Комплексообразование тритерпенового гликозида a-хедерина с гидрофильными протеиногенными аминокислотами

Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 22 (61). 2009. № 1. С. 208-213.

УДК 547.918:543.421/.424:577.112.37

КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ ТРИТЕРПЕНОВОГО ГЛИКОЗИДА а-ХЕДЕРИНА С ГИДРОФИЛЬНЫМИ ПРОТЕИНОГЕННЫМИ АМИНОКИСЛОТАМИ

Яковишин Л.А., Гришковец В.И., Рубинсон М.А., Корж Е.Н.

В статье описано получение комплексов тритерпенового гликозида а-хедерина с гидрофильными протеиногенными аминокислотами (аспарагином, аспарагиновой кислотой и гистидином). Комплексообразование подтверждено данными ик-спектроскопии.

Ключевые слова: молекулярный комплекс, тритерпеновые гликозиды, а-хедерин, ик-спектроскопия, аминокислоты.

ВВЕДЕНИЕ

На протяжении нескольких десятилетий широко изучается молекулярное капсулирование различных фармаконов. При этом клатрирование проводят разнообразными веществами, в том числе и сапонинами. Особенно хорошо изучено комплексообразование лекарственных веществ с глицирризиновой кислотой, являющейся для них хорошей транспортной формой [1]. Также получены комплексы стероидных гликозидов с аминокислотами [2 - 4]. Ранее мы сообщали о комплексообразовании тритерпенового гликозида а-хедерина с силденафилом [5], гидрофобными протеиногенными аминокислотами и холестерином [6, 7]. В настоящей статье рассмотрено образование молекулярных комплексов тритерпенового гликозида а-хедерина с аспарагиновой кислотой, аспарагином и гистидином. Ранее комплексы а-хедерина с данными аминокислотами получены не были.

а-Хедерин (сапиндозид А, калопанакс сапонин А), представляющий собой 3-О-а-£-рамнопиранозил-(1^2)-О-а-£-арабинопиранозид хедерагенина, является одним из самых распространенных тритерпеновых гликозидов растений семейства

аралиевых (Araliaceae Juss.) [8, 9]. Он входит в состав широко известных

лекарственных препаратов для лечения кашля геделикса и проспана , созданных на основе листьев плюща обыкновенного Hedera helix L. [8, 10 - 12].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Выделение и ТСХ-анализ а-хедерина. Для получения комплексов использовали а-хедерин, выделенный нами из плющей крымского Hedera taurica Carr. и канарского Hedera canariensis Willd., по методике, приведенной в работах

[13, 14]. Чистоту выделенного гликозида контролировали ТСХ. ТСХ проводили на аналитических пластинках Sorbfil (Российская Федерация) марки ПТСХ-П-А-УФ-254 с размерами частиц силикагеля 5-7 мкм (тип сорбента СТХ-1А). Использовали системы растворителей СНС13-СН3ОН-25 % водный NH3 (100:20:3 и 100:30:5). Проявитель - 0,2 % раствор пара-оксибензальдегида в 2 н. H2SO4 [15]. Хроматограммы нагревали до 100 °С. Rf 0.12 и 0.49 (соответственно в указанных выше системах растворителей).

Получение комплексов. Комплексы получали путем смешивания растворов, содержащих по 1 ммоль а-хедерина и аминокислоты (растворитель - смесь 70 % водного раствора С2Н5ОН и СНС13 в соотношении 3:1, по объему). Полученную смесь выдерживали при 50 °С в течение 1,5 часов при постоянном перемешивании. Органические растворители отгоняли в вакууме.

Спектральные данные. ИК-спектры получали на приборе <^ресоМ» Ж 75 в таблетках с КВг.

ИК-спектр а-хедерина (КВг, V, см-1): 3400 (ОН), 2900 (СН), 2840 (СН), 1605 (СО), 1440 (СН2, СН3), 1410 (СО), 1400-1250 (СН3), 1110 (С-О-С, С-ОН), 1040 (С-О-С, С-ОН).

ИК-спектр D,L-аспарагиновой кислоты (КВг, V, см-1): 3415 (ОН), -3125 (ЧН3), -2990 (СН), 2930 (СН), 2845 (СН), 2250 (ЧН3+), 2150 (ЧН3+), 1950 (ЧН3+), 1900 (ЧН3+), 1670 (СО, аминокислотная полоса 1 - NH3+), 1600 (СОО), 1475 (аминокислотная полоса 2, NH3+), 1415 (СОО), 1300 (СО), 1195 (С(СО)О), 1125 (ЧН3+), 1060 (СЧ), 880 (СЧ), 840 (СН), 470 (ЧН3+).

