Синтез та оцінка активності адамантиловмісних тіазолієвих інгібіторів бутирилхолінестерази

Cholinesterase inhibitors can be used for treatment of neuropsychiatric symptoms and functional impairments in neurodegenerative pathologies such as Alzheimer’s and Parkinson’s diseases.Aim. To synthesize and assess the inhibitory activity of adamantyl-containing 5-substituted N-benzyl and N-phenacylthiazolium salts against butyrylcholinesterase and acetylcholinesterase.Results and discussion. The synthesis of 3-aroylmethyl- and 3-arylmethyl-5-(2-acyloxyethyl)-4-methylthiazolium salts included preparation of 5-acyloxyethyl thiazole derivatives by the reaction of 5-(2-hydroxyethyl)-4-methyl-1,3-thiazole with the corresponding adamantoyl- or adamantylacetyl chlorides. The derivatives of 5-acyloxyethyl thiazole were quaternized in the reaction with benzyl or phenacyl halides. The studies in vitro have shown that the compounds synthesized inhibit butyrylcholinesterase with IC50 values in the micromolar range. Some of them exhibited selectivity over acetylcholinesterase. The molecular docking was performed for understanding the mechanisms of the enzyme-inhibitor complex formation.Experimental part. The synthesis of the intermediate and target compounds was carried out by the classical methods. The structures of compounds were proven by NMR 1H-spectroscopy and elemental analysis. The methods of enzymatic kinetics were used for determination of the inhibitory effects of the compounds synthesized. Calculations by molecular docking were carried out using Autodock 4.2 program.Conclusions. 3-Aroylmethyl- and 3-arylmethyl-5-(2-acyloxyethyl)-4-methylthiazolium salts with adamantylcontaining substituents in position 5 can selectively inhibit butyrylcholinesterase compared to their effect on acetylcholinesterase.Известно, что ингибиторы холинэстераз могут использоваться для лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.Цель работы. Целью работы был синтез и оценка активности адамантилсодержащих 5-замещенных N-бензильных и N-фенацильных солей тиазолия как ингибиторов бутирилхолинэстеразы и ацетилхолинэстеразы.Результаты и их обсуждение. Синтезы 3-ароилметил- и 3-арилметил-5-(2-ацилоксиэтил)-4-метилтиазолиевых солей включали получение 5-ацилоксиэтильных производных тиазола при взаимодействии 5-(2-гидроксиэтил)-4-метил-1,3-тиазола с соответствующими адамантоил- или адамантилацетилхлоридами, которые в дальнейшем были кватернизированы в реакции с бензил- или фенацилгалогенидами.Результаты исследования in vitro показали, что синтезированные соединения ингибируют бутирилхолинэстеразу со значениями IC50 в микромолярном диапазоне. Некоторые из них демонстрировали селективность действия по сравнению с ингибированием ацетилхолинэстеразы. Для выяснения механизмов формирования комплексов ингибиторов с бутирилхолинэстеразой был применен молекулярный докинг.                                         Экспериментальная часть. Синтез промежуточных и целевых соединений был выполнен традиционными методами. Структуры соединений доказаны методом ЯМР 1Н-спектроскопии и данными элементного анализа. Для определения ингибирующего влияния синтезированных соединений на активность бутирилхолинэстеразы и ацетилхолинэстеразы использовали методы ферментативной кинетики. Для расчетов методом молекулярного докинга использовали програму Autodock 4.2.                                           Выводы. 3-Ароилметил- и 3-арилметил-5-(2-ацилоксиэтил)-4-метилтиазолиевые соли с адамантилсодержащими заместителями в положении 5 могут селективно ингибировать бутирилхолинэстеразу по сравнению с их влиянием на ацетилхолинэстеразу.Відомо, що інгібітори холінестераз можуть використовуватись для лікування нейродегенеративних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера і хвороба Паркінсона.Мета роботи. Метою роботи був синтез та оцінка активності адамантиловмісних 5-заміщених N-бензильних та N-фенацильних солей тіазолію як інгібіторів бутирилхолінестерази і ацетилхолінестерази.Результати та їх обговорення. Синтези 3-ароїлметил- і 3-арилметил-5-(2-ацилоксіетил)-4-метилтіазолієвих солей включали одержання 5-ацилоксіетильних похідних тіазолу при взаємодії 5-(2-гідроксіетил)-4-метил-1,3-тіазолу з відповідними адамантоїл- чи адамантилацетилхлоридами, які надалі кватернізували в реакції з бензил- або фенацилгалогенідами. Результати дослідження in vitro показали, що синтезовані сполуки інгібують бутирилхолінестеразу зі значеннями ІС50 в мікромолярному діапазоні. Деякі з них демонстрували селективність дії у порівнянні з інгібуванням ацетилхолінестерази. Для з’ясування механізмів формування комплексів інгібіторів з бутирилхолінестеразою було проведено молекулярний докінг. Експериментальна частина. Синтези проміжних і цільових сполук були виконані класичними способами.Структури сполук підтверджено методом ЯМР 1Н-спектроскопії та даними елементного аналізу. Для визначення інгібувального впливу синтезованих сполук на активність бутирилхолінестерази та ацетилхолінестерази були застосовані методи ферментативної кінетики. Для розрахунків методом молекулярного докінгу використано програму Autodock 4.2.Висновки. 3-Ароїлметил- і 3-арилметил-5-(2-ацилоксіетил)-4-метилтіазолієві солі з адамантиловмісними замісниками в положенні 5 можуть селективно інгібувати бутирилхолінестеразу у порівнянні з їх впливом на ацетилхолінестеразу

