Interaction of cyanine dyes with nucleic acids. 3. The of new cyanine dyes Cyan 13 and Cyan 40 for detection of nucleic acids in agarose gel

Detection of double-stranded DNA (dsDNA) and single-strended DNA (ssDNA) and RNA with two new cyanine dyes Cyan 13 and Cyan 40 is reported. Cyan 13 and Cyan. 40 bind to nucleic acids to form a stable fluorescent complexes and can be used for the detection of DMA and RNA samples: separated by gel electrophoresis. Sensitivity of detection is comparable to tfat for ethidium bromide (EtBr), a common nucleic add staining dye.Два нових ціанінових барвники Cyan 13 та Cyan 40 було застосовано для флюоресцентної детекцїі двоспіральної ДНК та односпіральних ДНК і РНК в електрофорезних гелях. Чутливість детекції нуклеїнових кислот цими барвниками схожа з такою бромистого етидію, що звичайно використо­вується для цієї мети.Два новых цианиновых красителя Cyan 13 и Cyan 40 примене­ны для флюоресцентной детекции двуспиральной ДНК и одно- спиральных ДНК и РНК в электрофорезных гелях. Чувстви­тельность детекции нуклеиновых кислот этими красителями подобна таковой бромистого этидия, который обычно исполь­зуется для этой цели

Rational design of protein kinase inhibitors

Modern methodological approaches to rational design of low molecular weight compounds with specific activity in relation to predetermined biomolecular targets are considered by example of development of high effective protein kinase inhibitors. The application of new computational methods that allow to significantly improve the quality of computational experiments (in, particular, accuracy of low molecular weight compounds activity prediction) without increase of computational and time costs are highlighted. The effectiveness of strategy of rational design is demonstrated by examples of several own investigations devoted to development of new inhibitors that are high effective and selective towards protein kinases CK2, FGFR1 and ASK1.Сучасні методологічні підходи до раціонального дизайну низькомолекулярних сполук, що характеризуються специфічною активністю щодо заданих біомолекулярних мішеней, розглянуто на прикладі розробки високоефективних інгібіторів протеїнкіназ. Висвітлено нові обчислювальні методи, застосування яких дає змогу суттєво покращити якість комп’ютерних експериментів (зокрема, точність передбачення активності низькомолекулярних сполук) без збільшення розрахункових потужностей та витрати часу. Ефективність стратегії раціонального дизайну підтверджено низкою власних досліджень з розробки нових інгібіторів протеїнкіназ СК2, FGFR1 і ASK1.Современные методологические подходы к рациональному дизайну низкомолекулярных соединений, характеризующихся специфической активностью по отношению к заданным биомолекулярным мишеням, рассмотрены на примере разработки высокоэффективных ингибиторов протеинкиназ. Освещены новые вычислительные методы, применение которых дает возможность значительно улучшить качество компьютерных экспериментнов (в частности, точность предсказания активности низкомолекулярных соединений) без увеличения расчетных мощностей и затрат времени. Эффективность стратегии рационального дизайна подтверждена рядом собственных исследований по созданию новых ингибиторов протеинкиназ СК2, FGFR1 и ASK1

Interaction of cyanine dyes with nucleic acids. 6, Synthesis and spectroscopic properties of thiazole orange–amino acids conjugates

The synthesis of amino acid (L-Trp and L-Tyr) derivatives of thiazole orange, monomethirte cyanine dye which significantly increases fluorescence intensity when bound to nucleic acids is described. Hydroxysiiccinimsde ester of Cyan 6 (2-[4-N-Carboxyethyl-quinoline)-methyl]-3-niethylberizihiazole-l,4-p-toluenesulfonatt) was used for the conjugation of dye with amino acids, interaction of obtained conjugates with nucleic acids was investigated using spectroscopic methods.Описано синтез амінокислотних похідних (L-Trp та L-Tyr) з тіазоловим оранжевим – монометиновим ціаніновим барвником, що значно підвищує інтенсивність власної флюоресценції при зв'язуванні з нуклеїновими кислотами. Гідроксисукцинімідний ефір Cyan 6 (2-[-(М-карбоксиетил-хінолін)-метил]-3 -метилбензтіазол - 1, 4-n-толулолсульфата) був використаний для кон'югації. Взаємодію синтезованих кон'югатів з нуклеїновими кислотами досліджено спектроскопічними методами.Описано синтез аминокислотных производных (L-Trp и. L-Tyr) с тиазоловым оранжевым – монометиновым цианиновым красителем, который. значительно увеличивает интенсивность собственной флюоресценции, при связывании с нуклеиновыми кислотами. Гидроксисукцинимидний эфир Cyan 6 (2-1- (Н-карбоксиэтил-хинолин)-метил]-З-метилбензтиазол-1,4 n- толулолсульфата) был использован для конъюгации красителя с аминокислотами. Взаимодействие синтезированных конъюгатов с нуклеиновыми кислотами исследовано спектроскопическими методами

