Binding Behavior of Anticancer Agent Trametinib Across Different Mammalian Serum Albumins: The First Comparative Approach

Year 2025, Volume: 50 Issue: 3, 561 - 572, 30.10.2025

Cem Erkmen

Abstract

Understanding the binding interactions between drugs and serum albumins is crucial for evaluating pharmacokinetics, bioavailability, and species-specific therapeutic responses. In this study, the binding behavior of the anticancer agent trametinib (TMB) using serum albumins derived from four distinct mammals, namely—human (HSA), bovine (BSA), goat (GSA), and sheep (SSA)—was investigated using steady-state fluorescence spectroscopy. TMB caused a concentration-dependent quenching of intrinsic albumin fluorescence, indicating complex formation. Analysis of Stern–Volmer and double logarithmic plots revealed that the quenching mechanism was predominantly static in nature, as supported by high bimolecular quenching rate constants (kq ~1012 M-1 s-1), which exceeded the diffusion-controlled limit. Binding parameters, including the association constant (Ka) and binding stoichiometry (n), were calculated, with all albumins exhibiting a 1:1 binding ratio. Among the studied proteins, BSA displayed the strongest affinity for TMB, followed by GSA, HSA, and SSA. Thermodynamic evaluation via Gibbs free energy change (ΔG) confirmed the spontaneity of the interaction, with ΔG values ranging from −25.2 to −28.9 kJ mol-1. These results not only provide molecular-level insight into TMB–albumin interactions but also support the rational selection of animal models in preclinical pharmacological studies based on their albumin binding profiles.

Keywords

Trametinib , Serum albumin , Fluorescence spectroscopy , Protein–ligand interaction , Pharmacokinetics

Antikanser Ajan Trametinib’in Farklı Memeli Serum Albüminlerine Bağlanma Davranışı: İlk Karşılaştırmalı Yaklaşım

Abstract

İlaçların serum albüminleriyle olan bağlanma etkileşimlerinin anlaşılması, farmakokinetik, biyoyararlanım ve türlere özgü terapötik yanıtların değerlendirilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, antikanser ajan trametinib’in (TMB) insan (HSA), sığır (BSA), keçi (GSA) ve koyun (SSA) olmak üzere dört farklı memeli türüne ait serum albüminleriyle olan bağlanma davranışı, kararlı durum floresans spektroskopisi kullanılarak araştırılmıştır. TMB, albüminlerin içsel floresansında konsantrasyona bağlı olarak bir sönümlemeye neden olmuş ve bu durum kompleks oluşumunu işaret etmiştir. Stern–Volmer ve çift logaritmik grafiklerin analizi, sönümleme mekanizmasının ağırlıklı olarak statik karakterde olduğunu göstermiştir; bu durum, difüzyon kontrollü sınırın üzerinde olan yüksek biyomoleküler sönümleme hız sabitleriyle (kq ~1012 M-1 s-1) desteklenmiştir. Bağlanma parametreleri, yani bağlanma sabiti (Ka) ve stokiyometri (n) hesaplanmış; tüm albüminlerin 1:1 bağlanma oranı sergilediği bulunmuştur. İncelenen proteinler arasında BSA, TMB’ye en yüksek afiniteyi göstermiştir; bunu sırasıyla GSA, HSA ve SSA takip etmiştir. Gibbs serbest enerji değişimi (ΔG) üzerinden yapılan termodinamik değerlendirme, bağlanma etkileşimlerinin kendiliğinden gerçekleştiğini doğrulamış ve ΔG değerlerinin −25.2 ile −28.9 kJ mol-1 arasında değiştiği gösterilmiştir. Bu sonuçlar, TMB–albümin etkileşimlerine moleküler düzeyde ışık tutmakla kalmayıp, preklinik farmakolojik çalışmalarda albümin bağlanma profillerine dayalı olarak uygun hayvan modelinin rasyonel seçimini de desteklemektedir.

Keywords

Trametinib , Serum albümin , Floresans spektroskopisi , Protein–ligand etkileşimi , Farmakokinetik

References

• Odogwu, L., Mathieu, L., Blumenthal, G., Larkins, E., Goldberg, K. B., Griffin, N., … Pazdur, R. (2018). FDA approval summary: dabrafenib and trametinib for the treatment of metastatic non-small cell lung cancers harboring BRAF V600E mutations. The Oncologist, 23(6), 740–745. doi: 10.1634/theoncologist. 2017-0642.