Шановні колеги, вітаю Вас! Науковий семінар Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України «Актуальні питання сучасної біохімії» продовжує свою роботу. 2-го лютого (вівторок) в Актовій залі о 10-30 будемо слухати доповідь Полохіної Катерини Володимирівни, м.н.с. кафедри неорганічної хімії ДВНЗ «Український державний хіміко-технологічний університет» «ДНК-зв’язуюча та антиканцерогенна активність кластерних сполук ренію з біологічно активними лігандами». Науковий керівник – д.б.н. професор Штеменко Н.І.
доповідь буде зроблено за матеріалами кандидатської дисертації, яку планується подати до захисту до Спецради Інституту біохімії НАН України.
Як завжди, до цього листа додаються авторські тези доповіді.
Запрошуємо Вас та Ваших колег до участі у роботі нашого семінару.
Увага! Участь у роботі семінару можлива виключно за умов користування захисними масками та взаємодистанційного перебування слухачів (не більше 20 осіб) в залі. Дякую за розуміння!
З повагою – С.О.Костерін.
ДНК-зв’язуюча та антиканцерогенна активність кластерних сполук ренію з біологічно активними лігандами
Полохіна Катерина Володимирівна, м.н.с. кафедри неорганічної хімії ДВНЗ «Український державний хіміко-технологічний університет».
Роботу виконано у Дніпровському національному університеті ім. Олеся Гончара та у ДВНЗ «Український державний хіміко-технологічний університет».
Під керівництвом Штеменко Наталії Іванівни, доктора біологічних наук, професора.
Актуальність роботи. Численні дослідження останніх років довели перспективність досліджень антиканцерогенних властивостей, які виявляють металовмістні сполуки з активними фрагментами стероїдів, пептидів, куркуміноїдів та іншими біологічно активними лігандами. У таких координаційних комплексах виникає сумісний ефект редокс-потенціалу металічного кору і (специфічних) властивостей біологічно активного ліганду. Актуальність досліджень антиканцерогенних властивостей біядерних алкілкарбоксилатів диренію(ІІІ) продемонстровано раніше, проте, ДНК-звязуюча та антиканцерогенна активність біядерних кластерних сполук ренію(ІІІ) не вивчалась. Важливим здобутком нашої наукової групи є нещодавно продемонстрований факт взаємодії кластерних сполук ренію з амінокислотними лігандами з неканонічними послідовностями ДНК, які можуть бути присутніми у вірусних полінуклеотидах, що в умовах всесвітньої пандемії робить дослідження таких сполук своєчасними і актуальними. Отже, дослідження ДНК-зв’язуючої та антиканцерогенної активності кластерних сполук ренію з біологічно активними лігандами є актуальним питанням не тільки в аспекті пошуку найбільш ефективних металоорганічних сполук з антиканцерогенними властивостями, але й в області досліджень полінуклеотид-зв’язуючих агентів.
Метою роботи було вивчити взаємодію кластерних сполук ренію з біологічно активними лігандами з суперспіралізованою еукаріотичною ДНК, олігонуклеотидами різного складу, лейкемічними клітинами людини та встановити їхні протипухлинні властивості у моделі канцерогенезу. Задля досягнення мети у роботі були поставлені наступні завдання:
- Дослідити взаємодію суперспіралізованої ДНК тимусу теляти з кластерними сполуками ренію з фосфатними, адамантильними, бета-аланіновими, гамма-аміномасляними та ферулатними лігандами методами електронної спектроскопії.
- Дослідити взаємодію кластерних сполук ренію з аденін-тимін- та гуанін-цитозин-багатими олігонуклеотидами методом конкурентного комплексоутворення та з’ясувати специфічність зв’язування з пуриновими і піримідиновими основами;
- Дослідити цитотоксичну активність кластерної сполуки ренію(ІІІ) з бета-аланіновим лігандами і цисплатином у розчинаx, ліпосомниx формаx та у формі змішаних ліпосом на клітинаx Jurkаt Т-лімфобластній лейкемії людини.
- Провести дослідження in vivo протипухлинної активності кластерної сполуки ренію(ІІІ) з бета-аланіновими, адамантильними лігандами і цисплатином у розчинаx, ліпосомниx формаx та у формі змішаних ліпосом.
