Проведено деоксигенування 5-бензоїл-6-азацитидину за участю галоїдвмісних фосфонієвих реагентів. Одержано <$E 2 prime ,^3 prime>-рибоепоксид, <$E 2 prime ,^3 prime>-дигалоїд-<$E 2 prime ,^3 prime>-дидезокси- та <$E 2 prime ,^3 prime>-дидегідро-<$E 2 prime ,^3 prime>-дидезоксипохідні 6-азацитидину. Такий підхід дає можливість залежно від умов реакції ідентифікувати незалежні шляхи механізму утворення різних дезоксипохідних 6-азацитидину - потенційних противірусних та імуномодулювальних препаратів.

Індекс рубрикатора НБУВ: Е0*725.314.3

Рубрики:

Загальна біологія

Шифр НБУВ: Ж21341/а Пошук видання у каталогах НБУВ 

Сконструйовано та синтезовано низку композитів на основі похідних феназин-1-карбонової кислоти та 6-азаурацилу, будову яких підтверджено, використовуючи метод УФ та <$E nothing sup 1 roman H>-ЯМР спектроскопії. Неемпіричний (ab initio) квантовохімічний конформаційний аналіз на рівні теорії <$E roman {HF "/" 6~-~31G sup *}> висвітлив функціонально важливі особливості просторової будови одержаних композитів: залежно від положення, довжини та складу лінкера, який з'єднує домени, утворено компактні або розрихлені "складені" структури, що по-різному впливають на роботу полімеразного комплексу.

Уперше за допомогою квантово-хімічного методу ab initio на рівні теорії B3LYP/6-31G(d,p)//HF/6-31G(d,p) виявлено високий ступінь ізомерії - таутомерної та конформаційної мінливості амінопохідних 6-аза-ізоцитозину. Цей факт дозволяє припустити "універсальний" характер останніх, тобто здатність утворювати пари як з канонічними пуриновими, так і піримідиновими основами. Використовуючи метод направленого синтезу, спираючись на теоретичний конформаційний аналіз, реалізовано спрямований дизайн потенційних інгібіторів ферментів біосинтезу нуклеїнових кислот на основі функціонально заміщених 3- та 5-похідних as-триазину. Експериментально визначено, що електроноакцепторні властивості арильного фрагмента синтезованих сполук "провокують" суттєвий зсув центрів підвищеної електронної густини молекул as-триазинів, що сприяє досить вільній міграції NH-протонів і безпосередньо впливає на таутомерний статус as-триазинів.

За спрощеним варіантом "силільної конденсації" синтезовано низку N1-глікопіранозидних і N1-глікофуранозидних аналогів 6-азацитидину (6-АС) та досліджено їх протиаденовірусну активність у порівнянні з базовою молекулою 6-АС. Показано, що до антиаденовірусної дії 6-АС причетне збереження D-рибофуранозного фрагмента. Заміна рибофуранози на рибопіранозу або на інший цукор (D-ксилозу, D-глюкозу, L-арабінозу) призводить до втрати аналогом біологічної активності, характерної для базової сполуки.

For the first time by the ab initio quantum-chemical method at the MP2/6-31++G(d,p) // MP2/6-31G(d,p) level of theory under full optimization, the profound conformational analysis of an anomalous 6-azaCyd nucleoside molecule, a biologically active bioizoster of natural cytidine has been carried out. For its five most advantageous conformations which have relative energies from 0 to 3,7 kcal/mole and form <$E roman {C2 prime -endo-syn} sup *> = <$E roman C2 prime>-endo-syn <$E >>~roman C3 prime>-endo-anti <$E >>~roman C3 prime>-endo-syn <$E >>~roman C2 prime>-endo-anti stability row, the intramolecular H-bonds are found and characterized in according with the geometric and spectral vibration parameters. One of the two lowest energy <$E roman {C2 prime -endo-syn} sup *> conformations showed the strongest intramolecular <$E roman O5 prime>H...02 H-bond; other intramolecular H-bonds: <$E roman O5 prime> H...02, <$E roman O3 prime>Н...02, and <$E roman O2 prime>H...O3 (the latter being restricted to the <$E roman {C2 prime -endo-syn} sup *> conformation) are qualified as weak. The biochemical impication of the results obtained is briefly discussed.

