Շնորհակալություն nature.com կայք այցելելու համար: Ձեր օգտագործած դիտարկիչի տարբերակն ունի CSS-ի սահմանափակ աջակցություն: Լավագույն փորձի համար խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել դիտարկիչի վերջին տարբերակը (կամ անջատել համատեղելիության ռեժիմը Internet Explorer-ում): Բացի այդ, շարունակական աջակցությունն ապահովելու համար այս կայքը չի ներառի ոճեր կամ JavaScript:
Սինթոն 3-(անտրացեն-9-իլ)-2-ցիանոակրիլոյլ քլորիդ 4-ը սինթեզվել և օգտագործվել է տարբեր բարձր ակտիվության հետերոցիկլիկ միացությունների սինթեզման համար՝ տարբեր ազոտային նուկլեոֆիլների հետ ռեակցիայի միջոցով: Յուրաքանչյուր սինթեզված հետերոցիկլիկ միացության կառուցվածքը մանրակրկիտ բնութագրվել է սպեկտրոսկոպիկ և տարրական վերլուծության միջոցով: Տասը նոր հետերոցիկլիկ միացություններից ցույց են տվել խրախուսական արդյունավետություն բազմադեղորայքակայուն մանրէների (MRSA) դեմ: Դրանց թվում՝ 6, 7, 10, 13b և 14 միացությունները ցուցաբերել են ամենաբարձր հակաբակտերիալ ակտիվություն՝ մոտ 4 սմ-ի արգելակման գոտիներով: Այնուամենայնիվ, մոլեկուլային դոկինգի ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ միացություններն ունեն տարբեր կապման կապակցություններ պենիցիլին-կապող սպիտակուց 2a-ի (PBP2a) հետ, որը MRSA դիմադրության հիմնական թիրախ է: Որոշ միացություններ, ինչպիսիք են 7, 10 և 14-ը, ցույց են տվել ավելի բարձր կապման կապակցություն և փոխազդեցության կայունություն PBP2a-ի ակտիվ կենտրոնում՝ համեմատած համատեղ բյուրեղացված քինազոլինոն լիգանդի հետ: Ի տարբերություն դրա, 6 և 13b միացությունները ունեին ավելի ցածր դոկինգի միավորներ, բայց դեռևս ցուցաբերում էին նշանակալի հակաբակտերիալ ակտիվություն, ընդ որում՝ 6-րդ միացությունն ուներ ամենացածր MIC (9.7 մկգ/100 մկլ) և MBC (78.125 մկգ/100 մկլ) արժեքները: Դոկինգի վերլուծությունը բացահայտեց հիմնական փոխազդեցությունները, ներառյալ ջրածնային կապը և π-ստեկինգը, մասնավորապես այնպիսի մնացորդների հետ, ինչպիսիք են Lys 273-ը, Lys 316-ը և Arg 298-ը, որոնք նույնականացվել են որպես PBP2a-ի բյուրեղային կառուցվածքում համատեղ բյուրեղացված լիգանդի հետ փոխազդող: Այս մնացորդները կարևոր են PBP2a-ի ֆերմենտատիվ ակտիվության համար: Այս արդյունքները ենթադրում են, որ սինթեզված միացությունները կարող են ծառայել որպես խոստումնալից MRSA-ի դեմ դեղամիջոցներ, ինչը ընդգծում է մոլեկուլային դոկինգի և կենսափորձերի համատեղման կարևորությունը՝ արդյունավետ թերապևտիկ թեկնածուներ հայտնաբերելու համար:
Այս դարի առաջին մի քանի տարիներին հետազոտական ​​ջանքերը հիմնականում կենտրոնացած էին մի քանի նորարարական հետերոցիկլիկ համակարգերի սինթեզի համար նոր, պարզ ընթացակարգերի և մեթոդների մշակման վրա՝ օգտագործելով հեշտությամբ հասանելի մեկնարկային նյութեր՝ հակամանրէային ակտիվությամբ։
Ակրիլոնիտրիլային մասնիկները համարվում են կարևոր մեկնարկային նյութեր բազմաթիվ ուշագրավ հետերոցիկլիկ համակարգերի սինթեզի համար, քանի որ դրանք բարձր ռեակտիվ միացություններ են: Ավելին, 2-ցիանոակրիլոյլ քլորիդի ածանցյալները վերջին տարիներին լայնորեն օգտագործվել են դեղաբանական կիրառությունների ոլորտում կենսական նշանակություն ունեցող արտադրանքի մշակման և սինթեզի համար, ինչպիսիք են դեղերի միջանկյալ նյութերը1,2,3, հակաՄԻԱՎ-ի, հակավիրուսային, հակաքաղցկեղային, հակաբակտերիալ, հակադեպրեսանտ և հակաօքսիդանտային միջոցների նախորդները4,5,6,7,8,9,10: Վերջերս անտրացենի և դրա ածանցյալների կենսաբանական արդյունավետությունը, ներառյալ դրանց հակաբիոտիկ, հակաքաղցկեղային11,12, հակաբակտերիալ13,14,15 և միջատասպան հատկությունները16,17, մեծ ուշադրություն են գրավել18,19,20,21: Ակրիլոնիտրիլ և անտրացենային մասնիկներ պարունակող հակամանրէային միացությունները ներկայացված են նկար 1-ում և 2-ում:
Առողջապահության համաշխարհային կազմակերպության (ԱՀԿ) (2021) տվյալներով, հակամանրէային դեղամիջոցների նկատմամբ կայունությունը (ՀԴԴ) գլոբալ սպառնալիք է առողջության և զարգացման համար22,23,24,25: Հիվանդները չեն կարող բուժվել, ինչը հանգեցնում է հիվանդանոցային ավելի երկար մնալու և ավելի թանկ դեղերի անհրաժեշտության, ինչպես նաև մահացության և հաշմանդամության աճի: Արդյունավետ հակամանրէային դեղամիջոցների բացակայությունը հաճախ հանգեցնում է տարբեր վարակների բուժման անհաջողության, հատկապես քիմիաթերապիայի և խոշոր վիրահատությունների ժամանակ:
