Связывание катионных препаратов с различными биологическими лигандами

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 К_C.

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

при С_FB3cN = 2×10^–4 М, К_С(FB3cM) = 6,5×10⁶ М^-1

при С_FB3cM = 8×10^–4 М, для эталона К_С(NABP) = 1×10⁶ М^-1

при С_NABP = 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 К_С 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»