Interaction of cyanine dyes with nucleic acids. 5. Towards model of «half intercalation» of monomethyne cyanine dyes into double-stranded nucleic acids

Recently we have proposed a model of "half intercalation" of monomethyne cyanine dye into the double-stranded helix. Benzothiazole terminal heterocycle «classically» intercalates, nestled between the adjacent base pairs just when second heterocycle is spatially fixed by nucleic acid groove. We consider that heterocycle with high basicity hits in the more nucleophilic groove whereat heterocycle with low basicity insert in more electrophilic interbase space. The purpose of this study is to determine the possible fixation mode of second heterocycle in nucleic acid groove. We synthesized and investigated the series of structure-like cyanine dyes which have different charge electronic distribution. We suppose that binding of second heterocycle of high basicity is caused by both spatial fixation and electrostatic interaction with phosphate group of nucleic acid. Monomethyne pyria'inium cyanine dye (Cyan 40; 4-((1-methyl-benzothiazoleilidene-2)methyl: 1,2,6-trimethylpyridinium p-toluenesulfonatc interacted with native DNA and RNA with strong fluorescence enhancement. It seems to be perspective for the development of new nucleic acid binding cyanine dyes.Нещодавно тми було запропоновано модель «напівінтерка­ляції» монометинових ціанінових барвників у подвійну спіраль нуклеїнових кислот. Бензтіазоловий гетероцикл «класично» інтеркалюв, розташовуючись між комплементарними парами основ, тоді як другий гетероцикл просторово фіксується в борозні нуклеїнової кислоти. Ми вважаємо, що гетероцикл з високою основністю розміщується в нуклеофільнішій борозні, у той час як гетероцикл з меншою основністю вклинюється в менш електрофільний міжосновний простір. Метою пред­ставлених досліджень було визначення можливого способу фік­сації другого гетероциклу в борозні нуклеїьювої кислоти Намисинтезовано і вивчено низку структуроподібних ціанінових барвників з різним розподілом електронної густини. Ми вва­жаємо, що Зв'язування другого гетероциклу з високою ос­новністю зумовлюється просторовою фіксацією та його елек­тростатичною взаємодією з фосфатними групами нуклеї­нової кислоти. Монометиновші піридинієвий барвник (Cyan 40; 4-[ ( 1-метилбензотіазоліліден-2)метил]-1,2,6-триметил піридиніум тозилат) взаємодіяв з нашивною ДНК та РНК зі значним зростанням інтенсивності флюоресценції. Він, на наш погляд, є перспективним для розробки нових ціанінових бареників, що зв'язуються з нуклеїновими кислотами.Недавно нами предложена модель «полуинтеркаляции» моно­метиновых цианиновых красителей в двойную спираль нуклеиновых кислот Бензотиазоловый гетероцикл «классически» интеркалирует, расположившись между комплементарными па­рами оснований, в то время как другой гетероцикл простран­ственно фиксируется в бороздке нуклеиновой кислоты Мы считаем, что гетероцикл с большей основностью располага­ется в более нуюіеофильной бороздке, тогда как гетероцикл с меньшей основностью встраивается в электрофильное межос­новное пространство. Представленные исследования были на­ правлены на определение возможного способа фиксации гетероцикла с большей основностью в бороздке нуклеиновой кислоты. Нами синтезирована и изучена серия структуроподобных циа­ниновых красителей с разным распределением электронной плотности. Мы считаем, что связывание гетероцикла с большей основностью происходит за счет пространственной фиксации и электростатического взаимодействия с фосфат­ами группами нуклеиновой кислоты. Взаимодействие монометинового пиридинового красителя Cyan 40 (4-[(метилбензотназолилиден-2)метил]-1,2,6 триметилпиридиниум този­лат) с нашивной ДНК и РНК сопровождается значительным возрастанием интенсивности флюоресценции. На наш взгляд, этот краситель является перспективным для разработки на его основе новых цианинов, взаимодействующих с нуклеиновы­ми кислотами

Design of 4-(4-dialkylaminostyryl) -pyridinium dyes for fluorescent detection of amyloid fibrils