Առողջապահության համաշխարհային կազմակերպության 2024 թվականի զեկույցի համաձայն՝ մեթիցիլին-ռեզիստենտ Staphylococcus aureus-ը (MRSA) և E. coli-ն ներառված են առաջնահերթ հարուցիչների ցանկում: Երկու մանրէներն էլ դիմացկուն են բազմաթիվ հակաբիոտիկների նկատմամբ, ուստի դրանք ներկայացնում են վարակներ, որոնք դժվար է բուժել և վերահսկել, և այս խնդիրը լուծելու համար անհրաժեշտ է մշակել նոր և արդյունավետ հակամանրէային միացություններ: Անտրացենը և դրա ածանցյալները հայտնի հակամանրէային միջոցներ են, որոնք կարող են ազդել ինչպես գրամ-դրական, այնպես էլ գրամ-բացասական մանրէների վրա: Այս ուսումնասիրության նպատակն է սինթեզել նոր ածանցյալ, որը կարող է պայքարել առողջության համար վտանգավոր այս հարուցիչների դեմ:
Առողջապահության համաշխարհային կազմակերպությունը (ԱՀԿ) հաղորդում է, որ շատ մանրէային հարուցիչներ դիմացկուն են բազմաթիվ հակաբիոտիկների նկատմամբ, այդ թվում՝ մեթիցիլին-ռեզիստենտ ոսկեգույն ստաֆիլոկոկի (MRSA), որը վարակի տարածված պատճառ է համայնքում և առողջապահական հաստատություններում: MRSA վարակ ունեցող հիվանդների մահացության մակարդակը 64%-ով ավելի բարձր է, քան դեղորայքի նկատմամբ զգայուն վարակ ունեցողների մոտ: Բացի այդ, E. coli-ն համաշխարհային ռիսկ է ներկայացնում, քանի որ կարբապենեմ-ռեզիստենտ Enterobacteriaceae-ի (այսինքն՝ E. coli) դեմ պաշտպանության վերջին գիծը կոլիստինն է, սակայն վերջերս մի քանի երկրներում գրանցվել են կոլիստին-ռեզիստենտ մանրէներ: 22,23,24,25
Հետևաբար, համաձայն Առողջապահության համաշխարհային կազմակերպության հակամանրէային կայունության դեմ գլոբալ գործողությունների ծրագրի26, անհրաժեշտ է անհապաղ հայտնաբերել և սինթեզել նոր հակամանրէային միջոցներ: Անտրացենի և ակրիլոնիտրիլի մեծ ներուժը որպես հակաբակտերիալ27, հակասնկային28, հակաքաղցկեղային29 և հակաօքսիդանտային30 միջոցներ ընդգծվել է բազմաթիվ հրապարակված հոդվածներում: Այս առումով, կարելի է ասել, որ այս ածանցյալները լավ թեկնածուներ են մեթիցիլին-ռեզիստենտ Staphylococcus aureus (MRSA)-ի դեմ օգտագործելու համար:
Նախորդ գրականության վերանայումները մեզ դրդեցին սինթեզել նոր ածանցյալներ այս դասերում: Հետևաբար, ներկայիս ուսումնասիրության նպատակն էր մշակել անտրացեն և ակրիլոնիտրիլային մասնիկներ պարունակող նոր հետերոցիկլիկ համակարգեր, գնահատել դրանց հակամանրէային և հակաբակտերիալ արդյունավետությունը և ուսումնասիրել դրանց պոտենցիալ կապող փոխազդեցությունները պենիցիլին-կապող սպիտակուց 2a-ի (PBP2a) հետ՝ մոլեկուլային դոկինգի միջոցով: Նախորդ ուսումնասիրությունների վրա հիմնվելով՝ ներկայիս ուսումնասիրությունը շարունակեց հետերոցիկլիկ համակարգերի սինթեզը, կենսաբանական գնահատումը և հաշվողական վերլուծությունը՝ խոստումնալից հակամեթիցիլին-ռեզիստենտ Staphylococcus aureus (MRSA) նյութերը բացահայտելու համար, որոնք ունեն PBP2a-ի հզոր արգելակող ակտիվություն31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49:
Մեր ներկայիս հետազոտությունը կենտրոնացած է անտրացեն և ակրիլոնիտրիլային մասնիկներ պարունակող նոր հետերոցիկլիկ միացությունների սինթեզի և հակամանրէային գնահատման վրա: 3-(անտրացեն-9-իլ)-2-ցիանոակրիլոյլ քլորիդ 4-ը պատրաստվել և օգտագործվել է որպես շինանյութ նոր հետերոցիկլիկ համակարգերի կառուցման համար:
Միացություն 4-ի կառուցվածքը որոշվել է սպեկտրալ տվյալների միջոցով: 1H-NMR սպեկտրը ցույց է տվել CH=-ի առկայությունը 9.26 ppm-ում, IR սպեկտրը ցույց է տվել կարբոնիլային խմբի առկայությունը 1737 սմ−1-ում և ցիանո խմբի առկայությունը 2224 սմ−1-ում, իսկ 13CNMR սպեկտրը նույնպես հաստատել է առաջարկվող կառուցվածքը (տե՛ս փորձարարական բաժինը):
3-(անտրացեն-9-իլ)-2-ցիանոակրիլոյլ քլորիդի 4-ի սինթեզը իրականացվել է 250, 41, 42, 53 արոմատիկ խմբերի հիդրոլիզի միջոցով էթանոլային նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթով (10%)՝ ստանալով 354, 45, 56 թթուները, որոնք այնուհետև մշակվել են թիոնիլ քլորիդով ջրային բաղնիքի վրա՝ ստանալով ակրիլոյլ քլորիդի ածանցյալ 4-ը բարձր ելքով (88.5%), ինչպես ցույց է տրված նկար 3-ում:
Ակնկալվող հակաբակտերիալ արդյունավետությամբ նոր հետերոցիկլիկ միացություններ ստեղծելու համար իրականացվել է ացիլ քլորիդ 4-ի ռեակցիան տարբեր դինուկլեոֆիլների հետ։
