Молекулярное моделирование и практическое подтверждение новых видов биологического действия компонентов дереворазрушающих базидиомицетов

НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В ИССЛЕДОВАНИЯХ СВОЙСТВ БИОЛОГИЧЕСКИХ ХИМИЧЕСКИХ СТРУКТУР

УДК 577.2:576.32/36

МОЛЕКУЛЯРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

НОВЫХ ВИДОВ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ КОМПОНЕНТОВ ДЕРЕВОРАЗРУШАЮЩИХ БАЗИДИОМИЦЕТОВ

А. Ю. Айрапстова, Н. П. Вотпнцсв, А. В. Погрсбняк, К. А. Айрапстова

Пятигорская государственная фармацевтическая академия

Определены свойства агарициновой кислоты с использованием разработанного математического алгоритма прогнозирования физико-химических свойств и биологической активности органических молекул.

Ключевые слова: компьютерный алгоритм, прогнозирование биологической активности, лекарственное вещество.

Виртуальный скрининг и, в частности, аддитивные математические методы прогноза биологической активности, являются неотъемлемой частью стратегии высокоэффективного скрининга как средства для определения структур новых потенциальных лекарств.

Возросшая сложность компьютерных алгоритмов и оценочных функций, доступность мощных вычислительных ресурсов и возможность своевременного определения структур целевых молекул обеспечили беспрецендентные возможности для этих технологий.

Комбинаторная химия и геномика создали богатую среду органических молекул и фармакологических мишеней. С другой стороны, даже современные достижения в области автоматизации решения задач, аналитическая чувствительность и миниатюризация, применяемые для высокопроизводительного скрининга больших химических библиотек, оказываются недостаточными для удовлетворения нужд химической и фармацевтической индустрии. В силу последнего обстоятельства поддержка программ виртуального скрининга стала одним из важных аспектов деятельности крупных химико-фармацевтических компаний.

В настоящее время в нашей стране достаточно интенсивно развивается медицинская химия, что свидетельствует о заинтересованности ведущих исследователей Российской Федерации во внедрении компьютерных технологий в практическую область разработки лекарств и преодолении тем самым отставания, наметившегося в 90-х годах XX в.

Следует отметить, что коммерчески доступные зарубежные компьютерные программы име-

ют две особенности, ограничивающие или исключающие возможность их применения отечественными химиками и фармацевтами,— закрытая архитектура и высокая стоимость владения. Аналогичные разработки зарубежных фармацевтических концернов, будучи корпоративной собственностью, публикации часто не подлежат.

В 2001—2003 гг. нами разработан новый универсальный математический алгоритм прогнозирования физико-химических свойств и биологической активности органических молекул, не имеющий отечественных или зарубежных аналогов.-Это система прогнозирования свойств и биологической активности органических молекул, основанная на многомерном анализе физико-химических дескрипторов с привлечением методов молекулярной механики, квантовой химии, молекулярной динамики, кластерного анализа и потенциальных функций.

Настоящая работа посвящена изучению свойств агарициновой кислоты, основного вещества гриба Fomitopsis officinalis (лиственничная губка), вышеописанными методами.

Для разработки оптимальных условий выделения агарициновой кислоты получали липид-ные фракции с использованием различных экст-рагентов и варьированием условий экстракции. Оптимальным оказалось выделение агарицино-вой кислоты методом исчерпывающей экстракции в аппарате Сосклета смесью «этанол-хлороформ» (1:2).

Подлинность выделенной агарициновой кислоты подтверждена методами №-ЯМР (Varian UNITY-300) и ИК — спектроскопии.

С учетом широкого спектра биологической активности агарициновой кислоты был проведен прогноз биологической активности вышеописанными методами.

Прогноз по программе PASS указал на возможность использования данного вещества в качестве М-холиномиметика, средства для лечения бронхитов, желчегонного средства, противоязвенного, гипогликемического агента, регулятора метаболизма жиров.

Изучение гипогликемической активности экстракта проводили на модели аллоксанового диабета. В результате эксперимента установлено, что выделенное вещество обладает выраженной гипо-гликемической активностью.

Изучение желчегонной активности показало желчегонное действие при многократном введении в дозе 500 мг/кг.

Установлено, что профилактическое введение агарициновой кислоты оказывает антиульце-рогенную активность на геликобактерподобной модели язвообразования.

Полученные результаты свидетельствуют о высоком потенциале агарициновой кислоты и прочих продуктов трутовика в качестве перспективных желчегонных и гастропротекторных препаратов, а также подтверждают высокую эффективность виртуального (компьютерного) скрининга и его преимущества перед традиционными методами.