За допомогою спрощеного методу силільної конденсації вперше синтезовано нову серію 5-амінопохідних триазинових нуклеозидів та їх фуранідильних аналогів. Первинний скринінг цих сполук у концентрації <$E 10 sup -4> М на клітинних моделях пухлин виявив цитостатичний ефект лише для епоксипохідного 6-азацитидину (6-АС). Модифікація нуклеозиду за екзоаміногрупою аглікону чи заміна його цукрового залишку на тетрагідрофуранове кільце призводять до несподіваного підвищення мітотичної активності у клітинах тестових систем. Виникнення біологічної дії нового типу пояснено взаємодією 5-амінозаміщених триазинових нуклеозидів та їх аналогів з клітинними мішенями, відмінними від таких для 6-АС.

За допомогою неемпіричного методу квантової хімії на рівні теорії HF/6-31G(d, p) вперше зафіксовано значне збільшення величини заряду атома N6 азануклеозидів у моделі каталітичного сайта ДНК-залежної РНК-полімерази фага T7. Блокування іона <$E roman Mg sup 2+> додатковою взаємодією з атомом азоту N6 в комплексі азануклеозид - метал - Tyr639 знижує швидкість елонгації, що експериментально підтверджено істотним зменшенням кількості синтезованої РНК за одиницю часу.

Ідея роботи - дослідження сумісного впливу низки лектинів (ConA, PHA, STA, WGA, SNA, VAA) і нових композитних біорегуляторів (кон'югатів азааналогів піримідину та феназин-1-карбонової кислоти (ФКК-1)) на ріст клітин B. subtilis із метою пошуку клітинних мішеней, чутливих до впливу лектинів. Дослідження комбінованих ефектів високо- та низькомолекулярних біорегуляторів привертає до себе увагу також у зв'язку з перспективою створення нових антибактеріальних і протипухлинних препаратів. За допомогою мутантів B. subtilis показано, що лектини модулюють цитостатичні ефекти вихідних речовин та їх піримідинових похідних у ряду: феназин <$E << > ФКК-1 <$E << > кон'югат ФКК-1 з 6-азацитозином <$E << > кон'югат ФКК-1 із 6-азаурацилом. Модулювальний ефект був відсутнім у мутанта recP, який втратив здатність синтезувати власний бактеріальний лектин, що вказує на можливу посередницьку роль останнього. Блокувальний вплив досліджених лектинів на цитостатичну дію кон'югату ФКК-1 із 6-азаурацилом у культурі <$E rec sup +>-штаму може свідчити на користь конкуренції за спільну мішень. Беручи до уваги здатність власного лектину B. subtilis, а також кон'югату ФКК-1 із 6-азаурацилом інгібувати реакцію транскрипції in vitro, можна припустити, що такою мішенню є ДНК-залежний синтез РНК.

Розроблено метод синтезу трициклічних агліконів на основі конденсованого 1,2,4-триазину та здійснено їх рибозилювання спрощеним методом силільної конденсації. Індивідуальність і будову одержаних сполук підтверджено за допомогою методів хроматографії, УФ-, ПМР- і мас-спектроскопії. Високий таутомерний статус 3-оксо(3-тіоксо)-триазинобензотіазину (основи I, II) сприяє утворенню двох регіоізомерних нуклеозидів конденсованого триазину. Введення алкілмеркаптозамісника у положення 3 триазинового фрагмента молекули аглікону закріплює таутомерну форму з протоном у тіазиновому циклі, що дозволяє досягнути регіоспецифічності процесу. Дослідження токсичності та протигерпетичної активності синтезованих сполук (основ і нуклеозидів) у культурі клітин RK-13 показало, що найменш токсичним і найефективнішим стосовно вірусу герпесу 2-го типу виявився 3-оксотриазинобензотіазин (базова основа). Його противірусні характеристики (індекс селективності та ефективна доза) є навіть кращими за такі ж для препарату порівняння ацикловіру (віролексу).