Թթվային քլորիդ 4-ը մեկ ժամ մշակվել է հիդրազինի հիդրատով 0° ջերմաստիճանում: Դժբախտաբար, պիրազոլոն 5-ը չի ստացվել: Արդյունքում ստացված նյութը ակրիլամիդի ածանցյալ է, որի կառուցվածքը հաստատվել է սպեկտրալ տվյալներով: Դրա ինֆրակարմիր սպեկտրը ցույց է տվել C=O կլանման գոտիներ 1720 սմ−1-ում, C≡N 2228 սմ−1-ում և NH 3424 սմ−1-ում: 1H-NMR սպեկտրը ցույց է տվել օլեֆինային պրոտոնների և NH պրոտոնների փոխանակման սինգլետային ազդանշան 9.3 ppm-ում (տե՛ս փորձարարական բաժինը):
Երկու մոլ թթվային քլորիդ 4-ը ռեակցիայի մեջ մտավ ֆենիլհիդրազինի մեկ մոլ՝ ստանալով N-ֆենիլակրիլոյլհիդրազինի ածանցյալ 7-ը՝ լավ ելքով (77%) (Նկար 5): 7-ի կառուցվածքը հաստատվեց ինֆրակարմիր սպեկտրոսկոպիայի տվյալներով, որոնք ցույց տվեցին երկու C=O խմբերի կլանումը 1691 և 1671 սմ−1-ում, CN խմբի կլանումը 2222 սմ−1-ում և NH խմբի կլանումը 3245 սմ−1-ում, իսկ դրա 1H-NMR սպեկտրը ցույց տվեց CH խումբ 9.15 և 8.81 ppm-ում և NH պրոտոն 10.88 ppm-ում (տե՛ս փորձարարական բաժինը):
Այս ուսումնասիրության մեջ ուսումնասիրվել է ացիլ քլորիդ 4-ի ռեակցիան 1,3-դինուկլեոֆիլների հետ: Ացիլ քլորիդ 4-ի մշակումը 2-ամինոպիրիդինով 1,4-դիօքսանում՝ TEA-ն որպես հիմք ընդունելով սենյակային ջերմաստիճանում, տվել է ակրիլամիդային ածանցյալ 8-ը (Նկար 5), որի կառուցվածքը նույնականացվել է սպեկտրալ տվյալների միջոցով: ԻԿ սպեկտրները ցույց են տվել ցիանոյի ձգման կլանման գոտիներ 2222 սմ−1-ում, NH-ը՝ 3148 սմ−1-ում և կարբոնիլը՝ 1665 սմ−1-ում: 1H NMR սպեկտրները հաստատել են օլեֆինային պրոտոնների առկայությունը 9.14 ppm-ում (տե՛ս փորձարարական բաժինը):
Միացություն 4-ը փոխազդում է թիոմիզանյութի հետ՝ առաջացնելով պիրիմիդինեթիոն 9. միացություն 4-ը փոխազդում է թիոսեմիկարբազիդի հետ՝ առաջացնելով թիոպիրազոլի ածանցյալ 10 (Նկար 5): Միացություններ 9-ի և 10-ի կառուցվածքները հաստատվել են սպեկտրալ և տարրական վերլուծությամբ (տե՛ս փորձարարական բաժինը):
Տետրազին-3-թիոլ 11-ը ստացվել է միացություն 4-ի և թիոկարբազիդի՝ որպես 1,4-դինուկլեոֆիլի փոխազդեցությամբ (Նկար 5), և դրա կառուցվածքը հաստատվել է սպեկտրոսկոպիայի և տարրական վերլուծության միջոցով: Ինֆրակարմիր սպեկտրում C=N կապը հայտնվել է 1619 սմ−1-ում: Միևնույն ժամանակ, դրա 1H-NMR սպեկտրը պահպանել է արոմատիկ պրոտոնների բազմաթիթեղային ազդանշանները 7.78–8.66 ppm-ում և SH պրոտոնների՝ 3.31 ppm-ում (տե՛ս փորձարարական բաժինը):
Ակրիլոյիլ քլորիդ 4-ը ռեակցիայի մեջ է մտնում 1,2-դիամինոբենզոլի, 2-ամինոթիոֆենոլի, անթրանիլիկ թթվի, 1,2-դիամինոէթանի և էթանոլամինի հետ՝ որպես 1,4-դինուկլեոֆիլներ՝ առաջացնելով նոր հետերոցիկլիկ համակարգեր (13–16):
Այս նոր սինթեզված միացությունների կառուցվածքները հաստատվել են սպեկտրալ և տարրական վերլուծությամբ (տե՛ս փորձարարական բաժինը): 2-հիդրօքսիֆենիլակրիլամիդի ածանցյալ 17-ը ստացվել է 2-ամինոֆենոլի հետ ռեակցիայի միջոցով՝ որպես դինուկլեոֆիլ (Նկար 6), և դրա կառուցվածքը հաստատվել է սպեկտրալ և տարրական վերլուծությամբ: Միացություն 17-ի ինֆրակարմիր սպեկտրը ցույց է տվել, որ C=O և C≡N ազդանշանները հայտնվել են համապատասխանաբար 1681 և 2226 սմ−1-ում: Միևնույն ժամանակ, դրա 1H-NMR սպեկտրը պահպանել է օլեֆինային պրոտոնի սինգլետային ազդանշանը 9.19 ppm-ում, իսկ OH պրոտոնը՝ 9.82 ppm-ում (տե՛ս փորձարարական բաժինը):
Սենյակային ջերմաստիճանում թթվային քլորիդի 4-ի ռեակցիան մեկ նուկլեոֆիլի (օրինակ՝ էթիլամին, 4-տոլուիդին և 4-մեթօքսիանիլինի) հետ դիօքսանում որպես լուծիչ և TEA-ում՝ որպես կատալիզատոր, տվեց կանաչ բյուրեղային ակրիլամիդի ածանցյալներ 18, 19a և 19b: 18, 19a և 19b միացությունների տարրական և սպեկտրալ տվյալները հաստատեցին այս ածանցյալների կառուցվածքները (տե՛ս փորձարարական բաժինը) (Նկար 7):
