functions and triggering apoptosis. However, studying their interactions with blood proteins is equally important, as these processes can significantly influence the pharmacokinetics of the drugs - their bioavailability, tissue distribution, and toxicity levels.
This study employs quantum chemical modeling to elucsdate the interaction mechanisms of platinum(II) complexes: cisplatin and carboplatin with amino acids characteristic of the hydrophilic domain of human serum albumin, a major protein component of human blood. The modeling was conducted using quantum chemistry method. The formation of stable intermolecular complexes between Pt?? ions and amino acid residues: arginine, glutamine, serine, aspartic acid, cysteine, and lysine was elucidated. Various types of interactions (hydrogen bonding, coordination, and electrostatic) were analyzed and the interaction energies for each complex were calculated. Glutamine and arginine residues showed the highest affinity for Pt??, forming the most energetically favorable complexes with both drugs. Carboplatin demonstrated greater thermodynamic stability in interactions with all studied amino acids compared to cisplatin, which is attributed to the presence of oxygen-containing functional groups in its molecular structure. These findings indicate a higher propensity of carboplatin to bind to plasma proteins, which may partially explain its lower toxicity compared to cisplatin under equivalent dosing conditions. |
| doi_str_mv | 10.15407/hftp17.01.145 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:36:19Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-857 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-03-12T15:49:50Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-8572026-03-08T12:55:24Z Simulation of the interaction mechanisms of the outer surface of albumin with platinum(II) complexes Моделювання механізмів взаємодії амінокислот зовнішньої поверхні альбуміну з комплексними сполуками платини(II) Sydorenko, M.V. Demianenko, E.M. Siharova , N.V. Pershko, N.Yu. Zhuravskyi , S.V. Terets, A.D. albumin cisplatin carboplatin quantum chemical modeling intermolecular interaction energies amino acid residue альбумін цисплатин карбоплатин квантовохімічне моделювання енергія міжмолекулярної взаємодії амінокислотний залишок The development of new approaches for evaluating the interaction of chemotherapeutic drugs with blood proteins is one of the key areas of modern research aimed at improving the effectiveness of anticancer therapy. The mechanisms of binding these drugs to proteins, as well as their impact on the spatial structure of protein molecules, remain insufficiently studied. Platinum-based drugs, particularly cisplatin and carboplatin, are widely used in chemotherapy for cancer treatment. Their primary mechanism of action involves interaction with the DNA of tumor cells, leading to disruption of cellular functions and triggering apoptosis. However, studying their interactions with blood proteins is equally important, as these processes can significantly influence the pharmacokinetics of the drugs - their bioavailability, tissue distribution, and toxicity levels. This study employs quantum chemical modeling to elucsdate the interaction mechanisms of platinum(II) complexes: cisplatin and carboplatin with amino acids characteristic of the hydrophilic domain of human serum albumin, a major protein component of human blood. The modeling was conducted using quantum chemistry method. The formation of stable intermolecular complexes between Pt?? ions and amino acid residues: arginine, glutamine, serine, aspartic acid, cysteine, and lysine was elucidated. Various types of interactions (hydrogen bonding, coordination, and electrostatic) were analyzed and the interaction energies for each complex were calculated. Glutamine and arginine residues showed the highest affinity for Pt??, forming the most energetically favorable complexes with both drugs. Carboplatin demonstrated greater thermodynamic stability in interactions with all studied amino acids compared to cisplatin, which is attributed to the presence of oxygen-containing functional groups in its molecular structure. These findings indicate a higher propensity of carboplatin to bind to plasma proteins, which may partially explain its lower toxicity compared to cisplatin under equivalent dosing conditions. Розробка нових підходів до оцінювання взаємодії хіміотерапевтичних препаратів із білками крові є одним із ключових напрямів сучасних досліджень, спрямованих на підвищення ефективності протипухлинної терапії. Механізми зв’язування таких препаратів із білками, а також їхній вплив на просторову структуру білкових молекул залишаються недостатньо вивченими. У хіміотерапії онкологічних захворювань широко застосовуються платиновмісні препарати, зокрема цисплатин і карбоплатин. Їхній основний механізм дії полягає у взаємодії з ДНК пухлинних клітин, що спричиняє порушення клітинних функцій і запускає апоптоз. Однак не менш важливим є дослідження