Рациональный дизайн биологически активных координационных соединений на основе кислородных лигандов фуранового ряда

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 проекта 20-13-00061

НазваниеРациональный дизайн биологически активных координационных соединений на основе кислородных лигандов фуранового ряда

Руководитель Луценко Ирина Александровна, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-103 - Синтез, строение и свойства природных и физиологически активных веществ; медицинская химия и прогнозирование различных видов биоактивности

Ключевые слова Координационные соединения, биометаллы, металлсодержащие противотуберкулезные агенты, лекарственная резистентность, редокс активные свойства, комплексообразование, противотуберкулезная активность in vitro, ИК-спектроскопия, молекулярная и кристаллическая структура, магнитные свойства, термическая устойчивость, электрохимический потенциал.

Код ГРНТИ31.17.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект предусматривает создание библиотеки из нескольких блоков новых родственных биологически активных комплексов металлов с полидентатными кислородными лигандами фуранового ряда, тестирование их на модельном непатогенном штамме Mycobacterium smegmatis с последующим сравнением по уровню активности и токсичности с ранее описанными комплексами близкого строения [10.1016/j.ejmech.2009.12.053]. Основанием для формирования такой библиотеки стали полученные недавно данные о том, что гетерометаллические треугольные комплексы с ионами Fe(III) и Co(II), связанными анионами биологически неактивной 2-фуранкарбоновой кислоты, проявляют активность in vitro против Mycobacterium tuberculosis H37Rv [10.1016/j.ejmech.2009.12.053]. С другой стороны, нами недавно было обнаружено, что два новых гомоядерных комплекса с ионами Fe(III) и Co(II), содержащие мостиковые фуранкарбоксилатные анионы также демонстрируют высокий уровень активности против Mycobacterium smegmatis [1]. Развивая исследования в этом направлении, целью проекта является разработка способов химической сборки ряда координационных соединений с предполагаемой противотуберкулезной активностью in vitro в отношении модельного непатогенного штамма M. Smegmatis. С этой точки зрения предполагается изучение биоактивности различных гомо- и гетероядерных комплексов в зависимости от архитектуры молекул, природы ионов металла и органических лигандов, включая мостиковые группы, а также физических характеристик полиядерных структур (магнетизма и редокс-активности в частности). Впервые будут синтезированы блоки родственных гомо- и гетероядерных координационных соединений s- d- и f- элементов (Сa2+, Mg2+, Fe3+/2+, Co2+, Zn2+, Cu2+, Ni2+, Mn2+, Ln3+ и других) и анионов 2-фуранкарбоновой кислоты, ее аналогов и производных. Использование различных металлов-комплексообразователей, лигандов и колигандов, варьирование их числа, а также условий комплексообразования позволит получить группы координационных соединений и выявить у них особенности строения, ответственные за наличие/или отсутствие биологических эффектов. При этом стратегия исследования будет определяется тем, что рациональный дизайн биоактивных координационных соединений невозможен без понимания факторов, формирующих характер их взаимодействия с клеткой патогена. К числу таковых относятся физические, химические и биологические свойства как отдельных прекурсоров для комплексообразования, так и готового комплекса. Соответственно, при конструировании комплексных соединений с последующим их тестированием против M. Smegmatis будут учитываться следующие свойства комплекса: его архитектура, устойчивость/лабильность в растворах, термостабильность, растворимость в различных средах, валентные возможности комплексообразователя, легкость варьирования степеней окисления, спиновое число, координационное число металла-комплексообразователя, редокс-потенциал, магнетизм, кислотно-основные свойства, жесткость и мягкость пары лиганд-комплексообразователь. Корреляционный анализ физико-химических свойств полученных координационных соединений и показателей их активности/токсичности против M. Smegmatis (сравнение значений минимальной ингибирующей концентрации МИК и индекса селективности СИ) позволит не только выявить наиболее активные вещества, но и сделать выводы о влиянии типов координации лигандов фуранового ряда с металлами на их активность. Установление взаимосвязи структура-свойства-биологическая активность позволит сформулировать принципы проведения направленного синтеза с целью поиска биологически активных координационных соединений в отношении M. smegmatis. Проведение исследований в данном направлении внесет вклад в решение фундаментальной проблемы современной медицинской химии – создание стратегии конструирования противотуберкулезных препаратов с новым механизмом действия на основе металлсодержащих/координационных соединений. В процессе разработки данного проекта планируется сформулировать общие подходы к рациональному дизайну активных против M. smegmatis координационных соединений на основе кислородных лигандов фуранового ряда и дать рекомендации к проведению дальнейших исследований против M. tuberculosis H37Rv. [1] Lutsenko I.A., Kiskin M.A., Sidorov A.A., Eremenko I.L. «Synthesis and structures of iron(III) and cobalt(II) furoates» // 8th International symposium on bioorganometallic chemistry. Moscow, 2016.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Ямбулатов Д. С., Николаевский С. А., Луценко И. А., Кискин М. А., Шмелев М. А., Беккер О. Б., Ефимов Н. Н., Уголкова Е. А., Сидоров А. А., Еременко И. Л. Триметилацетат меди(II) с кофеином: синтез, строение и биологическая активность Координационная химия, 11, 46, 698-705 (год публикации - 2020)
10.1134/S1070328420110093

