Введение к работе
Актуальность темы. В последние десятилетия особое внимание исследователей привлекают физиологически активные синтетические полиэлектролиты, имитирующие структуры природных биополимеров. С одной стороны, они представляют собой удобные экспериментальные модели для изучения макромолекулярных объектов «живой» природы и познания основ биологических форм жизни; с другой - являются ориентиром развития химии полимеров в направлении создания новых гибридных макромолекулярных систем, сочетающих структурные и функциональные возможности природных и синтетических полимеров. Это открывает новые перспективы в актуальных областях биотехнологии и медицины.
К полимерам такого рода относят чередующийся циклосополимер малеинового ангидрида (МАН) с дивиниловым эфиром (ДВЭ) состава 2:1 (ДВМА) и его производные:
ДВМА
Кислотно-анионные гидролизаты (Z=OH) ДВМА являются имитаторами чередующейся организации остова нуклеиновых кислот (без имитации генетического кода боковых нуклео-тидных групп) и обладают свойством активировать реакции противовирусного иммунитета. Модификация боковых групп Z ДВМА вирус-распознающими «векторами», включая полипептидные фрагменты рецепторов клеток человека, позволила создать физиологически активные полимеры, уникальность которых заключается в сочетании свойств иммуностимуляторов с функциями прямого узнавания-блокады вирусных нанообъектов.
В развитие этих исследований данная работа акцентирована на актуальной проблеме синтеза новых потенциальных ингибиторов вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) на основе макромолекул ДВМА, содержащих сульфокислотные имитаторы активных центров рецепторов клеток и фрагменты структурообразующих белков самого вируса.
Следует отметить, что высокомолекулярный ДВМА (при ММ > 2x104) и его производные токсичны. В этой связи, другой актуальной задачей явилась разработка эффективных методов синтеза узкодисперсных сополимеров ДВМА с невысокой ММ.
Цель работы - разработка методов контролируемого синтеза циклосополимера дивинилового эфира и малеинового ангидрида заданной ММ и его направленная модификация аминосульфокислотными имитаторами активных центров клеточных рецепторов и фрагментами наноструктурирующих вирусных белков (на примере
матриксного белка капсида ВИЧ).
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
Исследовать закономерности радикальной чередующейся сополимеризации МАН и ДВЭ в присутствии агентов обратимой передачи цепи (ОПЦ) - бензилдитиобензоата и дибензилтритиокарбоната: изучить влияние агента ОПЦ на структуру сополимера и возможность контроля молекулярно-массовьгх характеристик сополимеров. Найти условия синтеза и выделения полимерных продуктов, при которых полностью сохраняются ангидридные группы для прививки аминореагентов.
-
Синтезировать пептидные фрагменты матриксного белка ВИЧ (ответственные за наносборку вирусного капсида) с регулируемым положением вдоль пептидной цепи одной незащищенной аминогруппы, предназначенной для прививки к ангидридным звеньям сополимера.
3. Осуществить синтез гибридных макромолекул на основе ДВМА, пептидных
фрагментов матриксного белка ВИЧ и аминосульфокислотных имитаторов активных
центров ВИЧ-восприимчивых рецепторов клеток человека.
4. Провести модификацию всех продуктов в кислотно-солевые растворимые формы,
бпосовместимые с клеточными культурами и пригодные для биологических испытаний на
противовирусную активность.
Кроме того, по мере готовности результатов биологических испытаний (выполнение которых не входило в компетенцию диссертанта) предполагалось провести анализ соотношений «химическая структура - биологическая активность» для полученных продуктов.
Научная новизна. Новизна исследований радикальной сополимеризации МАН и ДВЭ заключается в том, что впервые с использованием метода ОПЦ удалось синтезировать узкодисперсные сополимеры ДВМА заданной ММ в интервале 103 - 104, сохраняющие реакционные центры псевдоживой полимеризации. Полученные продукты охарактеризованы методами спектрометрического анализа (ЯМР, ИК, УФ), ГПХ и вискозиметрии.
Выполнен синтез ранее не описанных полипептидов (и их флуоресцентно-меченных производных) протяженностью 15-33 аминокислотных остатков, имитирующих регион от 2-й до 4-й спирали матриксного белка капсида ВИЧ. Молекулярный дизайн полипептидов в форме мопоаминореагентов, удобных для прививки к ангидридным группам, позволил осуществить синтез новой генерации производных ДВМА полианион-полипептидной структуры. В результате пептидной и аминосульфокислотной модификации ДВМА получено и подготовлено для биологических исследований более 30 новых полимерных субстанций.
1 Капсид (от латинского «capsa» - вместилище) - белковая оболочка вируса, предохраняющая его нуклеиновую кислоту от внешних воздействий.
Практическая значимость. В ряду синтезированных продуктов выявлены соединения с уникально высокой комбинированной активностью против ВИЧ и цитомегаловирусной инфекции (фактора и ко-фактора СПИД), которые представляют прямой практический интерес в качестве основы для разработки препаратов противовирусной защиты от ВИЧ/СПИД.
Полученные макрореагенты: ангидриды ДВМА с реакционными центрами псевдоживой полимеризации и полипептиды могут быть использованы для комбинаторно-направленного синтеза новых макромолекул регулируемой структуры (блок-, градиентых и привитых сополимеров), а также самоорганизующихся супрамолекулярных систем.
Апробация работы. Результаты работы были представлены на международных конференциях молодых ученых: «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины» (Москва, 2008); «Ломоносов» (Москва, 2009, 2010), «Современные проблемы полимерной науки» (Санкт-Петербург, 2009); научной конференции ИНХС РАН (Москва, 2009), международной конференции по противовирусным исследованиям (Майями Бич, США, 2009), европейском полимерном конгрессе (Грац, Австрия, 2009), международной конференции по передовым материалам (Рио-де-Жанейро, Бразилия, 2009), Всероссийской Каргинской конференции (Москва, 2010), международной конференции по иерархически структурированным полимерам (Гаргнано Лаго ди Гарда, Италия, 2010).
Публикации. Материалы диссертации изложены в 24 печатных работах, из них 7 публикаций в рецензируемых журналах и 17 - в сборниках тезисов докладов на российских и международных конференциях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы
(глава 1), результатов и их обсуждения (глава 2), экспериментальной части (глава 3),
выводов и списка цитируемой литературы (**Д ^наименований). Диссертация изложена па
п№ страницах, содержит таблиц и Q.T рисунков.