ИК-спектр комплекса а-хедерина и D,L-аспарагиновой кислоты (КВг, V, см-1): 3420 (ОН), 2915 (СН), 2840 (СН), 2235 (ЧН3+), -1890 (ЧН3+), 1670 (СО, аминокислотная полоса 1 - ЧН3), 1620-1590 (СОО), 1505 (аминокислотная полоса 2, NHз+), 1440 (СОО ), 1370 (СО), 1400-1250 (СН3), 1115 (С-О-С, С-ОН), 1040 (С-О-С, С-ОН).

ИК-спектр L-аспарагина (КВг, V, см-1): 3440 (ЧН), 3350 (ЧН), -3080 (ЧН3+), 2930 (СН), -2630 (ЧН3+), 2500 (ЧН3+), 2215 (ЧН3+), 2120 (ЧН3+), 2000 (ЧН3+), 1650 (Амид I - СО-ЧН2, аминокислотная полоса 1 - NH3+), 1600 (СОО ), 1525 (Амид II -СО-ЧЩ, 1500 (аминокислотная полоса 2, NHз+), 1415 (СОО ), 1395 (СН, СЧ), 1340 (СО), 1285 (СН), 1220 (С(СО)О), 1125 (ЧН3+), 1050 (СЧ), 870 (СЧ), 820 (СН), 780 (СН, СОО ), -650 (ЧН), 500 (ЧН3+).

ИК-спектр комплекса а-хедерина и L-аспарагина (КВг, V, см-1): -3380 (связанная ЧН, ОН), 3190 (связанная ЧН), -3070 (ЧН3+), 2900 (СН), 2840 (СН), 2665 (ЧН), 1640 (Амид I - СО-ЧН, аминокислотная полоса 1 - ЧН3+), 1610 (СОО-), 1565 (Амид II - СО-ЧЩ, 1495 (аминокислотная полоса 2 - ЧН3+), 1440 (СН2, СН3), 1400 (СОО), 1220 (С(СО)О), 1110 (С-О-С, С-ОН), 1040 (С-О-С, С-ОН), 510 (ЧН+).

ИК-спектр L-гистидина (КВг, V, см-1): -3000 (ЧН, ЧН3+, СН), 2555 (ЧН3+), 2285 (ЧН3+), 2140 (ЧН3+), 2080 (ЧН3+), 2000 (ЧН3+), 1675 (аминокислотная полоса 1 -ЧН3), 1605 (СОО ), 1550 (колебания кольца, аминокислотная полоса 2 - ЧН3), 1440 (колебания кольца), 1400 (СОО ), 1320 (колебания кольца), 1300 (СН), 1240 (С(СО)О), 1120 (ЧН3+), 1050 (СЧ), 960 (СН), 830 (СН), 525 (ЧН3+).

ИК-спектр комплекса а-хедерина и L-гистидина (KBr, v, см-1): ~3400-3300 (ОН, NH), 2910 (СН), 2845 (СН), 1980 (NH3+), 1670 (аминокислотная полоса 1 -NH3+), 1615 (СОО), 1550 (колебания кольца, аминокислотная полоса 2 - NH3), 1440 (колебания кольца), 1390 (СОО), 1110 (С-О-С, С-ОН), 1035 (С-О-С, С-ОН), 840 (СН), 520 (NH3).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

а-Хедерин выделяли из плющей крымского Hedera taurica Carr. и канарского Hedera canariensis Willd. Сухие листья плюща после измельчения обезжиривали смесью хлороформа и бензола. Гликозиды экстрагировали 90 % водным изопропиловым спиртом. Полученную сумму экстрактных веществ разделяли на SiO2 при элюировании смесью хлороформ - этанол, насыщенной водой. Дополнительную очистку и хроматографическое разделение тритерпеновых гликозидов выполнили на силикагеле «Silpearl». Комплекс аминокислот и а-хедерина получали путем смешивания эквимолярных количеств веществ. Взаимодействие аминокислот с а-хедерином подтверждали данными ИК-спектроскопии.

30

H2N

Asp

Asn

His

В ИК-спектре тритерпенового гликозида а-хедерина найдены сигналы ионизированной группы СООН агликона, ассоциированных ОН-групп углеводных остатков и колебания СН-связей. Полоса поглощения тризамещенной двойной связи хедерагенина перекрыта интенсивным пиком поглощения СО-группы [16].

о

о

о

Спектры аминокислот содержат сигналы, характерные для цвиттер-ионной формы аминокислот [16 - 19]: множество полос поглощения до 2000 см-1 (валентные колебания ЧН3), комбинационная полоса около 2000 (асимметричные деформационные и крутильные колебания ЧН3 ), аминокислотные полосы 1 и 2 (асимметричные и симметричные деформационные колебания ЧН3 ), симметричные и асимметричные валентные колебания СОО-.