The pathological proteins aggregation into the fibrillar structures is common to a large group of amyloid-related disorders, such as neurodegenerative diseases. Accordingly, there is a need for development of analytical tools, particularly fluorescent probes for detection of amyloid fibrils. Aim. To design amyloid-sensitive styrylpyridinium fluorescent dyes. Methods. QSAR model for the prediction of the dye efficiency followed by the synthesis and spectral-luminescent studies. Results. Nine structures with the highest predicted efficiency were selected from the virtual database of 1500 styrylcyanines; these compounds were synthesized and their spectral-luminescent properties in the presence of amyloidogenic protein insulin were studied. The dyes are weakly fluorescent when free and have a low sensitivity to native insulin. In the presence of insulin fibrils, they increase the fluorescence intensity up to dozens of times depending on the nature of the terminal substituent. The dye with a 4-methylpiperidinyl substituent demonstrated the highest fluores-cence response (up to 23 times) and a wide range of fibril detection (1–40 μg/ml). Conclusion. (4-(4-dialkylaminostyryl) -pyridinium dyes with cyclic aliphatic terminal substituent have the properties of fluorescent probes for sensing the amyloid fibrils. The prediction accuracy of the regression model is suitable for the majority of the styrylcyanines but poor in the case of the dyes with piperazinyl substituent or those containing additional aromatic substituents.детектувати амілоїдні фібрили. Мета. дизайн амілоїд-чутливих стирилпіридинових флуоресцентних барвників. Методи. Метод QSAR для передбачення чутливості барвників до амілоїдних фібрил, хімічних синтез, спектральні дослідження . Результати. Із віртуальної бази на 1500 стирилціанінів були обрані дев’ять структур із найвищою передбаченою ефективністю. Обрані сполуки були синтезовані, їх спектрально-люмінесцентні властивості були вивчені у присутності амілоїдогенного білка інсуліну. Ці барвники мають низьку власну флуоресценцію та низьку чутливість до мономерного інсуліну. У присутності фібрилярного інсуліну вони можуть збільшувати інтенсивність флуоресценції до десятків разів залежно від природи кінцевого замісника в молекулі барвника. Барвник із 4-метилпіридиновим замісником має найвищу флуоресцентну відповідь (до 23 разів) і широкий діапазон детекції амілоїд них фібрил (1–40 мкг / мл). Висновки. (4-(4- диалкіламіностирил) -піридинові барвники з циклічними аліфатичними кінцевими замісниками демонструють перспективні властивості як флуоресцентні зонди для детекції амілоїдних фібрил. Регресійна модель показала хорошу точність передбачення для більшості барвників, виключенням є стирилціаніни, що містять піперазиніловий та інші ароматичні замісники.Патологическая агрегация белков в бета-складчатые фибриллярные структуры связана с большой группой тяжелых заболеваний, в частности, нейродегенеративных расстройств. В связи с этим актуальной является разработка аналитических инструментов, к примеру, флуоресцентных зондов, позволяющих детектировать амилоидные фибриллы. Цель. дизайн амилоид-чувствительных стирилпиридиновых флуоресцентных красителей. Методы. Метод QSAR для предсказания чувствительности красителя к фибриллам, синтез, спектральные исследования. Результаты. Из виртуальной базы на 1500 стирилцианинов были выбраны девять структур с высокой прогнозированной эффективностью. Эти соединения были синтезированы, их спектрально-люминесцентные свойства были изучены в присутствии амилоидогенного белка инсулина. Красители показали низкую собственную флуоресценцию и низкую чувствительность к мономерному инсулину. В присутствии фибриллярного инсулина они могут увеличивать интенсивность флуоресценции до десятков раз в зависимости от природы концевого заместителя в молекуле красителя. Краситель с 4-метилпиридиновым заместителем дает самый высокий флуоресцентный ответ (до 23 раз) и широкий диапазон детекции амилоидных фибрил (1–40 мкг / мл). Выводы. (4-(4-диалкиламиностирил)-пиридиновые красители с циклическими алифатическими конечными заместителями демонстрируют перспективные свойства как флуоресцентные зонды для детекции амилоидных фибрилл. Регрессионная модель показала хорошую точность предсказания для большинства стирилцианинов, за исключением красителей содержащих пиперазиниловий и другие ароматические заместители

Interaction of cyanine dyes with nucleic acids. 4. Efficient 5-fluorescent labelling of oligonucleotides with monomethyne pyrylium cyanine dye, Cyan 39

A new system for fluorescent 5'-end labelling of oligonucleotides with cyanine dyes is proposed. Reaction of primary amine with pyrylium salt was used for the efficient conjugation of monomethyne pyrylium cyanine dye with 5'-aminoalkyl oligonucleotide with simultaneous conversion of the «brightless» pyrylium dye Cyan 39 into «bright» pyridinium one Cyan 40.Запропоновано новий підхід для флюоресцентного мічення олігонуклеотидів монометиновими пірилієвими барвниками. Реакція пірилісвих солей з первинними амінами була використана для кон'югації ціанінових барвників з 5'-алкіламіно-олігонуклеотидами і перетворення нефлюоресцентного пірилієвого барвника у флюоресцентний піридинісвий – Cyan 40.Предложен новый подход для флюоресцентного мечения олигонуклсотидов монометиновыми пирилиевыми красителями. Реакция пирилиевых солей с первичными аминами была использована для конъюгации цианиновых красителей с 5'-алкилами-ноолигонуклеотидами и превращения нефлюоресцентного пирилиевого красителя во флюоресцентный пиридиниевый – Cyan 40

