Введение к работе
Актуальность проблемы. Процессы, связанные с токсическим воздействием кислорода на клетку и метаболизмом его активных форм, не перестают привлекать внимание ученых. Особую важность приобретают зги исследования в наши дни, когда неблагоприятная экологическая обстановка (загрязнения солями тяжелых металлов, оксидами азота, радиационными отходами), прессовые ситуации провоцируют возникновение различных опасных клеточных патологий, связанных с повреждающим действием свободно-радикальных форм кислорода. Среди эндогенных детоксициругощих факторов в настоящее время достаточно интенсивно изучаются ферментативные системы, представленные металлопротеинами супероксид-дисмутазой, каталазой и пероксидазами. С другой стороны, известны низкомолекулярные гидрофильные антиоксиданты пептидной природы ряда карнозина (P-Ala-L-His), интерес к которым постоянно растет, а биологическая роль этих соединений на сегодняшний день является предметом дискуссий. На протяжении многих, леї считалось, что приоритетная роль в защите клетки от окисления принадлежит ферментативным системам, а "віорая линия защиты" отводилась пизкомолскулярным соединениям. Однако уже сегодня можно сказать, что обе системы важны и представляют собой взаимодополняющие звенья общей схемы защиты организма. Кроме того, в основе работы активных центров ферментов кислородной детоксикацни и пептидных антиоксидантов ряда карнозина могут лежать сходные по механизму взаимодействия переходных металлов с злектроиодотгорными аминокислотными заместителями, а металлокомплексы пептидов и их производных из данного семейства представляют интерес в качестве моделей металлсодержащих кластеров негемовых металлопротеинов. Поэтому синтез молекулярных систем на основе тшдазолсодержащих пептидов, нх топохимігтсскнх аналогов и производных, содержащих объемные заместители (металлопорфирины, жирные кислоты) с целью моделирования природных процессов, связанных с метаболизмом свободно-радикальных форм кислорода, имеет большой научный и практический интерес.
Целью работы явилось получение новых топохимических аналогов ряда карнозина (в том числе декарбоксшшрованных, липофильных, содержащих различные гетероциклические заместители) для изучения взаимосвязи между структурой и функцией, исследование полученных соединений в модельных
системах свободно-радикального перекисного окисления . липидов и непосредственного взаимодействия с гидроперекисями, а также синтез пептидных производных на основе протогемина IX, изучение их физико-химических свойств и исследование полученных моделей в каталитических реакциях окисления органических субстратов гидроперекисями.
Научная новизна и практическая ценность. Осуществлен синтез ряда новых аналогов карнозина, модифицированных по N- и С- концам. Показана принципиальная возможность взаимодействия карнозина и карцинина с гидроперекисями полиненасыщенных жирных кислот. Выявлена антиоксидантная активность карцинина. В ряду производных карнозина и карцинина обнаружены новые более эффективные антиоксиданты. Показана взаимосвязь природы N-ацильного заместителя и антиоксидантных свойств в ряду карнозина, карцинина и их структурных аналогов.
Получены моно- и бис-С-ашшоацильные производные протогемина IX, содержащие электронодонорные заместители в пептидной цепи. Современными физико-химическими методами проведены исследования строения координационного узла железопорфирин-гистидин и электронной конфигурации железа в комплексе. Показана пероксидазная активность полученных гем-пептидов и их солюбилизированных форм, а также их высокая устойчивость к воздействию гидроперекисей. Впервые показана пероксидазная активность Arg-содержащих безгистидиновых геминпептидов и их селективность в отношении органических просгранственно затрудненных гидроперекисей. Методами молекулярной механики предсказаны наиболее стабильные конформации геминпептидных комплексов. Показано влияние природы аминокислотных спейсеров на информационную подвижность, физико-химические и каталитические свойства геминпептидов.
Подходы, использованные в настоящей работе для конструирования аналогов карнозина, могут быть использованы для создания новых высокоэффективных антиоксидантов пептидной природы. Вещества, полученные в ходе исследования, перспективны в качестве потенциальных фармакологических препаратов.
Описанные в работе пептидные производные гемина представляют научный интерес в качестве моделей для выяснения тонкого влияния инвариантных аминокислотных последовательностей в активном центре гемовых белков на
ферментативную активность. Полученные соединения могут быть использованы в качестве высокоэффективных и селективных катализаторов реакций окисления для нужд современной химической технологии, медицины, а также найти применение при создании биосенсоров.
Публикации. Результаты работы отражены в 8 статьях, 2 авторских заявках и 10 тезисах Международных и Всероссийских конференций.
АгщЫэация. Результаты работы докладывались на Международной конференции но биокоординационной химии, 1994 г., г. Иваново; на Международной конференции по химии и своПсівам порфиринов. 1995 г.. г. Санкт-Петербург; на Международной конференции "Peroxidase Biotechnology and Application", 1995, г. Пущино-на-Оке; на V Международной конференции по биологически активным пептидам "Conformation activity in peptides: relationships and interactions", 1996, Капри, Италия; на IV международной конференции "Plant peroxidases: Biotechnology and physiology", 1996, г. Вена,. Австрия; на III и IV международных конференциях "Наукоемкие химические технологии" в 1995 г. (г. Тверь) и 1996 г. (г. Волгоград); на Юбилейной научной сессии, посвященной 100-леїию проф. Н.А. Преображенского, 1996 г.. г. Москва, на Международной конференции Chemistry of metals in biological systems, 1997, г. Томар, Португалия, a также на Международной конференции "Peroxidase Biotechnology and Application", 1997г., Санкт-Петербург.