При образовании комплекса гликозида и гистидина в ИК-спектре наблюдается уменьшение частот поглощения симметричных валентных колебаний групп СОО-. Так, для гликозида смещение составляет -20 см-1, а для аминокислоты —10 см-1. Также изменяется и положение полос поглощения асимметричных валентных колебаний этих групп. Комбинационная полоса ЧН3 в спектре комплекса сместилась до 1980 см-1. Такие изменения спектральных данных можно объяснить электростатическими взаимодействиями цвиттер-ионной формы гистидина и карбоксилата гликозида.

В ИК-спектре комплекса аспарагина и гликозида полосы поглощения, характерные для первичного амида, имеют низкие значения (3380 и 3190 см-1), что соответствует связанной аминогруппе в СО-ЧН2 [16]. При этом частоты поглощения в спектре индивидуальной аминокислоты соответствуют свободной амидогруппе [16]. Очевидно, это указывает на участие амидогруппы аспарагина в образовании дополнительных водородных связей с ОН-группами а-хедерина в комплексе. Кроме того, полоса поглощения ОН-групп гликозида в комплексе смещается в сторону меньших частот, и наблюдается смещение полосы Амид I на -10 см-1, что также свидетельствует об образовании межмолекулярных водородных связей с участием амидной ЧН2-группы аспарагина. Наоборот, ассоциация вызывает сдвиг полосы Амид II в сторону больших частот, что согласуется с литературными данными [16]. В комплексе аспарагин-гликозид это смещение составляет 40 см-1. При комплексообразовании также отмечено изменение частот поглощения групп СОО-.

В образовании комплекса аспарагиновой кислоты и гликозида участвуют группы СОО- агликона и ЧН3 аминокислоты, что подтверждается смещением аминокислотной полосы 2 в комплексе до 1505 см-1 и карбоксилата в область 16201590 см-1. Комбинационная полоса ЧН3+ в спектре сместилась до -1890 см-1. Положение полосы асимметричного валентного колебания р-карбоксильной группы СООН аминокислоты при комплексообразовании не изменяется. Ее поглощение найдено при 1670 см-1.

ВЫВОДЫ

1. Впервые получены комплексы тритерпенового гликозида а-хедерина с гистидином, аспарагином и аспарагиновой кислотой.

2. Комплексообразование а-хедерина с аминокислотами подтверждено данными спектроскопии ИК.

3. В межмолекулярном взаимодействии аминокислот и гликозида в основном участвуют ионизированная карбоксильная группа агликона хедерагенина и группа ЧН3 цвиттер-ионной формы аминокислоты.

4. Ассоциация аспарагина и гликозида дополнительно осуществляется за счет водородных связей.

Список литературы

1. Толстикова Т. Г. На пути к низкодозным лекарствам / Т. Г. Толстикова, А. Г. Толстиков, Г. А. Толстиков // Вестник РАН. - 2007. - Т. 77. - № 10. - С. 867-874.

2. Пилипенко В. В. Взаeмодiя стеро!дних глшозидгв з амшокислотами: дослщження методом плазменно-десорбцшно! мас-спектрометрп / В. В. Пилипенко, С. О. Аксьонов, О. М. Калшкевич [и др.] // Биополимеры и клетка. - 2000. - Т. 16/ - N° 3. - С. 212-219.

3. Pilipenko V. V. Mass spectrometry study of plant steroid glycosides and their interactions with biomolecules / V. V. Pilipenko, L. F. Sukhodub // Биополимеры и клетка. - 2002. - Т. 18. - № 2. - С. 139-141.

4. Pilipenko V. V. Complexation of steroid glycosides with amino acids, nucleosides and adenosines-monophosphate / V. V. Pilipenko, L. F. Sukhodub, S. A. Bobeyko [et al] // Book of abstracts international conf. on saponins "Phytochemistry & application of plant saponins". - Pulawy (Poland). - 2004. - P. 39.

5. Яковишин Л. А. Молекулярный комплекс тритерпенового гликозида а-хедерина с силденафилом (виагрой) / Л. А. Яковишин, М. А. Рубинсон, А. Л. Кузнецова [и др.] // Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского. Сер. «Биология, химия». - 2006.

- Т. 19 (58).- № 1.- С. 179-182.

6. Яковишин Л. А. Влияние тритерпеновых гликозидов и их комплексов с холестерином и аминокислотами на рыб Brachydanio rerio / Л. А. Яковишин, Е. А. Базюра, В. А. Ертахова [и др.]. // Природничий альманах. Сер. «Бюлопчш науки». - 2006. - Вип. 8. - С. 329-335.

