1631210414-2ba7a851681992dc31116b8fc1369f4b (Лекция 20 - Метилирование алкилирование), страница 3

Первыми алкилирующими агентами, использовавшимися втерапии злокачественных заболеваний сразу после второй мировой войны, былииприт и его азотистый аналог.• N-метил-N-нитрозосоединения и диазометан.• Эфиры серной кислоты (диметилсульфат).18Алкилирование ДНК (-хлорэтил)-аминами и (-хлорэтил)-сульфидамиРеакция протекает через промежуточное образованиециклического сульфониевого или циклического иммониевогоионов. Если в одной и той же молекуле имеется хорошийнуклеофильный центр (например, S или N) и уходящая группа и ониразделены двумя атомами, то может произойти внутримолекулярноезамещение уходящей группы.

На второй стадии внешний нуклеофил(функциональная группа белка или нуклеиновой кислоты) замещаетвнутренний нуклеофил у того углеродного атома, с которым онсвязывается. Реакция соседней группы описанного типа приводит вцелом к сохранению конфигурации атома углерода, связанного суходящей группой.

Такие реакции протекают по механизму SN1.Ниже сопоставляется относительная реакционная способностьнуклеозидов при их взаимодействии с диэтил-(-хлорэтил)амином(рН 7, 40 0С).Гуанозин – 3000Аденозин – 850Дезоксицитидин – 500-600Тимидин – 40Влияние условий и вторичной структуры нуклеиновых кислот на реакционную способностьгетероциклических оснований.Как вы думаете, будут ли отличаться сайтыалкилирования в случае одноцепочечной идвуцепочечной молекулы ДНКНаправление реакции алкилирования определяетсяприродой гетероциклического основания,пространственной структурой нуклеиновой кислоты иусловиями эксперимента.Гуаниновое кольцо в нейтральной среде алкилируетсяпреимущественно по атому N(7), а в щелочной - по атомуN(1).

ПОЧЕМУ?В аденине и его производных все три атом азота могутподвергаться метилированию, однако скорость реакцииубывает в ряду N(1)N(7)N(3) (26%, 2.3%, 1.2%,соответственно).При анализе продуктов модификации аденозина (вслучае защелачивания реакционной смеси) в качествепродуктов выявляется алкилированный поэкзоциклической аминогруппе остаток аденина(перегруппировка Димрота).Единственным продуктом метилирования цитозинаявляется 3-метилцитозин.Посмотрите на механизм, предложенный дляперегруппировки Димрота (рисунок справа), иотобразите механизм для реакции алкилированияаденина в случае защелачивания реакционной смеси.Алкилирующие противораковые препаратыДо начала использования алкилирующих агентов в химиотерапиизлокачественных опухолей многие из них были уже известны вкачестве «горчичного газа» (иприта и его аналогов), использовавшихсяв качестве химического оружия кожно-нарывного типа во время ПервойМировой войны.Первыми алкилирующими агентами, использовавшимися в терапиизлокачественных образований сразу после Второй мировой войны,были иприт и его азотистый аналог.

Однако недостаточнаяизбирательность действия лимитировала их использование. В связи сэтим были созданы модифицированные, более селективнодействующие алкилирующие препараты – соединения латентнойактивности,книмотносится,например,циклофосфан(циклофосфамид). Образование активной формы данного препаратапроисходит в результате действия оксидаз микросом.Циклофосфами́д – цитостатический противоопухолевый препарат,алкилирующего действия типа действия, производное бис-βхлорэтиламина (так называемый «фосфорамид мустард»). Обладаетшироким спектром противоопухолевой активности.

Обладает такжевыраженным иммуносупрессивным действием. Белок, ответственныйза катализ стадии элиминирования акролеина – альбумин.Алкилирующие противораковые препараты. Производные нитрозомочевиныПри синтезе алкилирующих противоопухолевых препаратовцелесообразно в качестве носителя алкилирующей группировкииспользовать соединения, обладающие тропностью к тем илииным тканям и способные избирательно проникать черезтканевые барьеры и клеточные мембраны. Особое вниманиеуделено поиску соединений, проникающих через гематоэнцефалический барьер и оказывающих действие на опухолицентральной нервной системы.

