Синтез мономеров полиамидных миметиков нуклеиновых кислот и исследование их свойств (1091937), страница 7
Текст из файла (страница 7)
При этом никакого разрушенияолигомера не наблюдалось [56].Биодоступность МО может быть значительно увеличена путем их конъюгации склеточно-проникающими пептидами [57, 58], также для успешной in vivo доставки МОиспользуются конъюгаты с дендримерными переносчиками [59]. Морфолино миметики засчет вышеописанных свойств показывают неплохие результаты в антисмысловой терапии[60-62], они успешно участвуют в ингибировании нескольких подтипов А вируса гриппа вклеточных культурах [63].Полиамидные миметики нуклеиновых кислотОбщая характеристикаПептидно-нуклеиновые кислоты, они же полиамидные миметики нуклеиновыхкислот, (ПНК) были открыты в 1991 г.
группой датских ученых во главе с Peter E. Nielsen[1]. ПНК являются химерными молекулами, которые состоят из пуриновых ипиримидиновых гетероциклов, присоединенных к остову псевдопептида из N-2аминоэтилглициновых (aeg) звеньев, поэтому такие ахиральные ПНК часто называют, какaeg-ПНК. ПНК представляют собой полиамидные структуры (рис. 14). Нуклеиновыеоснования позволяют узнавать определенную последовательность ДНК или РНК, чтоприводит к гибридным мультиспиральным структурам.BBONHNOONHNONHРисунок 14. Структура полиамидных миметиков нуклеиновых кислот.aeg-ПНК имеют в своей структуре 7 связей на мономерную субъединицуспособных подвергаться относительно свободному вращению (рис. 15А).
Поэтому aegПНК способны принимать квази-циклическую конформацию (рис. 15Б). Более гибкаяструктура aeg-ПНК дает возможность aeg-ПНК образовывать различные комплексы с ОН(ОДН) [55].33B7 N6OOO42 1NNHOHN 53BNBBNOOONHOHNAБРисунок 15. Ациклическая и циклическая структуры ПНК [56].В течение последних 15-ти лет было получено множество аналогов aeg-ПНК,которые можно разделить на три класса (рис.
16).OqN nHBBBONmORNNNHOOOIIIBR2OON N HIIIR1Рисунок 16. Различные модификации структуры ПНК [64].Первый класс образуется путем введения метиленовой группы в ПНК скелет илилинкер, который соединяет нуклеиновое основание с остовом (рис. 16, I) [64].
Второйкласс ПНК (рис. 16, II) включает соединения, в которых модификации остова былисделаны при помощи введения метиленовых «мостиков», соединяющих различныефункциональные группы ПНК, что приводит к образованию циклических ПНК [64, 65].Третий класс ПНК (рис. 16, III) был образован при помощи введения заместителя либо вα-, либо в γ-положение ПНК скелета [2, 64].ПНК способны при взаимодействии с ОН (ОДН) образовывать различныеструктуры: дуплекс, триплекс, двойной дуплекс и «концевой захват».
Триплексобразование наблюдается главным образом при использовании псевдоцитозина вместоцитозина, для увеличения аффинности связывания с ОН (ОДН). Введение такихнеканонических нуклеиновых оснований, как тиоурацил и диаминопурин приводит кобразованию двойного дуплекса при взаимодействии с ДНК. Наличие в молекуле ПНК34гибкого линкера между мономерными звеньями делает возможным внедрения концевогоучастка олигомера в образование комплекса с ОН (ОДН) [66].Синтез полиамидных миметиков нуклеиновых кислотПНК синтез состоит из двух этапов: синтеза мономеров ПНК и их олигомеризациина твердофазном носителе.
Ключевыми этапами синтеза мономеров ПНК (схема 10)являются стадии получения “восстановленной” амидной связи и введения нуклеиновогооснования в структуру мономера. Первоначально, для получения псевдопептидной связииспользовали метод восстановительного аминирования, который заключался в синтезеВос-аминоальдегидов 69 и дальнейшее восстановительное аминирование с метиловым(этиловым) эфирами аминокислот 68 [67, 68].
Также для получения мономеров aeg-ПНКиспользовуюталкилированиемонозащещенного1,2-диаминоэтана71эфирамибром(хлор)уксусной кислоты 70 [69, 70]. В случае получения хиральных мономеров ПНКширокое распространение получил метод, основанный на использовании реакцииМицунобу между сульфамидными производными аминокислот 72 и Вос-аминоспиртами73, такой метод показывал высокую энантиоселективность, что немаловажно придальнейшем исследовании гибридизации конечных олигомеров ПНК с ОН (ОДН) [71].СледующийэтапсинтезамономеровПНКзаключаетсявовведениигетероциклических оснований в структуру ПНК. Наиболее распространенным методомявляется конденсация карбоксиметилированных производных 77 с псевдопептидом 74,приактивациилибокарбоксидиимидом,либоизобутилхлорформиатом[67].Альтернативой данного пути синтеза является получение хлор(бром)ацетамидовпсевдопептида 75 [69, 72-74], через реакцию между вторичным амином 74 ихлор(бром)ангидридами хлор(бром)уксусной кислоты, далее проводят алкилированиетимина и других нуклеиновых оснований 78 (с защищенными экзоцикличсекимигруппами), что приводит к образованию полностью защищенных мономеров 76, в случаеиспользования данного способа необходимо добиваться высокой региоселективностиалкилирования нуклеиновых оснований.