7. Яковшин Л. О. Вплив тритерпенових ram^^is та 1х комплекмв на молюсюв / Л. О. Яковшин, В. А. Сртахова, К. А. Базюра // Ukrainica Bioorganica Acta. - 2006. - Т. 4. - № 2. - С. 22-26.

8. Hostettmann K. Saponins / K. Hostettmann, A. Marston. - Cambrige: Cambrige University Press. - 1995.

- 548 p.

9. Деканосидзе Г. Е. Биологическая роль, распространение и химическое строение тритерпеновых гликозидов / Г. Е. Деканосидзе, В. Я. Чирва, Т. В. Сергиенко. - Тбилиси: Мецниереба, 1984. - 349 с.

10. Зузук Б. М. Плющ вьющийся Hedera helix L. / Б. М. Зузук, Р. В. Куцик, Л. И. Зузук // Провизор. -2003.- № 12.- С. 13-14.

11. Яковишин Л. А. Комплекс тритерпеновых гликозидов лекарственного препарата Hedelix / Л. А. Яковишин, В. И. Гришковец // Химия природ. соедин. - 2003. - № 5. - С. 417-418.

12. Яковишин Л. А. Исследование тритерпеновых гликозидов лекарственного препарата проспан / Л. А. Яковишин, М. А. Вожжова, А. Л. Кузнецова [и др.] // Журнал орг. и фарм. химии. - 2005. - Т. 3, вып. 1 (9). - С. 57-59.

13. Шашков А. С. Тритерпеновые гликозиды Hedera taurica I. Строение таурозида Е из листьев Hedera taurica / А. С. Шашков, В. И. Гришковец, А. А. Лолойко [и др.] //Химия природ. соедин. - 1987. -№ 3.- С. 363-366.

14. Гришковец В. И. Тритерпеновые гликозиды Hedera canariensis I. Строение гликозидов L-A, L-Bb L-B2, L-C, L-D, L-Eb L-Gb L-G2, L-G3, L-G4, L-Hb L-H2 и L-Ij из листьев Hedera canariensis / В. И. Гришковец, Д. Ю. Сидоров, Л. А. Яковишин //Химия природ. соедин. - 1996. - № 3. - С. 377-383.

15. Яковишин Л. А. Детектирующие реагенты для тсх тритерпеновых гликозидов / Л. А. Яковишин // Химия природ. Соедин. - 2003. - № 5. - С. 419-420.

16. Казицына Л. А. Применение УФ-, ИК-, ЯМР- и масс-спектроскопии в органической химии / Л. А. Казицына, Н. Б. Куплетская. - М.: Изд-во МГУ, 1979. - 240 с.

17. Смит А. Прикладная ИК-спектроскопия / А. Смит. - М.: Мир, 1982. - 328 с.

18. Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений / К. Наканиси. - М.: Мир, 1965.- 216 с.

19. Физико-химические методы исследования в органической и биологической химии / [Паперно Т. Я., Поздняков В. П., Смирнова А. А., Елагин Л.М.]. - М.: Просвещение, 1977. - 176 с.

Яковшин Л.О., Гришковець В.1., Рубтсон М.А., Корж О.М. Комплексоутворення тритерпенового глжозиду а-хедерину з гвдрофшьними протешогеними амшокислотами // Вчеш записки Таврiйського нацiонального ушверситету îm. В.1. Вернадського. Сер1я „Бюлопя, xîmîm". - 2009. - Т.22 (61). - № 1. -.С. 208-213.

В статт описано одержання комплексгв тритерпенового глжозиду а-хедерину з гiдрофiльними протешогеними амшокислотами (аспарагшом, аспарагiновою кислотою та пстидином). Комплексоутворення пiдтверджено даними iч-спектроскопiï.

Ключовi слова: молекулярний комплекс, тритерпеида глшозиди, а-хедерин, iч-спектроскопiя, амшокислоти.

Yakovishin L.A., Grishkovets V.I., Rubinson M.A., Korzh E.N. The complex's formation of triterpene glycoside а-hederine with hydrophilic proteinogenous amino acids // Uchenye zapiski Tavricheskogo Natsionalnogo Universiteta im. V. I. Vernadskogo. Series «Biology, chemistry». - 2009. - V.22 (61). - №1.-P. 208-213.

In this paper the obtaining complexes of triterpene glycoside а-hederine with hydrophilic proteinogenous amino acids (asparagine, aspartic acids and histidine) is described. The complex's formation is confirmed by IR-spectroscopy.

Keywords: molecular complex, triterpene glycosides, а-hederine, IR-spectroscopy, amino acids.

Поступила в редакцию 18.04.2009 г.