Введение к работе
Актуальность исследования. Поли-ADP-рибозилирование – посттрансляционная модификация белков в эукариотических клетках, катализируемая поли(ADP-рибозо)полимеразами (ПАРП). Эти ферменты осуществляют превращение никотинамидадениндинуклеотида (NAD+) в поли(ADP-рибозу) (ПАР) с высвобождением никотинамида [Hassa P.O. et al. Microbiol. Mol. Biol. Rev., 2006, 70, 789–829]. ПАР вовлечена в процессы модуляции структуры хроматина, репликации, транскрипции, репарации ДНК и дифференцировки клеток и представляет собой разветвленный биополимер, в котором остатки 2-O-a-D-рибофуранозиладенозина соединены между собой пирофосфатными связями. Поли(ADP-рибозо)полимераза-1 (ПАРП) относится к числу ключевых белков, осуществляющих регуляцию процесса репарации оснований и одноцепочечных разрывов ДНК, и отвечает за синтез 90% поли(ADP-рибозы) в клетке.
До настоящего времени ПАР не синтезирован, что связано как со сложностями синтеза дисахаридных нуклеозидов, так и с образованием пирофосфатной связи. Лишь недавно в нашей лаборатории был впервые получен 2'-О-a-D-рибофуранозиладенозин – мономерное звено ПАР.
Ингибиторы ПАРП представляют интерес как потенциальные противораковые агенты [Ferraris D.V., 2010, J. Med. Chem., 53, 4561–4584]. Алкилирующие препараты, которые реагируют с гетероциклическими основаниями нуклеиновых кислот и вызывают повреждение ДНК, и ионизирующее излучение, применяют в схемах лечения многих форм онкозаболеваний. Системы репарации ДНК противостоят действию агентов, повреждающих ДНК, поэтому терапевтический эффект зависит от эффективности систем репарации ДНК. Направленное ингибирование репарации ДНК может быть основой очень эффективной сопровождающей терапии. Ожидается, что использование ингибиторов ПАРП в комплексной химиотерапии позволит снизить концентрацию алкилирующих противоопухолевых агентов и, следовательно, понизить общую токсичность лечения. Вышесказанное определяет актуальность и большой интерес к изучению миметиков ПАР и созданию ингибиторов ПАРП.
Целью работы являлся поиск новых ингибиторов ПАРП-I в ряду дисахаридных нуклеозидов, а также получение миметиков ПАР, исходя из фосфорамидитных синтонов на основе дисахаридных нуклеозидов и их ациклических аналогов. В ходе исследования решались следующие задачи:
- оптимизация методов получения дисахаридных нуклеозидов, исследование устойчивости 1,1,3,3-тетраизопропилдисилоксан-1,3-диил (TIPDS) защитной группы в основных средах и подбор оптимальных условий для удаления ацильных защит (деблокирования);
- разработка синтеза фосфорамидитных синтонов на основе дисахаридных нуклеозидов и их ациклических аналогов;
- получение миметиков ПАР, разработка подходов, позволяющих вводить функциональные группы в олигонуклеотиды и получать разветвленные миметики ПАР;
- синтез пиримидиновых дисахаридных нуклеозидов и изучение их ингибиторной активности в реакции поли(ADP-рибозил)ирования, катализируемой рекомбинантной ПАРП-1, а также в культуре клеток.
Научная новизна и практическая значимость работы. Оптимизирован предложенный ранее метод получения 2-O-a-D-рибофуранозиладенозина, мономерного звена ПАР, и других пентафуранозилнуклеозидов, что позволило увеличить общий выход целевых продуктов. Исследована стабильность исходных 3',5'-О-(тетраизопропилдисилоксан-1,3-диил)нуклеозидов в основных средах и подобраны оптимальные условия для удаления ацильных защитных групп без затрагивания силильной группы. Получен большой ряд миметиков ПАР на основе дисахаридных нуклеозидов и их ациклических аналогов. В ряду пиримидиновых дисахаридных нуклеозидов найдены ингибиторы ПАРП с Ki~10-5. В ходе работы синтезировано 60 новых соединений, структура которых подтверждена данными масс-спектрометрии, УФ- и ЯМР-спектроскопии. Впервые осуществлен синтез 3'-О--D-рибофуранозиладенозина – сигнальной молекулы, вырабатываемой в ответ на поражение растений фитопатогенными бактериями.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на научной конференции молодых ученых ИМБ РАН (Москва 14 октября 2010), на XIX международной конференции «Нуклеозиды, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты» (Lyon, France, 29 August - 3 September 2010), на XXIII зимней молодежной школе-конференции Института биоорганической химии им. академиков Ю.А.Овчинникова и М.М.Шемякина РАН (Москва, 7-10 февраля 2011), на XV международном симпозиуме по химии компонентов нуклеиновых кислот (Cesky Krumlov, Czech Republic, June 5-10, 2011) и на научной конференции молодых ученых ИМБ РАН (Москва, 30 октября 2012).
Публикации По материалам диссертации опубликовано 2 статьи, глава в продолжающемся методическом издании и 3 тезисов докладов.
Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы ( наименований). Работа изложена на страницах, включает рисунков, схем и таблиц.