їхньої взаємодії з білками крові, оскільки саме ці процеси можуть суттєво впливати на фармакокінетику препаратів – їхню біодоступність, розподіл у тканинах та рівень токсичності. У даній роботі за допомогою квантовохімічного моделювання досліджено механізми взаємодії комплексних сполук платини(II): цисплатину та карбоплатину - з амінокислотами, характерними для гідрофільної частини білка альбуміну, що є компонентом крові людини. Було встановлено утворення стабільних міжмолекулярних комплексів між іонами Pt2+ та залишками амінокислот: аргініну, глутаміну, серину, аспарагінової кислоти, цистеїну та лізину. Проведено порівняння типів взаємодії (водневі, координаційні, електростатичні) і розраховано енергії взаємодії для кожного комплекса. Найбільшою спорідненістю до Pt2+ характерізуються залишки глутаміну та аргініну, що формують найміцніші комплекси з обома препаратами. Карбоплатин демонструє більшу термодинамічну стабільність у взаємодії з усіма дослідженими амінокислотами, ніж цисплатин, що обумовлено наявністю кисеньвмісних функціональних груп у його структурі. Отримані результати свідчать про більшу здатність карбоплатину до зв’язування з білками плазми крові, що, ймовірно, пояснює його нижчу токсичність у порівнянні з цисплатином за однакових умов дозування. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2026-02-28 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/857 10.15407/hftp17.01.145 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 17 No. 1 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 145-154 Химия, физика и технология поверхности; Том 17 № 1 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 145-154 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 17 № 1 (2026): Хімія, фізика та технологія поверхні; 145-154 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp17.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/857/840 Copyright (c) 2026 M.V. Sydorenko, E.M. Demianenko, N.V. Siharova, N.Yu. Pershko, S.V. Zhuravskyi, A.D. Terets https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | альбумін цисплатин карбоплатин квантовохімічне моделювання енергія міжмолекулярної взаємодії амінокислотний залишок Sydorenko, M.V. Demianenko, E.M. Siharova , N.V. Pershko, N.Yu. Zhuravskyi , S.V. Terets, A.D. Моделювання механізмів взаємодії амінокислот зовнішньої поверхні альбуміну з комплексними сполуками платини(II) |
| title | Моделювання механізмів взаємодії амінокислот зовнішньої поверхні альбуміну з комплексними сполуками платини(II) |
| title_alt | Simulation of the interaction mechanisms of the outer surface of albumin with platinum(II) complexes |
| title_full | Моделювання механізмів взаємодії амінокислот зовнішньої поверхні альбуміну з комплексними сполуками платини(II) |
| title_fullStr | Моделювання механізмів взаємодії амінокислот зовнішньої поверхні альбуміну з комплексними сполуками платини(II) |
| title_full_unstemmed | Моделювання механізмів взаємодії амінокислот зовнішньої поверхні альбуміну з комплексними сполуками платини(II) |
| title_short | Моделювання механізмів взаємодії амінокислот зовнішньої поверхні альбуміну з комплексними сполуками платини(II) |
| title_sort | моделювання механізмів взаємодії амінокислот зовнішньої поверхні альбуміну з комплексними сполуками платини(ii) |
| topic | альбумін цисплатин карбоплатин квантовохімічне моделювання енергія міжмолекулярної взаємодії амінокислотний залишок |
| topic_facet | albumin cisplatin carboplatin quantum chemical modeling intermolecular interaction energies amino acid residue альбумін цисплатин карбоплатин квантовохімічне моделювання енергія міжмолекулярної взаємодії амінокислотний залишок |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/857 |
| work_keys_str_mv | AT sydorenkomv simulationoftheinteractionmechanismsoftheoutersurfaceofalbuminwithplatinumiicomplexes AT demianenkoem simulationoftheinteractionmechanismsoftheoutersurfaceofalbuminwithplatinumiicomplexes AT siharovanv simulationoftheinteractionmechanismsoftheoutersurfaceofalbuminwithplatinumiicomplexes AT pershkonyu simulationoftheinteractionmechanismsoftheoutersurfaceofalbuminwithplatinumiicomplexes AT zhuravskyisv simulationoftheinteractionmechanismsoftheoutersurfaceofalbuminwithplatinumiicomplexes AT teretsad simulationoftheinteractionmechanismsoftheoutersurfaceofalbuminwithplatinumiicomplexes AT sydorenkomv modelûvannâmehanízmívvzaêmodííamínokislotzovníšnʹoípoverhníalʹbumínuzkompleksnimispolukamiplatiniii AT demianenkoem modelûvannâmehanízmívvzaêmodííamínokislotzovníšnʹoípoverhníalʹbumínuzkompleksnimispolukamiplatiniii AT siharovanv modelûvannâmehanízmívvzaêmodííamínokislotzovníšnʹoípoverhníalʹbumínuzkompleksnimispolukamiplatiniii AT pershkonyu modelûvannâmehanízmívvzaêmodííamínokislotzovníšnʹoípoverhníalʹbumínuzkompleksnimispolukamiplatiniii AT zhuravskyisv modelûvannâmehanízmívvzaêmodííamínokislotzovníšnʹoípoverhníalʹbumínuzkompleksnimispolukamiplatiniii AT teretsad modelûvannâmehanízmívvzaêmodííamínokislotzovníšnʹoípoverhníalʹbumínuzkompleksnimispolukamiplatiniii |