Для пошуку нових сполук із антифунгальною дією на основі похідних азапіримідинів здійснено дизайн і синтез серії ариламідів 1,2,4-триазиніл-6-пропанкарбонової кислоти. Тестування in vitro одержаних карбоксамідів на модельній системі транскрипції з використанням ДНК-залежної Т7 РНК-полімерази виявило інгібіторну дію низки тест-агентів, що мають галоїдзамісники у фармакофорному фрагменті. Змодельовано утворення потрійного непродуктивного комплексу (ДНК-матриця - інгібітор - фермент) у ділянці каталітичного сайта полімерази, який проілюстрував можливий спосіб пригнічення синтезу РНК такими сполуками. Одержано позитивні результати біологічної дії нових похідних 1,2,4-триазину щодо деяких видів грибів і бактерій.

Із екстрактів суцвіть і пилку бузини чорної (S. nigra) за допомогою методу автофокусування (ізоелектрофокусування без амфолітів-носіїв) виділено низку лектинів. Фракції з гемаглютинувальною активністю, які досліджено за допомогою методу електрофорезу у Ds-Na - ПААГ, відрізнялись вуглеводною специфічністю. У суцвіттях виявлено мажорний гетеротетрамерний лектин зі специфічністю до N-ацетил-D-галактозаміну, який містить субодиниці двох типів з молекулярною масою близько 30 і 33 кДа. Для нього запропоновано назву - SNAflu-I. У пилку ідентифіковано ще два лектини з ідентичними субодиницями. Для мажорного лектину пилку бузини з молекулярною масою субодиниці близькою 26 кДа, специфічного до глюкози/манози, запропоновано назву SNApol-I. Іншому лектину пилку SNApol-II (молекулярна маса субодиниці становить майже 20 кДа) є притаманною специфічність до галактози. З метою пошуку мішеней, чутливих до дії лектинів S. nigra, досліджено сумісну дію мажорних лектинів та інгібіторів транскрипції феназинового ряду на ріст клітин Bacillus subtilis. Виявлено, що in vivo тільки SNApol-I протидіє цитостатичному ефекту інгібіторів транскрипції. Цей лектин, на відміну від SNAflu-I, пригнічує також транскрипцію в системі in vitro. Припущено, що різні лектини, які походять із одного джерела, є здатними здійснювати різноспрямовану дію на важливі ланки метаболізму клітини. Зокрема, однією з таких мішеней може бути ДНК-залежний синтез РНК.

Досліджено властивість природного штаму і мутантних штамів Bacillus subtilis з ушкодженою системою репарації - рекомбінації до синтезу позаклітинних і поверхневих лектинів, доведено залежність процесу продукування лектинів від генотипу штаму. У мутантного штаму recP практично втрачена здатність до утворення позаклітинних лектинів, ймовірно, внаслідок мутації гена системи репарації - рекомбінації. Застосування методу автофокусування дало змогу дослідити спектр молекулярних форм лектинів природного штаму В. subtilis і виявити ізоформи, які різняться за фізико-хімічними і гемаглютинуючими характеристиками. У системі транскрипції in vitro із застосуванням ДНК-залежної РНК-полімерази бактеріофага T7 показано, що катодна форма лектину повністю інгібує процес транскрипції з плазмідного промотору, анодна - виявляє тенденцію до незначної активації утворення транскриптів.

Досліджено субодиничну організацію та регуляторні особливості позаклітинного сіалоспецифічного лектину сапрофітного штаму Bacillus subtilis IMB B-7014. У процесі використання методу автофокусування виявлено 3 ізоформи лектину, які різняться за фізико-хімічними та біологічними характеристиками. Із застосуванням системи транскрипції in vitro установлено, що однією з мішеней дії бактерійного лектину є ДНК-залежний синтез РНК. Ізоформи цього лектину по-різному впливають на цей процес: від його повного інгібування до відсутності дії на вихід РНК-продукту транскрипції.

