КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 18-74-00094

НазваниеНовые производные 8-гидроксихинолина в качестве ингибиторов различных этапов репликации вируса иммунодефицита человека

РуководительСольев Павел Николаевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2018 - 06.2020

Конкурс№29 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-110 - Общая и молекулярная микробиология; вирусология

Ключевые словавирус иммунодефицита человека, интеграза, сплайсинг, хинолины, клик-реакции

Код ГРНТИ34.25.37

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Проект является комплексным фундаментальным исследованием, в качестве объекта исследования которого выбраны новые ингибиторы белка Rev и интегразы вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). Возможное наличие сразу нескольких белков-мишеней одного вируса объясняется общим для этих мишеней фармакафором (8-гидроксихинолин) у запланированных соединений. Проект направлен на разработку методов получения и на изучение механизмов действия новых, ранее не синтезированных производных гидроксихинолина – ключевого компонента многих антибиотиков и антивирусных агентов. В отличие от слепого скрининга коммерческих баз данных, направленный синтез позволит выявить возможные пути модификации соединений, изучить взаимодействие с вирусными ферментами-мишенями и предложить новые модификации. В качестве перспективной мишени мы выбрали регуляторный вирусный белок Rev. Производные 8-гидроксихинолина с запланированными в проекте заместителями потенциально могут препятствовать образованию комплекса Rev–пре-мРНК. Такая анти-ВИЧ активность ещё мало изучена, в литературе описано не более десяти структурных примеров ингибиторов данного комплекса. С 2015-го года на клинических испытания находится пока лишь один из этих ингибиторов (ABX464, Франция). В качестве второй мишени предлагается использовать интегразу вируса иммунодефицита, которая является второй по распространенности и эффективности после обратной транскриптазы вируса и необходимой мишенью для коктейля препаратов в составе высокоэффективной антиретровирусной терапии. Кроме того, будет произведена верификация мишени и с помощью других ферментов вируса иммунодефицита человека, в частности, на полимеразной и рибонуклеазной активностях обратной транскриптазы ВИЧ. Новизной в предложенном подходе является функционально-ориентированный синтез хинолиновых производных. Хинолины и гидроксихинолины признаны «привилегированными структурами» в медицинской химии, то есть такими химическими фрагментами, которые могут служить специфическими лигандами для широкого круга биологических мишеней при определённой модификации функциональных групп в молекуле. Помимо этого, «привилегированные структуры» проявляют свойства, необходимые для кандидатов в препараты (абсорбция, растворимость, распределение в тканях организма, выведение, высокое координационное сродство). Скрининговые библиотеки с подобными фрагментами несут потенциал для фармакологических тестирований, сокращая время поиска новых активных соединений. Выявлено, что для оптимального связывания с металлами активных центров белков необходимо замещение по 5 или 7-ому положению 8-гидроксихинолина, при этом 7-ое положение оказывается менее токсичным в отношении неинфицированных клеток человека. В данной работе мы предлагаем использовать современные тенденции зелёной химии, то есть минимального расхода токсичных растворителей и применения «клик»-реакций органического синтеза. «Клик»-реакции обычно проходят с высокими выходами и в мягких условиях, что облегчает создание библиотек субстратов для скрининга активности. Одним из возможных вариантов «клик»-реакций является синтез гидразонов и оксимов. Фрагменты гидразонов и оксимов редко применяются в дизайне фармакологических препаратов, и в то же время они привносят необходимую конформационную жесткость в структуры и обладают достаточной стабильностью к гидролизу при сопряжении с ароматическим кольцом [J. Kalia, R.T. Raines. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 2008, 47 (39): 7523-7526; M.A. Abdelrahman et al. / European Journal of Medicinal Chemistry, 2017, 138: 698-714]. Описано, что гидразоны проявляют удачные хелаторные свойства по отношению к металл-зависимым вирусным ферментам [Carcelli et al. / Front. Microbiol., 2017, 8: 440]. В данном проекте мы предлагаем модель связывания производных 8-гидроксихинолина с белками ВИЧ. Хелаторные свойства соединения обеспечивают координацию с двумя ионами металлов, что особенно актуально для ферментов обратной транскриптазы (как полимеразного домена, так и РНКазы-Н) и интегразы вируса иммунодефицита, содержащими по два иона магния в активном центре (Рис. 1). Рис. 1. Модель связывания гидразонового производного 8-гидроксихинолина в активном центре белка-мишени (интегразы ВИЧ). Проект предлагает направленный синтез такого типа производных и проверку их биологической активности в отношении ингибирования сплайсинга мРНК вируса иммунодефицита (впервые в России) и ингибирования фермента интегразы вируса иммунодефицита на основе клеточной системы, а также проверку этих соединений и на других мишенях.