Տարբեր սինթետիկ միացությունների հակամանրէային ակտիվության սկրինինգից հետո ստացվել են տարբեր արդյունքներ, ինչպես ցույց է տրված աղյուսակ 1-ում և նկար 8-ում (տե՛ս նկարի ֆայլը): Բոլոր փորձարկված միացությունները ցույց են տվել գրամ-դրական MRSA մանրէի դեմ արգելակման տարբեր աստիճաններ, մինչդեռ գրամ-բացասական Escherichia coli մանրէը ցույց է տվել լիակատար դիմադրողականություն բոլոր միացությունների նկատմամբ: Փորձարկված միացությունները կարելի է բաժանել երեք կատեգորիայի՝ հիմնվելով MRSA-ի դեմ արգելակման գոտու տրամագծի վրա: Առաջին կատեգորիան ամենաակտիվն էր և բաղկացած էր հինգ միացությունից (6, 7, 10, 13b և 14): Այս միացությունների արգելակման գոտու տրամագիծը մոտ 4 սմ էր. այս կատեգորիայի ամենաակտիվ միացությունները 6 և 13b միացություններն էին: Երկրորդ կատեգորիան չափավոր ակտիվ էր և բաղկացած էր ևս հինգ միացությունից (11, 13a, 15, 18 և 19a): Այս միացությունների արգելակման գոտին տատանվում էր 3.3-ից մինչև 3.65 սմ, որտեղ 11 միացությունը ցույց է տվել ամենամեծ արգելակման գոտին՝ 3.65 ± 0.1 սմ: Մյուս կողմից, վերջին խումբը պարունակում էր երեք միացություն (8, 17 և 19b), որոնք ունեին ամենացածր հակամանրէային ակտիվությունը (3 սմ-ից պակաս): Նկար 9-ը ցույց է տալիս տարբեր արգելակման գոտիների բաշխումը:
Փորձարկված միացությունների հակամանրէային ակտիվության հետագա ուսումնասիրությունը ներառել է յուրաքանչյուր միացության համար MIC-ի և MBC-ի որոշումը: Արդյունքները փոքր-ինչ տարբերվում էին (ինչպես ցույց է տրված 2-րդ, 3-րդ աղյուսակներում և 10-րդ նկարում (տե՛ս նկարի ֆայլը)), որտեղ 7, 11, 13a և 15 միացությունները, ըստ երևույթին, վերադասակարգվել են որպես լավագույն միացություններ: Դրանք ունեին նույն ամենացածր MIC և MBC արժեքները (39.06 մկգ/100 մկլ): Չնայած 7 և 8 միացություններն ունեին ավելի ցածր MIC արժեքներ (9.7 մկգ/100 մկլ), դրանց MBC արժեքները ավելի բարձր էին (78.125 մկգ/100 մկլ): Հետևաբար, դրանք համարվել են ավելի թույլ, քան նախկինում նշված միացությունները: Այնուամենայնիվ, այս վեց միացություններն ամենաարդյունավետն էին փորձարկվածներից, քանի որ դրանց MBC արժեքները ցածր էին 100 մկգ/100 մկլ-ից:
Միացությունները (10, 14, 18 և 19բ) պակաս ակտիվ էին մյուս փորձարկված միացությունների համեմատ, քանի որ դրանց MBC արժեքները տատանվում էին 156-ից մինչև 312 մկգ/100 մկլ: Մյուս կողմից, միացությունները (8, 17 և 19ա) ամենաքիչ խոստումնալիցն էին, քանի որ ունեին MBC-ի ամենաբարձր արժեքները (համապատասխանաբար՝ 625, 625 և 1250 մկգ/100 մկլ):
Վերջապես, աղյուսակ 3-ում ներկայացված հանդուրժողականության մակարդակների համաձայն, փորձարկված միացությունները կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի՝ կախված իրենց գործողության եղանակից. մանրէասպան ազդեցություն ունեցող միացություններ (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) և հակաբակտերիալ ազդեցություն ունեցող միացություններ (6, 13b, 14, 17, 19a): Դրանցից նախընտրելի են 7, 11, 13a և 15 միացությունները, որոնք ցուցաբերում են սպանող ակտիվություն շատ ցածր կոնցենտրացիայի դեպքում (39.06 մկգ/100 մկլ):
Փորձարկված տասներեք միացություններից տասը ցույց են տվել հակաբիոտիկակայուն մեթիցիլինակայուն Staphylococcus aureus (MRSA)-ի դեմ ներուժ: Հետևաբար, խորհուրդ է տրվում հետագա հետազոտություններ անցկացնել ավելի հակաբիոտիկակայուն հարուցիչների (հատկապես տեղային մեկուսացված պաթոգենների, որոնք ներառում են գրամ-դրական և գրամ-բացասական մանրէներ) և պաթոգեն խմորիչների հետ, ինչպես նաև յուրաքանչյուր միացության ցիտոտոքսիկ թեստավորում՝ դրա անվտանգությունը գնահատելու համար:
Մեթիցիլին-ռեզիստենտ Staphylococcus aureus (MRSA)-ում սինթեզված միացությունների՝ որպես պենիցիլին-կապող սպիտակուց 2a-ի (PBP2a) ինհիբիտորների ներուժը գնահատելու համար անցկացվել են մոլեկուլային դոկինգի ուսումնասիրություններ: PBP2a-ն մանրէային բջջային պատի կենսասինթեզի մեջ ներգրավված հիմնական ֆերմենտ է, և այս ֆերմենտի արգելակումը խանգարում է բջջային պատի ձևավորմանը, ինչը, ի վերջո, հանգեցնում է մանրէային լիզիսի և բջջային մահվան1: Դոկինգի արդյունքները ներկայացված են աղյուսակ 4-ում և ավելի մանրամասն նկարագրված են լրացուցիչ տվյալների ֆայլում, և արդյունքները ցույց են տալիս, որ մի քանի միացություններ ցուցաբերել են PBP2a-ի համար ուժեղ կապակցվածություն, մասնավորապես՝ ակտիվ կենտրոնի հիմնական մնացորդների, ինչպիսիք են Lys 273-ը, Lys 316-ը և Arg 298-ը, համար: Փոխազդեցությունները, ներառյալ ջրածնային կապը և π-ստեքինգը, շատ նման էին համատեղ բյուրեղացված քինազոլինոն լիգանդի (CCL) փոխազդեցություններին, ինչը ցույց է տալիս այս միացությունների՝ որպես հզոր ինհիբիտորների ներուժը:
Մոլեկուլային դոկինգի տվյալները, ինչպես նաև այլ հաշվողական պարամետրերը, հստակորեն ենթադրում են, որ PBP2a-ի արգելակումը այս միացությունների դիտարկված հակաբակտերիալ ակտիվության համար պատասխանատու հիմնական մեխանիզմն է: Դոկինգի միավորները և միջին քառակուսի շեղման (RMSD) արժեքները լրացուցիչ ցույց տվեցին կապման կապակցվածությունը և կայունությունը՝ հաստատելով այս վարկածը: Ինչպես ցույց է տրված աղյուսակ 4-ում, մինչդեռ մի քանի միացություններ ցուցաբերեցին լավ կապման կապակցվածություն, որոշ միացություններ (օրինակ՝ 7, 9, 10 և 14) ունեին ավելի բարձր դոկինգի միավորներ, քան համատեղ բյուրեղացված լիգանդը, ինչը ցույց է տալիս, որ դրանք կարող են ավելի ուժեղ փոխազդեցություններ ունենալ PBP2a-ի ակտիվ կենտրոնի մնացորդների հետ: Այնուամենայնիվ, ամենաակտիվ կենսաակտիվ միացությունները՝ 6 և 13b-ն, ցույց տվեցին մի փոքր ավելի ցածր դոկինգի միավորներ (համապատասխանաբար՝ -5.98 և -5.63)՝ համեմատած մյուս լիգանդների հետ: Սա ենթադրում է, որ չնայած դոկինգի միավորները կարող են օգտագործվել կապման կապակցվածությունը կանխատեսելու համար, այլ գործոններ (օրինակ՝ լիգանդի կայունությունը և մոլեկուլային փոխազդեցությունները կենսաբանական միջավայրում) նույնպես կարևոր դեր են խաղում հակաբակտերիալ ակտիվությունը որոշելու գործում: Հատկանշական է, որ բոլոր սինթեզված միացությունների RMSD արժեքները 2 Å-ից ցածր էին, ինչը հաստատում է, որ դրանց միացման դիրքերը կառուցվածքային առումով համապատասխանում են համատեղ բյուրեղացված լիգանդի կապման կոնֆորմացիային, ինչը լրացուցիչ հաստատում է դրանց ներուժը որպես հզոր PBP2a ինհիբիտորներ։
Չնայած դոկինգի միավորները և RMS արժեքները արժեքավոր կանխատեսումներ են տալիս, այս դոկինգի արդյունքների և հակամանրէային ակտիվության միջև փոխհարաբերությունը առաջին հայացքից միշտ չէ, որ պարզ է։ Չնայած PBP2a-ի արգելակումը հստակորեն հաստատվում է որպես հակամանրէային ակտիվության վրա ազդող հիմնական գործոն, մի շարք տարբերություններ ենթադրում են, որ այլ կենսաբանական հատկություններ նույնպես կարևոր դեր են խաղում։ 6 և 13b միացությունները ցուցաբերել են ամենաբարձր հակամանրէային ակտիվությունը՝ 4 սմ արգելակման գոտու տրամագծով և ամենացածր MIC (9.7 մկգ/100 մկլ) և MBC (78.125 մկգ/100 մկլ) արժեքներով, չնայած 7, 9, 10 և 14 միացությունների համեմատ ավելի ցածր դոկինգի միավորներին։ Սա ենթադրում է, որ չնայած PBP2a-ի արգելակումը նպաստում է հակամանրէային ակտիվությանը, այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են լուծելիությունը, կենսամատչելիությունը և բակտերիալ միջավայրում փոխազդեցության դինամիկան, նույնպես ազդում են ընդհանուր ակտիվության վրա։ Նկար 11-ը ցույց է տալիս դրանց դոկինգի դիրքերը, ինչը ցույց է տալիս, որ երկու միացություններն էլ, նույնիսկ համեմատաբար ցածր կապման միավորներով, դեռևս կարողանում են փոխազդել PBP2a-ի հիմնական մնացորդների հետ՝ հնարավոր է՝ կայունացնելով արգելակման համալիրը։ Սա ընդգծում է, որ չնայած մոլեկուլային դոկինգը կարևոր պատկերացում է տալիս PBP2a-ի արգելակման վերաբերյալ, այս միացությունների իրական հակամանրէային ազդեցությունները լիովին հասկանալու համար պետք է հաշվի առնել այլ կենսաբանական գործոններ։
PBP2a-ի բյուրեղային կառուցվածքը (PDB ID: 4CJN) օգտագործելով՝ կառուցվել են մեթիցիլին-ռեզիստենտ Staphylococcus aureus (MRSA)-ի պենիցիլին-կապող սպիտակուց 2a-ի (PBP2a) հետ կապված ամենաակտիվ 6 և 13b միացությունների 2D և 3D փոխազդեցության քարտեզներ։ Այս քարտեզները համեմատում են այս միացությունների փոխազդեցության օրինաչափությունները վերամիավորված համատեղ բյուրեղացված քինազոլինոնային լիգանդի (CCL) հետ՝ ընդգծելով հիմնական փոխազդեցությունները, ինչպիսիք են ջրածնային կապը, π-ստեքինգը և իոնային փոխազդեցությունները։
Նմանատիպ օրինաչափություն է նկատվել նաև 7-րդ միացության համար, որը ցույց է տվել համեմատաբար բարձր դոկինգի միավոր (-6.32) և նմանատիպ արգելակման գոտու տրամագիծ (3.9 սմ), ինչպես 10-րդ միացությունը: Այնուամենայնիվ, դրա MIC-ը (39.08 մկգ/100 մկլ) և MBC-ն (39.06 մկգ/100 մկլ) զգալիորեն ավելի բարձր էին, ինչը ցույց է տալիս, որ այն պահանջում է ավելի բարձր կոնցենտրացիաներ՝ հակաբակտերիալ ազդեցություն ցուցաբերելու համար: Սա ենթադրում է, որ չնայած 7-րդ միացությունը դոկինգի ուսումնասիրություններում ցուցաբերել է ուժեղ կապող կապունակություն, այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են կենսամատչելիությունը, բջջային կլանումը կամ այլ ֆիզիկաքիմիական հատկությունները, կարող են սահմանափակել դրա կենսաբանական արդյունավետությունը: Չնայած 7-րդ միացությունը ցուցաբերել է մանրէասպան հատկություններ, այն պակաս արդյունավետ է եղել մանրէների աճը զսպելու հարցում՝ համեմատած 6-րդ և 13բ միացությունների հետ:
