Синтез производных антибиотиков тилозинового ряда как инструментов для изучения функционирования рибосомы

• Автор: Карпенко, Виктория Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с. : ил.

1.1. Макролиды

1.1.1. Общие сведения о макролидах и кетолидах.

1.1.2. Сайт связывания макролидных антибиотиков.

1.1.3. Роль альдегидной 1руппы С в связывании макролидов в рибосомном туннеле. Особенности нуклеотида А.

1.1.4. Механизм действия макролидов.

1.1.5. Резистентность бактерий к макролидам.

1.2. Физические свойства и химическая модификация антибиотиков тилозинового ряда

1.2.1. Физикохимические свойства антибиотиков тилозинового ряда

1.2.2. Химические свойства антибиотиков тилозинового ряда.

1.2.3. Реакции гидролиза, восстановления и окисления антибиотиков тилозинового ряда.

1.2.4. Химическая модификация альдегидной группы антибиотиков тилозинового ряда. Получение производных по положению С.
1.2.5. Химическая модификация С9 кетщруппы антибиотиков тилозинового ряда
1.2.6. Реакции присоединения по двойной связи СС лактонного кольца.
1.2.7. Химические модификации остатков сахаров тилозина и его производных
1.2.8. Химические модификации ОМГ по положению С.
Глава 2. Обсуждение результатов.
2.1. Получение производных антибиотиков тилозинового ряда, содержащих остатки аминокислот и пептидов по положению С.
2.1.1. Получение замещенных оксимов по положению С антибиотиков тилозинового ряда. Синтез производных тилозина, десмикозина и ОМТ, содержащих остатки Ьфенилаланина
2.1.2. Получение оснований Шиффа тилозина с остатками ароматических и нуклеоаминокислог
2.1.3. Получение замещенного гидразона тилозина, содержащего остаток карнитина по положению С
2.2. Синтез пептидных производных десмикозина по 4положению микаминозы.
2.3. Синтез флуоресцентных производных антибиотиков тилозинового ряда
2.4. Изучение антибиотиков тилозинового ряда методом ЯМРспектроскопии.
2.5. Изучение функциональной активности производных антибиотиков тилозинового ряда, содержащих остатки аминокислот и пептидов по положению С
2.5.1. Изучение сродства производных антибиотиков тилозинового ряда к рибосоме. Характеристика комплсксообразования антибиотикрибосома.
2.5.2. Изучение ингибиторных свойств производных антибиотиков тилозинового ряда, модифицированных остатками аминокислот и коротких пептидов по положению С, в бесклеточной системе транскрипциитрансляции зеленого флуоресцентного белка .
2.5.3. Антибактериальная активность С производных антибиотиков тилозинового ряда.
2.6. Производные макролидов тилозинового ряда как потенциальные инструменты для изучения рибосомного туннеля.
Глава 3. Экспериментальная часть
3.1. Исходные вещества и вспомогательные реагенты
3.2. Методы
3.3. Методики получения соединений.
3.3.1. Получение производных аминокислот и пептидов.
3.3.2. Получение Спроизводных макролидов.
3.3.3. Получение пептидных производных десмикозина по 4положению.
3.3.4. Получение флуоресцентных производных тилозина и десмикозина
3.3.5. Биохимические методы исследования
Выводы.
Список литературы


Схематическое изображение элементов рРНК, участвующих в образовании макролидного сайта связывания в рибосомном туннеле 4, А молекула тилозина и сближенные с ней нуклеотиды рРНК В нуклеотиды домена V и шпильки домена II рРНК, участвующие в связывании с макролидами Н. Данные РСА находятся в хорошем соответствии с полученными ранее результатами биохимических и генетических экспериментов. Рентгеноструктурный анализ кристаллов комплексов большой субъединицы рибосомы ii и i i с макролидами карбомицином А, спирамицином, тилозином, азитромицином, эритромицином и др. РТ, соседним с ПТЦ Рис. ПТЦ и сужением РТ в области рибосомальных белков 4 и , перегораживая просвет туннеля. Остатки сахаров, присоединенных по положению С5 лактонного кольца, лежат вдоль стенок туннеля и направлены к ПТЦ . Согласно данным РСА, наблюдается обратимое образование ковалентной связи между альдегидной группой в положении С6 лактонного кольца и 6 остатка А . А И. РТ. Из структурных данных стало более понятным, почему мутации в рРНК приводят к резкому уменьшению аффинности и клинической резистентности к антибиотикам. Рис. Рибосом ный туннель Б субъединицы рибосомы. АминоацилтРНК и пептидилтРНК занимают пептидилтрансферазный центр, в котором происходит реакция образования пептидной связи. РНК. Петли рибосомных белков Ь4 и Ь обозначены зеленым цветом образуют сужение туннеля в непосредственной близи от сайта связывания макролидов ,. Связывание макролидов в РТ также стабилизируется за счет водородных связей и гидрофобных взаимодействий. Углеводные остатки играют важную роль в формировании контактов между молекулой антибиотика и стенками РТ, на их долю приходится общей поверхности молекулы, вовлеченной во взаимодействие. Соответственно, чем больше остатков сахаров связано с лактонным кольцом, тем сильнее взаимодействие между молекулой антибиотика и стенками РТ и тем выше его антибиотическая активность. Все макролиды имеют один и более углеводных остатков, связанных гликозидными связями с лактонным кольцом в положении С5, направленных условно вверх но РТ, а некоторые также остаток мицинозы в С положении лактонного кольца, который располагается вдоль стенок РТ и иросгирается в направлении, противоположном ПТЦ, условно вниз по РТ 4,,. Членные макролиды карбомицин, спирамицин, тилозин и др. С5 лактонного кольца. Помимо участия в гидрофобных взаимодействиях, каждый углеводный остаток образует одну водородную связь с нуклеотидами рРНК. ОНгруппа остатка дезозамина членных макролидов и микамииозы членных макролидов А образует водородную связь с 1 А Рис. В связи с этим, становится ясным, почему мутации или диметилирование А вызывают устойчивость бактерий к макролидам 3,4. Пара оснований С и 7 также может быть вовлечена в образование водородных связей с дезозамином 3, либо стабилизировать гидрофобные взаимодействия лактона 4. Кроме того, остаток дезозамина потенциально может взаимодействовать с фосфатным атомом кислорода 5. Микароза образует водородную связь между атомом водорода группы ОН и атомом кислорода О2 остатка 5 0. Мициноза тилозина образует гидрофобные и водородные связи с аминокислотными остатками рибосомного белка 1. Ь4 Рис. Рис. Связывание тилозина в рибосом ном туннеле Н. Пш 4. Лактонное кольцо гидрофобные взаимодействия с А 9 и А А, а также ковалентная связь с А А. В Мициноза гидрофобные взаимодействия с нуклеотидами домена II рРНК, водородная связь с А1. С. Микаминоза связывается с А 9 водородной связью. Пример резистенстности к антибиотику 9 мутационно заменяется на диметил иро ванны й аде ни н А, что препятствует образованию водородных связей в результате стсрических затруднений. Молекула макролида удерживается в также гидрофобными взаимодействиями. Сила гидрофобных взаимодействий прямо пропорциональна площади поверхности лактонного кольца. Конформация лактонного кольца макролидов такова, что неполярные заместители находятся по одну сторону плоскости кольца, образуя неполярную поверхность кольца полярные заместители повернуты в противоположную сторону, формируя таким образом гидрофильную поверхность лактона Рис.