Ожидаемые результаты
В ходе выполнения проекта будут получены новые данные в области медицинской химии, а также будут исследованы новые возможности специфического воздействия на ферменты ВИЧ. Запланированный химический синтез включает в себя новую, ранее не опубликованную органическую реакцию, а именно, присоединение эфиров азодикарбоксилатов к 8-гидроксихинолину и некоторым другим соединениям с фенольным фрагментом в ароматическом кольце. Этот метод будет иметь практическое значение, выходящее за рамки данного проекта, для стереоселективного синтеза гидразин-производных 8-гидроксихинолина или фенола (синтетические блоки в медицинской химии и химии красителей и индикаторов); метод является безопасным (в отличие от аминирования гидразином ароматических галогенпроизводных) и соответствующим требованиям «зелёной химии». Предложенное исследование отличается в синтетическом смысле не только новым подходом, но и структурным аспектом. В отличие от наиболее часто синтезируемых 2-замещенных 8-гидроксихинолинов, предлагается синтезировать 7-замещенные 8-гидроксихинолины, которые по расчётам и данным из литературных источников обладают сравнимой комплексообразующей способностью с атомами двухвалентных металлов в активном центре белка [M.A. Abdelrahman et al. / European Journal of Medicinal Chemistry, 2017, 138: 698-714], однако ранее в качестве ингибиторов интегразы тестировались лишь немногие представители этого класса соединений [R. Musiol, Curr. Pharm. Des., 2013, 19 (10): 1835-1849; E.J. Velthuisen et al. / Eur. J. Med. Chem., 2016, 117: 99-112]. Впервые в России будет проведено исследование влияния потенциальных антивирусных агентов на сплайсинг вируса иммунодефицита, а именно, будет проведена количественная оценка экспорта мРНК вируса из клеточного ядра в поздней фазе репликации. Это позволит выявить, является ли какой-либо из белков вируса (ожидается, что таким выступит белок Rev), мишенью для данных структур, или ингибирование затрагивает исключительно консервативную мишень – интегразу. Влияние на сплайсинг является одной из самых горячих тем и новых мишеней в современной медицинской вирусологии. Выявление селективного ингибитора или энхансера этого процесса у ВИЧ позволит нарушить весь каскад созревания вируса, прервать распространение вируса по организму в стадии, когда такой потенциальный препарат был бы назначен пациенту, так как выход новых вирусных частиц из инфицированной клетки для дальнейшего заражения становится невозможным. Таким образом, всё чаще постулируется, что ингибирование сплайсинга пре-мРНК является новым необходимым этапом развития антиретровирусной терапии, позволяющим в будущем существенно снизить частоту возникновения резистентных к препаратам штаммов вируса. Полученные в ходе проекта данные будут отличаться оригинальностью и представлять значение для данной области молекулярной вирусологии и медицинской химии. Следовательно, не только цели и задачи проекта, но и подходы к их решению обладают необходимой научной новизной и актуальностью. Планируется публикация результатов исследований в ведущих международных журналах, относящихся к 1 квартилю в соответствующих областях науки, а также планируется представление результатов на международных и/или всероссийских конференциях.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---