Разработанный нами компьютерный алгоритм прогнозирования биологической активности органических молекул, основанный на многомерном анализе квантово-химических дескрипторов молекул индивидуальных лекарственных веществ, позиционируется как средство априорного описания фармакологического действия соединений, обладающих средней или высокой фармацевтической новизной.

УДК 615.243.3:615.451.13:615.272.4:54

АНТИОКСИДАНТНАЯ И ГЕПАТОПРОТЕКТОРНАЯ АКТИВНОСТЬ НОВЫХ ПРОИЗВОДНЫХ БЕТУЛОНОВОЙ КИСЛОТЫ

Д. С. Баев, И. В. Сорокина, Т. Г. Толстикова, Н. А. Жукова, О. Б. Казакова*

Новосибирский институт органической химии,

Институт органической химии УрО РАН*

Выявлена биологическая активность новых производных бетулоновой кислоты с использованием программы PASS.

Ключевые слова: бетулоновая кислота, антиок-сидантная активность, гепатопротекторная активность.

Существенным недостатком цитостатической полихимиотерапии является ограниченная избирательность в отношении опухолевых клеток и связанная с этим высокая общая токсичность. В связи с этим актуальным является поиск высокоэффективных корректоров побочных эффектов цито-статической терапии. Гепатобилиарная система является уязвимой для повреждающего действия цитостатиков. Поэтому коррекция полихимиотерапии гепатопротекторными и антиоксидантными средствами повышает ее переносимость.

С целью поиска новых корректоров цитостатической терапии были исследованы 24 впервые синтезированных соединений ряда лупана. Предварительно было проведено прогнозирование спектра биологической активности этих соединений с помощью программы PASS. Выявлена группа азотосодержащих производных бетулоновой кислоты с теоретически высокой антиоксидантной и гепатопротекторной активностью: 3-оксим бетуло-

новой кислоты (ОБК), 3р,28-ди-0-никотинат бету-лина (ДНБ), метиловый эфир 3-семикарбазон-бе-тулоновой кислоты (СБК), 3-оксо-28-(0'-метил-.-изолейцино)-карбонил-28-луп-20(29)-ен (АБК). Результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1 Вероятность прогнозируемого фармакологического эффекта

Соединение Антиоксидантная Гепатопротекторная

активность (ра)* активность (ра)*

ОБК 0,595 0,625

ДНБ 0,706 0,717

СБК 0,548 0,603

АБК 0,524 0,567

ра — вероятность наличия активности.

Экспериментальная оценка антиоксидантно-го и гепатопротекторного действия агентов проводилась на модели токсического СС14-гепатита. Соединения вводили внутрижелудочно в дозе 100 мг/кг. Контрольные животные получали воду, группа сравнения — антиоксидант дигидроквер-цетин (ДКВ) в дозе 100 мг/кг. Токсический гепатит вызывали у всех животных путем внутрижелу-дочного введения 25%-го масляного раствора че-тыреххлористого углерода в объеме 0,1 мл на 10 г массы тела через час после введения агентов. Через сутки в сыворотке крови определяли активность ферментов аланинаминотрансферазы (АЛТ), аспартатаминотрансферазы (АСТ), щелочной фосфатазы (ЩФ) и концентрацию малонового диальдегида (МДА). Данные представлены в табл. 2.

Таблица 2 Биохимические показатели сыворотки крови

ГРУппа АЛТ, МЕ/л АСТ, МЕ/л ЩФ, МЕ/л МДА, мкмоль/л

Контроль 435,83±74,85 722,29±102,06 786,50±46,21 3,10±0,79

ДКВ 228,83±25,86* 469,33±70,11* 523,43±73,06* 1,93±0,21*

ОБК 384,78±14,85 698,13±31,71 370,71±34,42* 1,82±0,11**

ДНБ 342,13±87,99 572,14±102,10 812,43±58,72 2,26±0,29*

СБК 466,40±45,95 541,40±83,65* 983,20±114,04 2,17±0,29

АБК 211,29±28,98* 361,57±62,15* 731,17±86,62 2,85±0,07

* р > 0,05;

** р < 0,001 по сравнению с контролем.

Установлено, что антиоксидантный эффект ОБК, ДНБ и СБК сравним с эффектом ДКВ. Ан-тиоксидантная активность АБК в 1,5 раза ниже, чем у референс-препарата, однако данный агент проявляет выраженное антицитолитическое действие, существенно снижая активность трансами-наз. Следует также отметить значимый антихоле-стазный эффект у ОБК. Таким образом, в ряду новых производных бетулоновой кислоты выявлены следующие перспективные соединения: ОБК (антиоксидант с антихолестазными свойствами), ДНБ (антиоксидант) и АБК (эффективный гепа-топротектор).