Ionic binding of aminoglycosides to human serum albumin in the absence of divalent cations

Summary

The binding of sisomicin and streptomycin to human serum albumin was studied in the absence of divalent cations by means of the dialysis method. Hydrophobic bonds between albumin and sisomicin or streptomycin can be excluded by nuclear magnetic resonance measurements. The presence of hydrogen bonds is made unlikely according to the result that the binding of the aminoglycosides decreases with increasing number of OH groups in the aminoglycoside molecule. The pH dependence of protein binding suggests that ionic bonds are involved in the binding of aminoglycosides. On the basis of the concentration dependence of the albumin binding of sisomicin and streptomycin we determined the binding affinitiesΔ F°, the binding constants K₁, and the maximum number n of aminoglycoside molecules that can be bound by a molecule of albumin in the absence of Ca⁺⁺ ions. The results were as follows: Sisomicin:Δ F°=−4189 cal/mole, K₁=900 1/mole, n=12; Streptomycin:Δ F°=−3512 cal/mole, K₁=300 l/mole, n=17.

Zusammenfassung

Die Bindung von Sisomicin und Streptomycin an Humanalbumin wurde in Abwesenheit von divalenten Kationen mittels der Dialysemethode untersucht. Hydrophobe Bindungen zwischen Albumin und Sisomicin bzw. Streptomycin lassen sich durch Kernresonanzmessungen ausschließen. Gegen das Vorliegen von Wasserstoffbrückenbindungen spricht der Befund, daß die Bindung der Aminoglykoside um so geringer ist, je mehr OH-Gruppen ein Aminoglykosidmolekül enthält. Die pH-Abhängigkeit der Eiweißbindung weist darauf hin, daß bei der Bindung der Aminoglykoside ionogene Bindungen vorliegen. Aus der Konzentrationsabhängigkeit der Eiweißbindung von Sisomicin und Streptomycin werden die BindungsaffinitätenΔ F°, die Bindungskonstanten K sowie die maximale Anzahl n von Aminoglykosidmolekülen ermittelt, die ein Albuminmolekül in Abwesenheit von Ca⁺⁺-Ionen zu binden vermag. Folgendes sind die Ergebnisse: Sisomicin:Δ F°=−4189 cal/mol, K₁=900 l/mol, n=12; Streptomycin:Δ F°=−3512 cal/mol, K₁=300 l/mol, n=17.