Синтез аналогов бактериального ундекапренилфосфата и ундекапренилдифосфатсахаров

• Автор: Винникова, Анна Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 98 с. : ил.

Оглавление
Введение
Синтез линейных изопреноидов, содержащих фотоактивные метки (обзор литературы)
1. Введение
2. Синтез линейных изопреноидов, содержащих флуоресцентные метки
3. Синтез линейных изопреноидов, содержащих хромофорные метки
4. Синтез линейных изопреноидов, содержащих фотоактивируемые метки
5. Заключение
Обсуждение результатов
1. Введение
2. Синтез изопреноидного аналога бактериального ундекапренилфосфата, содержащего феноксигруппу на со-конце олигоизопреновой цепи
3. Синтез неизопреноидных флуоресцентных аналогов бактериального ундекапренилфосфата
4. Синтез неизопреноидных флуоресцентных аналогов бактериальных ундекапренилдифосфатсахаров
Экспериментальная часть
Выводы
Список сокращений
Список литературы

Введение
Ундекапренилфосфат I и ундекапренилдифосфатсахара II представляют собой уникальные природные соединения, которые принимают участие в биосинтезе таких углеводсодержащих биополимеров, как пептидогликаны, области связи тейхоевых кислот с пептидогликаном грамположительных бактерий, а также цепей О-специфических полисахаридов (О-антигенов) грамотрицательных бактерий, где ундекапренилфосфат играет ключевую роль в инициировании их сборки, а ундекапренилдифосфатсахара принимают участие в продолжении ее построения.
I: R = О";

II: R= О—Р—[Sug]n O'
Sug = моносахаридный остаток
Тонкая структура О-антигенов определяет специфичность взаимодействия бактерии с другими биологическими системами, в том числе специфичность иммунного ответа высших животных и человека на инфекцию. Исследование их биосинтеза имеет первостепенное значение для поиска способов преодоления приобретенной резистентности штаммов болезнетворных грамотрицательных бактерий к известным антибиотикам. Вместе с тем изучение процессов с участием соединений I и II ограничено сложностью их выделения из природных объектов, в которых, к тому же, они содержатся в чрезвычайно малых концентрациях. Преодолеть это препятствие оказалось возможным только посредством разработки эффективных методов синтеза биологически активных аналогов ундекапренилфосфата и ундекапренилдифосфатсахаров. Особый интерес для развития данной области представляет использование синтетических и полусинтетических соединений, содержащих хромофорные и флуоресцентные группы атомов. Наличие последних позволяет надежно детектировать эти соединения и продукты реакций с их участием при выделении и анализе методами ВЭЖХ и ТСХ.
Предпосылкой настоящего исследования послужила обнаруженная канадскими (I. Brockhausen, et.al, Queen’s University, Kingston) и российскими ученых (Т.Н. Дружинина и сотр. ИОХ РАН) возможность замены липофильного олигоизопренового фрагмента ундекапренилдифосфатсахаров и ундекапренилфосфата в их биологически активных аналогах на 11-феноксиундецил. В развитие этого направления, в данной работе
осуществлен синтез новых неизопреноидных соединений подобной структуры, в том числе, содержащих флуоресцентную метку. Синтезирован также изопреноидный аналог ундекапренилфосфата, содержащий фенокси группу в со-изопреновом звене. Показана способность полученных соединений служить субстратами гликозил- и гликозилфосфотрасфераз ряда грамотрицательных бактерий в процессах инициирования сборки и наращивания полисахаридной цепи О-антигена.
Работа выполнена в лаборатории полинепредельных соединений Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН и частично в университете Куинс (Queen’s University, Kingston, Canada), в соответствии с планом НИР ИОХ РАН по темам «Разработка эффективных методов регио- и стереонаправленного синтеза, структурного анализа и переработки природных соединений и их аналогов с целью создания новых препаратов и материалов для использования в фундаментальных исследованиях живых систем, медицине, сельском хозяйстве, энергетике и других отраслях» (Per. № 01200955060) и «Развитие методов регио- и стереонаправленного синтеза, структурного и конформационного анализа природных соединений и их аналогов с целью создания новых лекарственных веществ и материалов для использования в фундаментальных исследованиях живых систем, медицине, сельском хозяйстве, энергетике и других отраслях, а также в качестве компонентов диагностикумов и высокотехнологичных устройств» (Per. № 01201352589). А также в соответствие с проектами, поддержанными Российским фондом фундаментальных исследований (гранты № 08-04-00556, № 10-04-00197 и № 13-04-00358).

Из сравнения уровня радиоактивности продуктов реакции с участием морапренилфосфата с таковьм при использовании фосфатов 5 в качестве субстрата-акцептора следует, что о относительная эффективность процесса в последнем случае ниже и составляет, соответственно, ~50 % и ~66 % от контроля для ферментов S. arizona и А. hydrophil а АН-1.
Таким образом, в результате восьмистадийного синтеза из смеси растительных полипренолов - морапренола - был получен новый изопреноидный аналог бактериального ундекапрепилдифосфата 1 — феноксиморапренилфосфат 5. Его
биологическая активность показана в ферментатиных реакциях переноса остатка фосфата 2-ацетамидо-2-дезокси-а-0-глюкопиранозилфосфата, катализируемой гликозил-фосфотрансферазами из S. arizona 0:59 и A. hydrophila АН-1.
nun* мин'1 „ ими* мин"1 h
Рис. 1. Распределение радиоактивности (имп мин'1) на хроматограмме продуктов ферментативной реакции с участием фосфата морапренола (1) фосфатов 5 (2), ЕГОР-[|4С]Ст1сКАс и препарата мембран клеток А. hydrophila АН-1 (а) и б1, агйопа серогруппа 0:59 (Ъ).
Наблюдаемый уровень активности фосфатов 5 является приемлемым для их использования в модельных системах при изучении подобных ферментативных процессов, а наличие в их молекулах феноксигруппы, позволяет детектировать содержащие ее соединения, в том числе продукты биохимических реакций по специфическому поглощению ароматического ядра в УФ-области.