Зазначено, що комплексне дослідження нових феніламідів феназин-1-карбонової кислоти (ФКК-1) дозволило виявити їх здатність істотно гальмувати ріст грампозитивних бактерій - Micrococcus sp., Erysipelothrix rhusiopathiae та Staphylococcus aureus і показати ефективне, концентраційно- та структурнозалежне пригнічення ними синтезу РНК у Т7-РНК-полімеразній системі транскрипції in vitro. За допомогою методів комп'ютерної біології окреслено вірогідний механізм пригнічення синтезу РНК амідами ФКК-1 - утворення стабільного комплексу сполук із ділянкою ензиму, яка належить до сайта зв'язування субстрату. Відповідність супресорної дії низки амідів ФКК-1 в ензиматичній системі транскрипції з їх антибактеріальною активністю дає підставу припустити, що ДНК-залежна РНК-полімераза є однією з клітинних мішеней вищезазначених бактерій і вважати за доцільне використання модельної системи транскрипції in vitro для виявлення біологічно активних речовин із визначеним механізмом дії.

Циклізацією N2-заміщених 6-бром-3-оксо(аміно)-1,2,4-триазин-5(4Н)-онів із орто-амінотіофенолом одержано та досліджено нову серію трициклічних гетероароматичних сполук. Підтверджено структуру біологічно активних трициклічних глікозидів, нещодавно синтезованих за допомогою спрощеного методу сильної конденсації, та доведено доцільність і адекватність останнього для направленого глікозилювання триазинвмісних трициклічних основ.

За допомогою методу поверхневого плазмонного резонансу з використанням спектрометра "Плазмон SPR-4m" показано можливість дослідження взаємодій низькомолекулярних синтетичних похідних акридону з ДНК. Спектрометрія поверхневого плазмонного резонансу дозволяє відстежувати як процес іммобілізації ДНК на золотій поверхні сенсорного чипу, так і взаємодії іммобілізованої ДНК з похідними акридону в режимі реального часу. Параметри взаємодії досліджуваних похідних акридону з іммобілізованою ДНК, одержані за допомогою методу поверхневого плазмонного резонансу, корелюють з результатами вивчення біологічної активності досліджуваних похідних акридону в in vitro ферментативних системах.

Мета - розширити спектр біологічно активних сполук 1,2,4-триазино[5,6-b][1,4]бензотіазинів (1,2,4-ТБТ) та виявити з-поміж них інгібітори синтезу РНК. Застосовано неемпіричну квантово-хімічну оптимізацію структури 3-оксо-1,2,4-ТБТ фрагментно-орієнтованим заміщенням, їх молекулярний докінг у віртуальну мішень, раціональний хімічний синтез теоретично спрогнозованих речовин та їх тестування у модельній ферментативній системі транскрипції. Одержано низку похідних 1,2,4-ТБТ із замісниками у бензольному і триазиновому циклах базової молекули. Тестування сполук у системі транскрипції in vitro ДНК-залежною РНК-полімеразою бактеріофага Т7 визначило структурно- та концентраційно-залежне пригнічення ними синтезу РНК. Для всіх досліджуваних сполук експериментальні дані задовільно корелюють з результатами віртуального скринінгу. Найефективнішим інгібітором виявився 3-оксо-8-бутил-1,2,4-ТБТ, який у концентрації 6 мкг/мл забезпечує повне блокування транскрипції. Аналіз даних тестування дозволяє припустити, що пригнічення синтезу РНК обумовлено зв'язуванням 3-оксо-8-бутил-1,2,4-ТБТ як з неасоційованою РНК-полімеразою, так і з РНК-полімеразою у складі транскрипційного комплексу.