Միացություն 10-ը ցույց տվեց ավելի զգալի տարբերություն՝ ամենաբարձր դոկինգի միավորով (-6.40), ինչը վկայում է PBP2a-ի հետ ուժեղ կապման կապակցության մասին: Այնուամենայնիվ, դրա արգելակման գոտու տրամագիծը (3.9 սմ) համեմատելի էր միացություն 7-ի հետ, իսկ դրա MBC-ն (312 մկգ/100 մկլ) զգալիորեն ավելի բարձր էր, քան միացություններ 6-ին, 7-ին և 13b-ինը՝ վկայելով ավելի թույլ մանրէասպան ակտիվության մասին: Սա ենթադրում է, որ դոկինգի լավ կանխատեսումներից անկախ, միացություն 10-ը պակաս արդյունավետ էր MRSA-ն ոչնչացնելու համար՝ այլ սահմանափակող գործոնների պատճառով, ինչպիսիք են լուծելիությունը, կայունությունը կամ բակտերիալ թաղանթի վատ թափանցելիությունը: Այս արդյունքները հաստատում են այն հասկացողությունը, որ չնայած PBP2a-ի արգելակումը կարևոր դեր է խաղում հակաբակտերիալ ակտիվության մեջ, այն լիովին չի բացատրում փորձարկված միացությունների միջև դիտարկվող կենսաբանական ակտիվության տարբերությունները: Այս տարբերությունները ենթադրում են, որ անհրաժեշտ են հետագա փորձարարական վերլուծություններ և խորը կենսաբանական գնահատումներ՝ ներգրավված հակաբակտերիալ մեխանիզմները լիովին պարզաբանելու համար:
Աղյուսակ 4-ում և լրացուցիչ տվյալների ֆայլում ներկայացված մոլեկուլային դոկինգի արդյունքները ընդգծում են դոկինգի միավորների և հակամանրէային ակտիվության միջև բարդ կապը: Չնայած 6 և 13b միացությունները ունեն ավելի ցածր դոկինգի միավորներ, քան 7, 9, 10 և 14 միացությունները, դրանք ցուցաբերում են ամենաբարձր հակամանրէային ակտիվությունը: Դրանց փոխազդեցության քարտեզները (ցույց է տրված նկար 11-ում) ցույց են տալիս, որ չնայած իրենց ավելի ցածր կապման միավորներին, դրանք դեռևս առաջացնում են նշանակալի ջրածնային կապեր և π-stacking փոխազդեցություններ PBP2a-ի հիմնական մնացորդների հետ, որոնք կարող են կայունացնել ֆերմենտ-արգելակիչ համալիրը կենսաբանորեն օգտակար ձևով: Չնայած 6 և 13b-ի համեմատաբար ցածր դոկինգի միավորներին, դրանց բարելավված հակամանրէային ակտիվությունը ենթադրում է, որ արգելակիչ ներուժը գնահատելիս դոկինգի տվյալների հետ միասին պետք է հաշվի առնվեն նաև այլ հատկություններ, ինչպիսիք են լուծելիությունը, կայունությունը և բջջային կլանումը: Սա ընդգծում է դոկինգի ուսումնասիրությունների և փորձարարական հակամանրէային վերլուծության համատեղման կարևորությունը՝ նոր միացությունների թերապևտիկ ներուժը ճշգրիտ գնահատելու համար:
Այս արդյունքները ընդգծում են, որ չնայած մոլեկուլային դոկինգը հզոր գործիք է կապման կապակցվածությունը կանխատեսելու և արգելակման պոտենցիալ մեխանիզմները բացահայտելու համար, այն չպետք է միայն դրա վրա հիմնվել՝ հակամանրէային արդյունավետությունը որոշելու համար: Մոլեկուլային տվյալները ենթադրում են, որ PBP2a-ի արգելակումը հակամանրէային ակտիվության վրա ազդող հիմնական գործոն է, սակայն կենսաբանական ակտիվության փոփոխությունները ենթադրում են, որ թերապևտիկ արդյունավետությունը բարձրացնելու համար պետք է օպտիմալացնել այլ ֆիզիկաքիմիական և դեղագործական հատկությունները: Ապագա ուսումնասիրությունները պետք է կենտրոնանան 7 և 10 միացությունների քիմիական կառուցվածքի օպտիմալացման վրա՝ կենսամատչելիությունը և բջջային կլանումը բարելավելու համար, ապահովելով, որ ուժեղ դոկինգային փոխազդեցությունները վերածվեն իրական հակամանրէային ակտիվության: Հետագա ուսումնասիրությունները, ներառյալ լրացուցիչ կենսափորձարկումները և կառուցվածք-ակտիվություն հարաբերությունների (SAR) վերլուծությունը, կարևոր կլինեն այս միացությունների՝ որպես PBP2a արգելակիչների գործառույթի մեր ըմբռնման խորացման և ավելի արդյունավետ հակամանրէային նյութեր մշակելու համար:
3-(անտրացեն-9-իլ)-2-ցիանոակրիլոյլ քլորիդից 4 սինթեզված միացությունները ցուցաբերել են տարբեր աստիճանի հակամանրէային ակտիվություն, որոնցից մի քանիսը ցույց են տվել մեթիցիլին-ռեզիստենտ Staphylococcus aureus (MRSA)-ի նշանակալի արգելակում: Կառուցվածք-ակտիվության հարաբերության (SAR) վերլուծությունը բացահայտել է այս միացությունների հակամանրէային արդյունավետության հիմքում ընկած հիմնական կառուցվածքային առանձնահատկությունները:
