New insights into the interaction between mammalian butyrylcholinesterase and amitriptyline: a combined experimental and computational approach

Memeli bütirilkolinesterazı ile amitriptilin arasındaki etkileşime yönelik yeni anlayışlar: Birleşik deneysel ve hesapsal bir yaklaşım

Abstract

Background: Today, there is a growing recognition in the scientific community of the many roles of butyrylcholinesterase (BChE) in both physiological and pathological contexts. Objective: Here, we aim at providing an accurate and comprehensive understanding of the mechanistic and structural aspects of mammalian BChE inhibition by the tricyclic antidepressant amitriptyline (AMI). Materials and methods: The present work involves enzyme kinetic studies as well as protein–ligand docking and interaction profiling studies. Results: We verify that AMI acts as an effective, mixedtype inhibitor of mammalian BChE, with an IC50 value of 10 μM and a Ki value of 2.25 μM. We also provide evidence showing that AMI penetrates deep into the active-site gorge of BChE where it interacts noncovalently with both the choline-binding and catalytic residues. Conclusion: These findings could facilitate the prevention of the adverse metabolic sequelae of acquired BChE deficiency and also the design of new reversible anticholinesterase drugs.

Özet

Genel bilgiler: Günümüzde bütirilkolinesterazın (BChE) hem fizyolojik hem de patolojik bağlamlardaki sayısız rolü, bilim camiasında giderek artan bir şekilde kabul görmektedir. Amaç: Bu çalışmada memeli BChE’nin trisiklik antidepresan amitriptilin (AMI) tarafından inhibisyonunun mekanistik ve yapısal yönlerinin doğru ve kapsamlı bir biçimde anlaşılmasını hedefledik. Gereç ve yöntemler: Mevcut araştırma, enzim kinetiği çalışmalarının yanı sıra protein–ligand yerleştirme ve etkileşim profillendirme çalışmalarını içinde barındırmaktadır. Bulgular: AMI’nin 10 μM’lık IC50 ve 2.25 μM’lık Ki değerleri ile etkin, karışık tipte bir memeli BChE inhibitörü olarak faaliyet gösterdiğini doğruladık. Aynı zamanda AMI’nin BChE’nin aktif bölge oluğuna derinlemesine nüfuz ettiğini ve burada hem kolin bağlayıcı hem de katalitik amino asitlerle kovalent olmayan şekilde etkileşimde bulunduğunu gösteren kanıtlar sunduk. Sonuç: Bu bulgular, kazanılmış BChE eksikliğinin olumsuz metabolik neticelerinin önlenmesinde ve ayrıca yeni, tersinir antikolinesteraz ilaçların tasarımında kolaylık sağlayabilecektir.