2. Луценко И. А., Ямбулатов Д. С., Кискин М. А., Нелюбина Ю. В., Примаков П. В., Беккер О. Б., Сидоров А. А., Еременко И. Л. Моноядерные комплексы Cu2+, Zn2+, Co2+ с анионами 2-фуранкарбоновой кислоты и 2,2’-bpy: синтез, строение и биологическая активность Координационная химия, 12, 6, 715-722 (год публикации - 2020)
10.1134/S1070328420120040

3. Луценко И.А., Ямбулатов Д.С., Кискин М.А., Нелюбина Ю.В., Примаков П.В., Беккер О.Б., Левицкий О.А., Магдесиева Т.В., Имшенник В.К., Максимов Ю.В., Сидоров А.А., Еременко И.Л. Improved in vitro antimycobacterial activity of cobalt(II) and iron(III) with 2-furoic acid complexes Chemistry Select, 5, 38, 11837-11842 (год публикации - 2020)
10.1002/slct.202003101

4. Луценко И.А., Кискин М.А., Баравиков Д.Е., Нелюбина Ю.В., Примаков П.В., Еременко И.Л. Chemical design of heterometallic carboxylate structures with Fe3+ and Ag+ ions as a rational synthetic approach Mendeleev Communications, 31, 628-630 (год публикации - 2021)
10.1016/j.mencom.2021.09.012

5. Луценко И.А., Кискин М.А., Кошенскова К.А., Примаков П.В., Хорошилов А.В., Беккер О.Б., Еременко И.Л. Синтез, строение и изучение биологической активности фуранкарбоксилатов CuII in vitro в отношении непатогенного штамма M. smegmatis Russ. Chem. Bull., 70, 463-468 (год публикации - 2021)
10.1007/s11172-021-3109-3

6. Уварова М.А., Луценко И.А., Кискин М.А., Нелюбина Ю.В., Примаков П.В., Бабешкин К.А., Ефимов Н.Н., Головешкин А.С., Шмелев М.А, Хорошилов А.В., Зуева Е.М., Петрова М.М., Беккер О.Б., Еременко И.Л. Nickel(II) complexes with 2-Hfur and N-donors: The magnetic effects of the structural variations, thermal properties and antimycobacterial activity against Mycolicibacterium smegmatis Polyhedron, 203, 115241-115248 (год публикации - 2021)
10.1016/j.poly.2021.115241

7. Луценко И.А., Никифорова М.Е., Кошенскова К.А., Кискин М.А., Нелюбина Ю.В., Примаков П.В., Федин М.В., Беккер О.Б., Шендер В.О., Мальянц И.К., Еременко И.Л. Binuclear complexes of Cu(II) and Mg(II) with 2-Furancarboxylic Acid: Synthesis, Structure, EPR Spectroscopy, and Results of In Vitro Biological Activity against Mycolicibacterium smegmatis and SKOV3 Russ. J. Coord. Chem., V.47, №12, P. 879-888 (год публикации - 2021)
10.1134/S1070328421350013

8. И.А. Луценко, Д.Е. Баравиков, К.А. Кошенскова, М.А. Кискин, Ю.В. Нелюбина, П.В. Примаков, Ю.К. Воронина, В.В. Гараева, Д.А. Алешин, Т.М. Алиев, И.Н. Даниленко, О.Б. Беккер, И.Л. Еременко What are the prospects for using complexes of copper(II) and zinc(II) to suppress the vital activity of Mycolicibacterium smegmatis? RSC Advances, 12, 5173-5183 (год публикации - 2022)
10.1039/d1ra08555g

9. К. А. Кошенскова, И. А. Луценко, Ю. В. Нелюбина, П. В. Примаков, Т. М. Алиев, О. Б. Беккер, А. В. Хорошилов, С. Н. Мантров, М. А. Кискин, И. Л. Еременко. Комплексы меди(II) с 5-нитро-2-фуранкарбоновой кислотой: синтез, строение, термические свойства и биологическая активность Координационная химия, 67, 10, 1398-1410 (год публикации - 2022)
10.1134/S003602362270005X

10. О.В. Лосева, И.А. Луценко, Т.А. Родина, Ю.В. Нелюбина, А.В. Герасименко, О.Б. Беккер, А.В. Иванов, И.Л. Еременко An ionic gold(III)–zinc(II) pseudo-polymeric compound of [H3O][Au{S2CN (CH2)5}2]3[ZnCl4]2: Synthesis, supramolecular architecture and anti-tuberculosis activity Polyhedron, 226, 116097 (год публикации - 2022)
10.1016/j.poly.2022.116097

Публикации