Ակրիլոնիտրիլային և անտրացենային խմբերի առկայությունը վճռորոշ դեր խաղաց հակամանրէային ակտիվության բարձրացման գործում: Ակրիլոնիտրիլի մեջ առկա բարձր ռեակտիվ նիտրիլային խումբը անհրաժեշտ է մանրէային սպիտակուցների հետ փոխազդեցությունները հեշտացնելու համար, դրանով իսկ նպաստելով միացության հակամանրէային հատկություններին: Ակրիլոնիտրիլ և անտրացեն պարունակող միացությունները մշտապես ցուցաբերել են ավելի ուժեղ հակամանրէային ազդեցություն: Անտրացենային խմբի արոմատիկությունը հետագայում կայունացրել է այս միացությունները՝ հնարավոր է՝ ուժեղացնելով դրանց կենսաբանական ակտիվությունը:
Հետերոցիկլիկ օղակների ներդրումը զգալիորեն բարելավել է մի քանի ածանցյալների հակաբակտերիալ արդյունավետությունը: Մասնավորապես, բենզոթիազոլի ածանցյալ 13b-ն և ակրիլհիդրազիդի ածանցյալ 6-ը ցուցաբերել են ամենաբարձր հակաբակտերիալ ակտիվությունը՝ մոտավորապես 4 սմ արգելակման գոտիով: Այս հետերոցիկլիկ ածանցյալները ցուցաբերել են ավելի նշանակալի կենսաբանական ազդեցություններ, ինչը ցույց է տալիս, որ հետերոցիկլիկ կառուցվածքը կարևոր դեր է խաղում հակաբակտերիալ ազդեցություններում: Նմանապես, միացություն 9-ում պիրիմիդինեթիոնը, միացություն 10-ում թիոպիրազոլը և միացություն 11-ում տետրազինային օղակը նպաստել են միացությունների հակաբակտերիալ հատկություններին, ինչը հետագայում ընդգծում է հետերոցիկլիկ մոդիֆիկացիայի կարևորությունը:
Սինթեզված միացությունների շարքում 6-ը և 13b-ն առանձնանում էին իրենց գերազանց հակաբակտերիալ ակտիվությամբ: 6-րդ միացության նվազագույն արգելակող կոնցենտրացիան (MIC) կազմել է 9.7 մկգ/100 մկլ, իսկ նվազագույն մանրէասպան կոնցենտրացիան (MBC)՝ 78.125 մկգ/100 մկլ, ինչը ընդգծում է մեթիցիլին-ռեզիստենտ Staphylococcus aureus (MRSA)-ն մաքրելու դրա գերազանց ունակությունը: Նմանապես, 13b միացությունն ուներ 4 սմ արգելակման գոտի և ցածր MIC և MBC արժեքներ, ինչը հաստատում է դրա հզոր հակաբակտերիալ ակտիվությունը: Այս արդյունքները ընդգծում են ակրիլոհիդրազիդի և բենզոթիազոլի ֆունկցիոնալ խմբերի հիմնական դերը այս միացությունների կենսաարդյունավետությունը որոշելու գործում:
Ի տարբերություն դրա, 7, 10 և 14 միացությունները ցուցաբերել են չափավոր հակաբակտերիալ ակտիվություն՝ 3.65-ից մինչև 3.9 սմ² արգելակման գոտիներով։ Այս միացությունները պահանջում էին ավելի բարձր կոնցենտրացիաներ՝ մանրէները լիովին ոչնչացնելու համար, ինչը արտացոլվում է դրանց համեմատաբար բարձր MIC և MBC արժեքներում։ Չնայած այս միացությունները պակաս ակտիվ էին, քան 6 և 13b միացությունները, դրանք դեռևս ցուցաբերում էին զգալի հակաբակտերիալ ներուժ, ինչը ենթադրում է, որ ակրիլոնիտրիլի և անտրացենի մասնիկների ներառումը հետերոցիկլիկ օղակի մեջ նպաստում է դրանց հակաբակտերիալ ազդեցությանը։
Միացություններն ունեն գործողության տարբեր եղանակներ, որոնցից մի քանիսը ցուցաբերում են մանրէասպան հատկություններ, իսկ մյուսները՝ բակտերիոստատիկ ազդեցություն: 7, 11, 13a և 15 միացությունները մանրէասպան են և պահանջում են ավելի ցածր կոնցենտրացիաներ՝ մանրէները լիովին ոչնչացնելու համար: Ի տարբերություն դրա, 6, 13b և 14 միացությունները բակտերիոստատիկ են և կարող են արգելակել մանրէների աճը ցածր կոնցենտրացիաներում, բայց պահանջում են ավելի բարձր կոնցենտրացիաներ՝ մանրէները լիովին ոչնչացնելու համար:
Ընդհանուր առմամբ, կառուցվածք-ակտիվություն փոխհարաբերության վերլուծությունը ընդգծում է ակրիլոնիտրիլային և անտրացենային մասնիկների և հետերոցիկլիկ կառուցվածքների ներդրման կարևորությունը՝ նշանակալի հակաբակտերիալ ակտիվության հասնելու համար: Այս արդյունքները ենթադրում են, որ այս կառուցվածքային բաղադրիչների օպտիմալացումը և լուծելիությունը և թաղանթային թափանցելիությունը բարելավելու համար հետագա փոփոխությունների ուսումնասիրությունը կարող են հանգեցնել ավելի արդյունավետ MRSA-ի դեմ դեղամիջոցների մշակմանը:
Բոլոր ռեակտիվներն ու լուծիչները մաքրվել և չորացվել են ստանդարտ ընթացակարգերով (Էլ Գոմհուրիա, Եգիպտոս): Հալման կետերը որոշվել են GallenKamp էլեկտրոնային հալման կետի սարքի միջոցով և ներկայացված են առանց ուղղման: Ինֆրակարմիր (ԻԿ) սպեկտրները (սմ⁻1) գրանցվել են Այն Շամս համալսարանի Գիտությունների ֆակուլտետի քիմիայի ամբիոնում՝ օգտագործելով կալիումի բրոմիդի (KBr) գնդիկներ Thermo Electron Nicolet iS10 FTIR սպեկտրոմետրի վրա (Thermo Fisher Scientific, Ուոլթհեմ, Մասաչուսեթս, ԱՄՆ):
