Введение к работе
Актуальность проблемы. Молекулярной основой организации жизни можно рассматривать нуклеиновые кислоты - ДНК и РНК, являющиеся ответственными за хранение и перенос генетической информации. Разработка методов направленного воздействия на нуклеиновые кислоты является одной из приоритетных задач биоорганической химии. Создание реагентов, избирательно взаимодействующих с определенными нуклеиновыми кислотами, открывает возможность целенаправленной коррекции протекающих в организме биохимических процессов и селективного повреждения чужеродных нуклеиновых кислот, позволяя подавлять размножение инфекционных агентов (бактерий, вирусов, микоплазмы и т.д.). Геномы вироидов и многих вирусов представляют собой молекулы РНК. В последние годы создано большое число низкомолекулярных соединений, вызывающих расщепление РНК в физиологических условиях. Это металлокомплексы, органические соединения, содержащие аминогруппы и/или остатки имидазола, а также пептиды и пептидоподобные молекулы. Тем не менее, до настоящего времени не удалось получить конструкций, обладающих активностью, близкой к активности природных ферментов. Кроме того, при конструировании таких соединений не всегда учитываются требования, связанные с их практическим применением: невысокая токсичность, простота синтеза, невысокая стоимость и доступность исходных реагентов, химическая стабильность.
Одной из наиболее перспективных стратегий создания искусственных рибонуклеаз является конструирование низкомолекулярных синтетических катализаторов, функционально моделирующих каталитические центры природных ферментов или имитирующих процессы, протекающие при расщеплении фосфодиэфирных связей в РНК под действием ферментов или рибозимов.
Целью настоящей работы являлось конструирование и синтез эффективных низкомолекулярных искусственных рибонуклеаз, объединяющих в своей структуре гидрофобные и поликатионные фрагменты; разработка малостадийных методов синтеза, позволяющих получать искусственные рибонуклеазы в препаративных количествах. В ходе исследования решались следующие задачи: 1) конструирование искусственных рибонуклеаз на основе бис-четвертичных солей 1,4-диазабицикло[2.2.2]октана, связанных линкерами различной структуры, отличающихся от ранее известных РНКазомиметиков отсутствием функциональных групп, характерных для каталитических центров природных ферментов; 2) разработка методов синтеза и получение комбинаторных библиотек для выявления закономерностей в строении соединений, определяющих их рибонуклеазную активность; 3) разработка препаративных методов синтеза наиболее эффективных искусственных рибонуклеаз.
Научная новизна и практическая значимость. Впервые сконструированы искусственные рибонуклеазы, не содержащие каталитически активные
группы. Разработан удобный и универсальный метод синтеза искусственных рибонуклеаз нового класса, позволяющий варьировать структурные элементы молекулы. Данный метод позволяет изменять число диазабициклооктановых фрагментов, длину и гибкость соединяющего их линкера, структуру заместителей у четвертичного атома азота. Метод отработан для получения граммовых количеств соединений. С использованием разработанных синтетических подходов получены 20 комбинаторных библиотек и 30 индивидуальных соединений, способных расщеплять РНК-субстраты.
Сравнительный анализ гидролитической активности синтезированных соединений показал, что эффективность расщепления зависит от структуры искусственных рибонуклеаз (числа 1,4-диазабицикло[2.2.2]октановых фрагментов, строения углеводородного радикала и линкера). Специфичность расщепления РНК под действием искусственных рибонуклеаз нового типа зависит как от пространственного строения РНК, так и от структуры искусственной рибонуклеазы.
Синтезированные в работе соединения могут быть использованы для создания высокоэффективных противовирусных и противоопухолевых препаратов.
В литературе аналогов разработанным искусственным рибонуклеазам не описано.
Публикации и апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ. Результаты были представлены на международных конференциях "Targeting RNA: Artificial Ribonucleases, Conformational Traps and RNA interference", Новосибирск, 2003 г.; XX Украинская конференция по органической химии, Одесса, 2004 г.; International Conference on Chemical Biology, Новосибирск, 2005 г; Международный симпозиум «Advanced Science in Organic Chemistry», Судак, 2006 г.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, изложения результатов и их обсуждения, экспериментальной части, выводов, списка литературы. Работа изложена на 113 страницах, содержит 46 рисунков, 10 схем и 14 таблиц. Библиография включает 176 литературных источника.
![Синтез олигонуклеотидных конъюгатов с помощью реакции [3+2]-диполярного циклоприсоединения и их использование в конструировании ДНК-наноструктур](/i/i/4471/365034.png "Синтез олигонуклеотидных конъюгатов с помощью реакции [3+2]-диполярного циклоприсоединения и их использование в конструировании ДНК-наноструктур Устинов Алексей Викторович")
