Проекты

Связывание катионных препаратов с различными биологическими лигандами

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Биохимия
Авторы работы: ГБОУ Школа им. А. Боровика
Предметы: Физика, Биология, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 18−20 апреля 2019 года

Актуальность работы

Среди множества биологически активных соединений особое место занимают соединения порфиринового ряда, в основе молекулярной структуры которых лежит тетрапиррол.

Особый интерес представляют катионные фотосенсибилизаторы (ФС). Эти молекулы способны связываться с биомакромолекулами – белками и нуклеиновыми кислотами (НК). Катионные производные порфиринов проявляют высокое сродство к РНК и ДНК, что делает эти порфирины образцами взаимодействий лекарственное средство−ДНК.

В последние годы большое внимание уделяется фотодинамической антимикробной химиотерапии (PACT), являющейся новым и эффективным способом лечения бактериальных инфекций, преимущество которого заключается в обходе множественной лекарственной устойчивости. Фотосенсибилизатор, в качестве которого применяются катионные производные порфиринов, является ключевым элементом в PACT, при этом катионные порфирины обычно более эффективны по отношению к бактериям, чем их нейтральные и отрицательно заряженные аналоги.

Цель

Изучение связывания двух катионных фотосенсибилизаторов (ФС) на основе хлорофилла а (FBc3M и FBc3N) с различными биологическими лигандами для дальнейшей оценки сферы применения.

Описание

Связывание изучали с помощью абсорбционной спектроскопии. Были приготовлены различные концентрации белка (0 – 10-4 М) в фосфатном буфере с последующим добавлением к ним фотосенсибилизаторов с определёнными концентрациями.

По изменению оптической плотности на спектрах поглощения рассчитали долю связанных молекул с белком, а также через программу GraphPad Prism 6 нашли КC.

Константы связывания составили: КС(FBc3N) = 5,5×106 М-1

при СFB3cN = 2×10–4 М, КС(FB3cM) = 6,5×106 М-1

при СFB3cM = 8×10–4 М, для эталона КС(NABP) = 1×106 М-1

при СNABP = 2,2×10–4 М.

Основным критерием препаратов для PACT является высокий показатель связывания с ЧСА. Оба катионных производных имеют значения КС выше, чем у эталона, что позволяет их рассматривать в качестве перспективных агентов для антимикробной фотодинамической терапии. Проведение экспериментов по связыванию ДНК с FBc3M и FBc3N позволит определить более эффективную структуру для дальнейших испытаний in vivo.

Результат

•        Проведён обзор литературных данных.

•        Изучены особенности катионных ФС.

•        Изучены особенности связывания катионных ФС с биологическими лигандами.

•        Получены значения КС и сравнены с эталоном.

•        Сделаны выводы о сфере применения изученных структур.

Оснащение и оборудование

Оборудование:

  • спектрофотометр Shimadzu 3101
  • магнитная мешалка
  • вортекс
  • кюветы
  • круглодонные колбы
  • химические стаканы
  • центрифужные пробирки.

Материалы:

  • хлорин FB (4)
  • бактериохлорин BFB (4)
  • ЧСА
  • DMSO (Sigma Aldrich)
  • фосфатный буфер.

ПО:

  • GraphPad Prism 6

Перспективы использования результатов работы

Данные эксперимента подтвердили свойства катионных ФС, из-за которых они не находят применение в ФДТ. Однако изучение связывания с ДНК позволит оценить их эффективность для АФДТ.

Награды/достижения

IV научно-техническая конференция студентов и аспирантов РТУ МИРЭА – победитель школьной секции.

Сотрудничество с вузом при создании работы

РТУ МИРЭА

Особое мнение

«Участие в этой конференции позволило проверить себя и убедиться в том, что ты не отстаёшь от развития науки в целом, позволило увидеть свои слабые места, над которыми нужно как следует поработать. Мне понравилось, что все доклады массово обсуждались и отстаивались докладчиками. Я получила бесценный опыт»