1H NMR սպեկտրները ստացվել են 300 ՄՀց հաճախականությամբ՝ օգտագործելով GEMINI NMR սպեկտրոմետր (GEMINI Manufacturing & Engineering, Անահայմ, Կալիֆոռնիա, ԱՄՆ) և BRUKER 300 ՄՀց NMR սպեկտրոմետր (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.): Տետրամեթիլսիլանը (TMS) օգտագործվել է որպես ներքին ստանդարտ՝ դեյտերացված դիմեթիլսուլֆօքսիդի (DMSO-d₆) հետ միասին: NMR չափումները կատարվել են Կահիրեի համալսարանի Գիտությունների ֆակուլտետում, Գիզա, Եգիպտոս: Տարրական վերլուծությունը (CHN) կատարվել է Perkin-Elmer 2400 տարրական վերլուծիչի միջոցով, և ստացված արդյունքները լավ համապատասխանում են հաշվարկված արժեքներին:
Թթու 3-ի (5 մմոլ) և թիոնիլ քլորիդի (5 մլ) խառնուրդը տաքացվել է ջրային բաղնիքում 65°C ջերմաստիճանում 4 ժամ: Թիոնիլ քլորիդի ավելցուկը հեռացվել է նվազեցված ճնշման տակ թորման միջոցով: Արդյունքում ստացված կարմիր պինդ նյութը հավաքվել և օգտագործվել է առանց հետագա մաքրման: Հալման ջերմաստիճան՝ 200-202°C, ելք՝ 88.5%: ԻԿ (KBr, ν, սմ−1): 2224 (C≡N), 1737 (C=O): 1H-NMR (400 ՄՀց, DMSO-d6) δ (ppm): 9.26 (s, 1H, CH=), 7.27-8.57 (m, 9H, հետերոարոմատացում): 13C NMR (75 ՄՀց, DMSO-d6) δ (մմմ): 115.11 (C≡N), 124.82–130.53 (CH3 անտրացեն), 155.34, 114.93 (CH3=C–C3=O), 162.22 (C=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: 291.73111: Վերլուծիչ: Հաշվարկվել է C18H10ClNO3 (291.73)-ի համար. C, 74.11; H, 3.46; N, 4.80: Գտնվել է՝ C, 74.41; H, 3.34; N, 4.66%:
0°C ջերմաստիճանում 4-ը (2 մմոլ, 0.7 գ) լուծվել է անջուր դիօքսանում (20 մլ) և կաթիլ-կաթիլ ավելացվել է հիդրազինի հիդրատ (2 մմոլ, 0.16 մլ, 80%) և խառնվել 1 ժամ։ Նստվածքային պինդ նյութը հավաքվել է ֆիլտրացիայի միջոցով և վերաբյուրեղացվել է էթանոլից՝ ստանալով միացություն 6-ը։
Կանաչ բյուրեղներ, հալման կետ 190-192℃, ելքը՝ 69.36%; ԻԿ (KBr) ν=3424 (NH), 2228 (C≡N), 1720 (C=O), 1621 (C=N) սմ−1: 1H-NMR (400 ՄՀց, DMSO-d6) δ (ppm): 9.3 (br s, H, NH, փոխանակելի), 7.69-8.51 (m, 18H, հետերոարոմատիկ), 9.16 (s, 1H, CH=), 8.54 (s, 1H, CH=); C33H21N3O-ի հաշվարկված արժեքը (475.53): C, 83.35; H, 4.45; N, 8.84: Գտնվել է՝ C, 84.01; H, 4.38; N, 8.05%:
Լուծեք 4-ը (2 մմոլ, 0.7 գ) 20 մլ անջուր դիօքսանի լուծույթում (որը պարունակում է մի քանի կաթիլ տրիէթիլամին), ավելացրեք ֆենիլհիդրազին/2-ամինոպիրիդին (2 մմոլ) և խառնեք սենյակային ջերմաստիճանում համապատասխանաբար 1 և 2 ժամ: Լցրեք ռեակցիոն խառնուրդը սառույցի կամ ջրի մեջ և թթվայնացրեք նոսր աղաթթվով: Զտեք անջատված պինդ նյութը և վերաբյուրեղացրեք էթանոլից՝ 7 ստանալու համար, և վերաբյուրեղացրեք բենզոլից՝ 8 ստանալու համար:
Կանաչ բյուրեղներ, հալման կետ 160-162℃, ելքը՝ 77%; ԻԿ (KBr, ν, cm−1): 3245 (NH), 2222 (C≡N), 1691 (C=O), 1671 (C=O) cm−1: 1H-NMR (400 ՄՀց, DMSO-d6): δ (ppm): 10.88 (s, 1H, NH, փոխանակելի), 9.15 (s, 1H, CH=), 8.81 (s, 1H, CH=), 6.78-8.58 (m, 23H, հետերոարոմատիկ): C42H26N4O2-ի հաշվարկված արժեքը (618.68): C, 81.54; H, 4.24; N, 9.06: Գտնվել է՝ C, 81.96; H, 3.91; Ն, 8.91%։
4-ը (2 մմոլ, 0.7 գ) լուծվել է 20 մլ անջուր դիօքսանի լուծույթում (որը պարունակում է տրիէթիլամինի մի քանի կաթիլ), ավելացվել է 2-ամինոպիրիդին (2 մմոլ, 0.25 գ) և խառնուրդը խառնվել է սենյակային ջերմաստիճանում 2 ժամ: Ռեակցիայի խառնուրդը լցվել է սառցե ջրի մեջ և թթվայնացվել է նոսր աղաթթվով: Առաջացած նստվածքը զտվել է և վերաբյուրեղացվել բենզոլից՝ տալով 8-ի կանաչ բյուրեղներ՝ 146-148 °C հալման կետով և 82.5% ելքով. ինֆրակարմիր սպեկտր (KBr) ν: 3148 (NH), 2222 (C≡N), 1665 (C=O) սմ−1: 1H NMR (400 ՄՀց, DMSO-d6): δ (մմ)՝ 8.78 (s, H, NH, փոխանակելի), 9.14 (s, 1H, CH=), 7.36-8.55 (m, 13H, հետերոարոմատացում): Հաշվարկված է C23H15N3O-ի համար (348.38): C, 79.07; H, 4.33; N, 12.03: Գտնվել է՝ C, 78.93; H, 3.97; N, 12.36%:
Միացություն 4-ը (2 մմոլ, 0.7 գ) լուծվել է 20 մլ չոր դիօքսանի մեջ (որը պարունակում է տրիէթիլամինի մի քանի կաթիլ և թիոմիզանյութի/սեմիկարբազիդի 2 մմոլ) և տաքացվել է հետհոսքի տակ 2 ժամ։ Լուծիչը գոլորշիացել է վակուումում։ Մնացորդը վերաբյուրեղացվել է դիօքսանից՝ խառնուրդ ստանալու համար։