Последним этапом синтеза является удалениезащиты с карбоксильной группы, с образованием конечных мономеров 79, которые могутслужить “строительными” блоками для олигомеризации на полимерном носителе. Синтезциклических аналогов ПНК также заключается в синтезе мономеров и последующей ихолигомеризации на полимерном носителе [75].35Схема 10. Синтез мономеров ПНК.NsH2NBr68 R1+72+ R2+OHNH2BocHNOCOOPgR1COOPg70R2BocHNHN(Cl)COOPgBocHN737169Br (Cl)R2BocHNOR2HNCOOPgNBocHN74R1BPg75BPgO78R2HONBocHNR1BPgO77COOPgCOOPgR176BPgOR2BocHNNCOOH79 R1Для олигомерного синтеза ПНК наиболее часто используют Boc/Cbz- и Fmoc/Bhocстратегии выбора защитных групп, также в последние годы применяют менее затратный(по сравнению с Fmoc/Bhoc-протоколом) Fmoc/бис-Boc протокол [76] (рис.
17).Олигомеризация на твердой фазе полученных мономеров проходит по стандартнымпротоколам твердофазного синтеза пептидов [77, 78]. Также для получения олигомеровПНК могут быть использованы пептидные синтезаторы, что позволяет автоматизироватьвесь процесс.36(Boc)2(Bhoc)NHCbzNN(Boc)2(Bhoc)NHCbzONNNNNNHNNHCbz(Bhoc)(Boc)2NONHONOBROCOOHBocHNROCbz=Boc=OOOFmoc=OOBhoc=OOРисунок 17. Тактика выбора защитных групп в ПНК синтезе.Свойства и применение полиамидных миметиков нуклеиновых кислотПНК скелет устойчив к действию сильных кислот и оснований, которые приводят кдеградации РНК и депуринизации ДНК, соответственно.
Данные молекулы устойчивы кферментативной деградации в кровотоке и внутри клеток [45].Введение одной метиленовой группы в структуру aeg-ПНК (рис. 17, I) понижаеттемпературу плавления ПНК-ДНК дуплекса на 8-20ºС, а ПНК-РНК гибрида на 6-16ºС, взависимости от места удлинения цепи [64]. Эти результаты показали, что первоначальнаяструктура ПНК из N-(2-аминоэтил)глициновых единиц и карбоксиметильного линкера,которая имеет одинаковое число атомов в остове и линкера по сравнению с ДНК, являетсяоптимальным для гибридизации, показывая МИД равную 10 п.
о. [55]. Хиральные ПНК(рис. 17, III) с большими неполярными группами в боковых цепях образуют менеестабильные комплексы с ОН (ОДН), чем aeg-ПНК. С другой стороны, введение полярныхгрупп в боковые цепи ПНК увеличивает растворимость таких ПНК, причем в зависимостиот положения хирального центра в структуре ПНК (α- или γ-) и его стереоконфигурации((R)- или (S)-) можно подобрать структуру хиральных ПНК, которая по своим физикохимичеким свойствам будет не уступать aeg-ПНК. Так наличие хирального заместителя(R)-конфигурациивα-положенииПНК-скелетаприводиткправозакрученной37преорганизации структуры ПНК и более устойчивым дуплексам по сравнению с aeg-ПНК,α-ПНК с хиральным центром (S)-конфигурации принимаютвид левозакрученнойспирали, показывая более низкие температуры плавления дуплексов с ОН (ОДН) посравнению с (R)-аналогами.
γ-ПНК с хиральным центром (S)-конфигурации образуютправозакурченные спирали и показывают высокую аффинность и селективность присвязывании с ОН (ОДН), по сравению с (R)-аналогами [2, 79]. В последнее время большоевнимание уделяется хиральным ПНК, несущим положительный заряд в γ-положении.Положительный заряд вводится при помощи использования в качестве стартовогоматериала синтеза Lys вместо Gly и последующего введения гуанидиновой группы вбоковую цепь ПНК, образуя тем самым гуанидинсодержащие ПНК (ГПНК). Такие ГПНКспособны проникать через клеточную мембрану, локализуясь в клеточном ядре [3, 80].Схема 11. Синтез хиральных мономеров α-ПНК на основе аспарагиновой иглутаминовой кислот и их синтез [81].OBocHNH2NOAllnn=1,2COOBzl80, 81O82NaCNBH3OHNBocHN83, 84OAllnDCCDhbtOHDIEAДМФАT85COOHTOBocHNTONnCOOBzlO[Pd(PPh3)4]OHCOOBzlONHBocHN86, 87ONnOAllCOOBzl88, 89Среди модификаций ПНК следует отдельно выделить отрицательно-заряженные(ОЗ) ПНК.
Первоначально отрицательный заряд был введен при помощи замены глициналибо на аспарагиновую, либо на глутаминовую кислоту при синтезе тиминовыхмономеров ОЗ ПНК (схема 11) [81], что помимо заряда приводило к возникновениюхирального центра, но при включении таких мономеров в олигомерную цепь (HGTхAGATхCACTх-(Lys)NH2, где Х-модифицированный ОЗ мономер), было показано, чтогибридизация с ОН (ОДН) происходит с понижением температуры плавленияобразованных дуплексов, что объясняли электростатическим отталкиванием междубоковыми цепями отрицательно-заряженных мономеров ПНК и фосфатными группамиОН (ОДН). Поэтому введение отрицательно-заряженных мономеров было признанонеактуальным и работы с данными соединениями были на время прекращены.38OTONHNONNOONNOCOO- Na+Onn= 1, 5O-NH2nn=8, 12БАРисунок 18. Структура пептоидных ОЗ ПНК и γ-NH ОЗ ПНК [82, 83].В 2009 году De Riccardis et al.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