Методи дослідження: спектральні, спектрофотометричні (спектрофотометричне тітрування), цитоxімічні методи (приготування мазків крові за Романовським-Гімзе), мікроскопічні (підрахунок еритроцитів та аналіз шляху загибелі клітин) флуоресцентні, метод конкурентного комплексоутворення, експериментальні моделі канцерогенезу (розвиток карциноми Герена людини), а також статистичні методи досліджень (непараметричні тести Вілкоксона, стандартне відхилення, визначення t-критерію Стьюдента).
Висновки: Вперше досліджено ДНК-зв’язуючу та антиканцерогенну активність кластерних сполук ренію з біологічно активними лігандами:
- Досліджено взаємодію ДНК тимусу теляти з кластерними сполуками ренію з фосфатними, адамантильними та ферулатними лігандами та показано, що гіперхромний ефект у області 260 нм ДНК набагато перевищує такий, показаний для біядерних алкілкарбоксилатів ренію(ІІІ); показано утворення комплексів ДНК-ліганд у довгохвильовій області спектру, яке обумовлене взаємодією π-електронних хмар нуклеїнових основ і біологічно активних лігандів.
- Показано залежність механізму взаємодії ренієвих сполук і ДНК від наявності у розчинах гідроген пероксиду та цисплатину та показана значна роль біологічно активних лігандів у взаємодіях ДНК - кластер ренію, яка полягає у значному перевищенні значень констант зв’язування (до 12 разів) у порівнянні із значеннями для біядерних алкілкарбоксилатів ренію(ІІІ).
- Вперше методом конкурентного комплексоутворення показано, що кластерні сполуки ренію(ІІІ) різних структурних типів здатні взаємодіяти з олігонуклеотидами з інтенсивністю, яка перевищує інтенсивність зв’язування цисплатину, залежить від структури лігандів і досягає 73,2% та має іншу специфічність щодо взаємодії з аденіновими і гуаніновими нуклеїновими основами.
- Вперше показано, що кластерні сполуки ренію(ІІІ) з біологічно активними лігандами органічної природи зв’язуються у середньому сильніше (на 10-15%) з аденін-тимін- та гуанін-цитозин-багатими олігонуклеотидами, ніж біядерні алкілкарбоксилати ренію та з більшою специфічністю відносно пуринових і піримідинових основ.
- Вперше досліджено цитотоксичну активність кластерної сполуки ренію з бета-аланіновими лігандами у розчинах і наноліпосомах окремо та разом з цисплатином на клітинах Jurkat, яка має цитотоксичність близьку до такої цисплатину, що відкриває нові можливості для створення антиканцерогенних препаратів на основі ренієвих сполук з амінокислотними лігандами.
- Вперше показано високу цитотоксичність ліпосом, що містять всередині обидва цитостатика відносно лейкемічних клітин людини та доведено переважання апоптотичного шляху загибелі Jurkat, що дуже важливо для терапевтичних заходів та побічних ефектів, оскільки некроз активує запалення та імунну відповідь, яка не властива апоптозу.
- З’ясовано, що кластерна сполука ренію з бета-аланіновими лігандами незалежно від способу введення in vivo володіє протипухлинними, антиоксидантними і антианемічними властивостями висока розчинність та стабільність речовини у водних розчинах, на відміну від алкілкарбоксилатів, дозволяє її застосування без ліпосомної технології.
- Досліджено протипухлинну активність in vivo двох дикарбоксилатів диренію(III) з лігандами 1-адамантанкарбонової кислоти з цис- та транс- орієнтацією карбоксильних груп навколо кластерного фрагмента, яка виявилася практично однаковою, що свідчить про можливі додаткові позитивні протипухлинні механізми притаманні сполукам з транс-конфігурацією біологічно активних лігандів навколо кластерного фрагменту реній-реній.
У роботі показана висока цитотоксичність і антиканцерогенна активність сполуки ренію з бета-аланіновими лігандами разом з її водорозчинністю і стійкістю у водних розчинах, що відкриває перспективи для синтезу активних похідних амінокислот диренію(ІІІ) як протиракових ліків. Крім того, показано ефективність використання ліпосом змішаного складу, що містять два цитостатики разом, як у експериментах з лейкемічними клітинами людини, так і в моделі експериментального канцерогенезу. Практичне значення такого висновку полягає у потенційних можливостях комбінаційної персональної терапії, коли призначення ліків враховує індивідуальний стан і необхідність застосування декількох медичних препаратів.