К ним относятся производныенитрозомочевины. Клиническое применение в России нашла Nметил-N-нитрозомочевина. Однако необходимо отметить, чтоэти вещества обладают значительным канцерогеннымдействиями и мутагенными свойствами. Мутагенное ипротивоопухолевое действие производных нитрозомочевинысвязано с их способностью к метаболическим превращениям внормальных опухолевых клетках. Начальная реакция,катализируемая ОН-ионами, приводит к образованиюизоцианата и оксиметилдиазония, который при ионизации даетион метилдиазония – нестойкое соединение, котороепревращается в более устойчивую таутомерную форму –диазометан, который распадается на метилкарбониевый ион иазот.

Последний сильный электрофильный агент, способныйреагировать с нуклеофильными группами нуклеиновых кислот.Образуется смесь продуктов, среди которых выявляется О-6метилгуанин. Последний при репликации ДНК и транскрипцииспаривается не с цитозином, а с тимидином или уридином.N-нитрозодиалкиламины (R = CH3, C2H5)N-метил-N-нитрозомочевина (R = CONH2)Взаимодействие нуклеиновых кислот и их компонентов с диметилсульфатом. Механизм SN1 или SN2?В ДНК метилированию подвергаются атомы N(3)аденина, выходящие в малую бороздку В-формыДНК, в большей степени атомы N(7) гуанина,выходящие в большую бороздку.

Можно добиться80%-ной модификации остатков гуанозина беззатрагивания других нуклеозидов. Основаниядвуцепочечных ДНК, метилированные поатомам N(3) и N(7), продолжают образовыватькомплементарные пары, но эффективность ихвзаимодействия понижается.При метилирование тРНК диметилсульфатом вводной среде при рН 5,0 достигается 50%-ноеметилирование по остаткам гуанозина беззатрагивания других нуклеозидов.7-метилгуанин и 3-метиладенин легкоотщепляются от полидезоксирибонуклеотиднойцепи в результате разрыва N-гликозидныхсвязей. Далее полинуклеотидная цепь можетбыть легко расщеплена по модифицированномузвену действием щелочи или аминов. Такойметод деградации может быть использован длялокализации гуаниновых и адениновых звеньевв последовательности ДНК.Расщепление молекулы ДНК по АП-сайтуOOBI - 1OBI - 1OOOBI - 1O-OOO-OP-OOOOOHOPOPOOPOBI +1+O+B'-H+OOHCHOO..B'HO--O-OOOPOH..B'CHHO-OOOOOBI +1POOOBI+1OOOOBI -1H2COHCH+O-OPO++B'-H-O24Разрыв молекулы ДНК (1)NH2NH2NOOCH2OPONON+NONCH2OPN CH3NONOO(CH3)2SO4OOO P OO P OOOH2OOOPOCH2OOOHOCOPOCH2OHNH2+N+OOO P OO P OOOOHOHON CH3NHN-OOPOCH2OHOOCCHOO P OO+CHOHOH-OPOCH2O+COHCHCH COH25Разработка фотоактивируемых аффинных реагентов для исследования надмолекулярных комплексов.Введение фотоактивируемых групп в молекулы НК с привлечением алкилирующих реагентов (А) иацилирующих реагентов (Б).БAOSРНК-полимеразаДНКpppA, pppG, pppC, pppUSNCH2NH2HNNHOOДНКCH NHpppA, pppG, pppC, pppUN22мРНКмРНКON3РНК-полимеразаNCCH2BrCF3OOCO NNOON3CCH2 SONNмРНКOCF3NCH2NH CHNOONNмРНК26Кислородсодержащие или серусодержащие гетероциклические основания будут проявлятьбольшую реакционную способность в реакциях с алкилирующими соединениями?Преобладающейтаутомернойформойурацила, гуанина, гипоксантинадругиханалогичных оснований (и их производных)являетсякетоформа.Поэтомупредпочтительнымместоматакиэлектрофильных агентов является обычноодин из атомов азота гетероциклическогокольца.РедкиекомпонентытРНК,содержащие серу, например, 2-тиоцитидин,4-тиоуридин и 5-метил-2-тиоуридин, посвоей электронной структуре аналогичнысоответствующимкислороднымсоединениям.В силу значительно больших размероватома серы n-электроны связаны заметнослабее.

Вследствие этого при сопряжении сгетероциклическим ядром на атоме серывозникаетзначительнобольшийотрицательныйзаряд,ионлегчеподвергаетсяатакеэлектрофильныхагентов,чематомыазотагетероциклического ядра.OSOCH3HNHNNRibose4-Тиоуридин (S4U)SNRibose5-Метил-2-тиоуридин (m5S2U).