Інгібіторний потенціал каліксаренів відносно нуклеотидопірофосфатази/ фосфодіестерази 1

It has been previously shown that phosphonic acids covalently attached to the macrocyclic platform of calix[4]arenes are capable of inhibiting alkaline phosphatases. In this paper the effects of the upper-rim functionalized calix[4]arenes on the activity of nucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase 1 (NPP1) have been examined.Aim. To assess the inhibitory potential of calix[4]arene, thiacalix[4]arene and sulfonylcalix[4]arene derivatives against NPP1.Results and discussion. It has been found that calix[4]arene, thiacalix[4]arene, and sulfonylcalix[4]arene tetrakismethylphosphonic acids inhibit NPP1 with the IC50 values in the micromolar range. The derivatives of sulfonylcalix[4]arene demonstrated the selectivity of inhibition of NPP1 over alkaline phosphatases. In addition, sulfonylcalix[4]arene tetrakismethylphosphonic acid was able to inhibit the nucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase activity of the human serum. The possible mechanism of the inhibition has been discussed.Experimental part. The activity of NPP1 was monitored by spectrophotometry measuring the rate of hydrolysis of bis-p-nitrophenyl phosphate. The phosphodiesterase activity of the human serum was assessed in the presence of p-nitrophenyl ester of thymidine-5-monophosphate as a substrate. The homology model of the human NPP1 was generated based on the crystal structure of the murine enzyme. The molecular docking was performed using AutoDock 4.2.Conclusions. The results obtained have shown the ability of sulfonylcalix[4]arene derivatives to inhibit the activity of NPP1 in vitro, including the nucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase activity in the human blood serum.Ранее было показано, что фосфоновые кислоты, ковалентно присоединенные к макроциклической платформе каликс[4]аренов, способны ингибировать щелочные фосфатазы. В настоящей работе исследовано влияние производных каликс[4]арена на активность нуклеотидпирофосфатазы /фосфодиэстера-зы 1 (NPP1).Цель работы – оценить ингибиторный потенциал производных каликс[4]арена, тиакаликс[4]арена и сульфонилкаликс[4] арена относительно NPP1.                                                                         Результаты и их обсуждение. Установлено, что каликс[4]арен-, тиакаликс[4]арен- и сульфонилкаликс[4]арен-тетракис-метилфосфоновые кислоты ингибируют NPP1 со значениями IC50 в микромолярном диапазоне. Ингибирование NPP1 производными сульфонилкаликс[4]арена было селективным относительно щелочных фосфатаз. Кроме того, сульфонилкаликс[4]арен-тетракис-метилфосфоновая кислота способна ингибировать фосфодиэстеразную активность человеческой сыворотки. Обсуждается возможный механизм ингибирования.                       Экспериментальная часть. Активность NPP1 контролировали спектрофотометрически по скорости гидролиза бис-п-нитрофенилфосфата. Нуклеотидпирофосфатазную/фосфодиэстеразную активность человеческой сыворотки оценивали в присутствии п-нитрофенилового эфира тимидин-5-монофосфата в качестве субстрата. Гомологическая модель человеческой NPP1 была сгенерирована на основе кристаллической структуры мышиного фермента. Молекулярный докинг проводился с помощью программы AutoDock 4.2.                                                                                         Выводы. Полученные результаты показали способность производных сульфонилкаликс[4]арена ингибировать in vitro NPP1, в том числе нуклеотидпирофосфатазную/фосфодиэстеразную активность сыворотки крови человека.Раніше було показано, що фосфонові кислоти, ковалентно приєднані до макроциклічної платформи калікс[4]аренів, здатні інгібувати лужні фосфатази. В цій роботі вивчено вплив похідних калікс[4]арену на активність нуклеотидопірофосфатази /фосфодіестерази 1 (NPP1).Мета роботи – оцінити інгібіторний потенціал похідних калікс[4]арену, тіакалікс[4]арену та сульфонілкалікс[4]арену відносно NPP1.Результати та їх обговорення. Встановлено, що калікс[4]арен-, тіакалікс[4]арен- та сульфонілкалікс[4]арен-тетракіс-метилфосфонові кислоти інгібують NPP1 зі значеннями IC50 в мікромолярному діапазоні. Інгібування NPP1 похідними сульфонілкалікс[4]арену було селективним відносно лужних фосфатаз.Крім того, сульфонілкалікс[4]арен-тетракіс-метилфосфонова кислота здатна інгібувати нуклеотидопірофосфатазну/фосфодіестеразну активність людської сироватки. Обговорюється можливий механізм інгібування.Експерименальна частина. Активність NPP1 контролювали спектрофотометрично за швидкістю гідролізу біс-п-нітрофенілфосфату. Нуклеотидопірофосфатазну/фосфодіестеразну активність людської сироватки оцінювали з використанням п-нітрофенілового естеру тимідин-5-монофосфату як субстрату. Гомологічна модель людської NPP1 була згенерована на основі кристалічної структури мишачого ферменту. Молекулярний докінг проводили за допомогою програми AutoDock 4.2.Висновки. Отримані результати показали здатність похідних сульфонілкалікс[4]арену інгібувати активність NPP1 in vitro, в тому числі нуклеотидопірофосфатазну/фосфодіестеразну активність сироватки крові людини