Nucleoside N-acylation with active derivatives of amino acids

Simple procedure for N-acylation ofadenosine guanosine and cytidine by active derivatives of amino acids is proposed. Procedure is based on transient silyt protection ofribose hydroxy groups and consists of 3 steps: (a) silytotion of nucleoside by trimethylchloro-silane, (b) reaction of amino group ofsilylated nucleoside with chloroanhydride or active ester of N-protected amino acid, (c) desilylation of intermediate. The yields of N-amino-acylated nucleosides were about 40–90 %.Запропоновано просту методику для N-ацилювання аденозину, гуазину і цитидіну активними похідними амінокислот. У процедурі використано тимчасовий захист сильними залишками гідроксильних груп рибози, який здійснюється в три етапи: силюванням нуклеозидів триметил-хлорсиланом (а); ацилюванням аміногруп силільованих нуклеозидів хлорангідридами або активными ефірами N-захищених амінокислот (б) і десилюванням ацильованого нуклеозиду (в). Виходи N-ацильованих нуклеозидів складають 40–90 %.Предложена простая методика для N-ацилирования аденозина, гуанозина и цитидина активными производными аминокислот. В процедуре использована временная защита силильными остатками гидроксильных групп рибозы, которую осуществляли в три этапа: силилованием нуклеозидов триметилхлорсиланом (а); ацилированием аминогрупп силированных нуклеозидов хлорангидридами или активными эфирами N-защищенных аминокислот( б) и десилированием оцифрованного нуклеозида ( в). Выходы N-ацилированных нуклеозидов составляют 40–90 %

Antiproliferative activities of some 7-hydroxy-3-aryloxy-2-trifluoromethyl-4H-4-chromenone derivatives against 60 human cancer cell lines

234 derivatives of 7-hydroxy-3-aryloxy-2-trifluoromethyl-4H-4-chromenones were synthesized and tested for antitumor activity in vitro against human cancer cell lines in NCI (National Cancer Institute, USA) bioassay. It was shown high cytostatic and cytotoxic activity for the tested compounds 1-8 (GI50 3.44-41.1 mM and LC50 from 49.6 mM). The relationship between structures of the tested compounds and their antiproliferative activities is discussed.Синтезовано 234 похідних 7-гідрокси-3-арилокси-2-трифторметил-4Н-4-хроменону та досліджено їхню протиракову ак­тивність на лініях ракових клітин людини у Національному Інституті Раку (США). Сполуки 1–8 виявили високу цитостатичну та цитотоксичну активність (GI50 3,44–41,1 мкМ та LC50 від 49,6 мкМ). Обговорюється взаємозв'язок між структурою тестованих сполук та їхньою проліферативною активністю.Синтезированы 234 производных 7-гидрокси-З-арилокси-2-mpu-фторметил-4Н-4-хроменона и исследована их противораковая активность на линиях раковых клеток человека в Националь­ном Институте Рака (США). Соединения 1—8 проявили высокую цитостатическую и цитотоксическую активность (Gl50 3,44—41,1 мкМ и LC50 от 49,6 мкМ). Обсуждается взаимосвязь между структурой тестированных соединений и их пролиферативной активностью

Evaluation of 4H-4-chromenone derivatives as inhibitors of protein kinase CK2

Protein kinase CK2 (Casein Kinase 2) is a ubiquitous serine/threonine protein kinase involved in various cell signal transduction pathways. Thus, CK2 is a new perspective target for anticancer drugs. The receptor-based virtual screening of 2000 compounds from combinatorial library of 4H-4-chromenones has been carried out in search for CK2-inhibitors. 90 compounds have been chosen for biological testing based on the score values calculated by DOCK 4.0 software. It has been revealed, that 3-(4-chloro-3,5-dimethylphenoxy)-7-(4-methoxyphenylcarbonyloxy)-4-oxo-4H-chromene (12) and 7-(4-fluorophenylcarbonyloxy)-4-oxo-3-(4-phenylphenoxy)-4H-chromene (14) inhibit CK2 activity with IC50= 18.8 mM and IC50=22.4 mM, respectively.Протеїнкіназа СК2 є убіквітальною багатосубстратною кіна­зою, що залучена до багатьох сигнальних шляхах клітинного росту та проліферації. СК2 кіназа розглядається як перспек­тивна мішень для створення протиракових ліків. Для пошуку інгібіторів протеїнкінази СК2 нами проведено комп'ютерний рецептор-орієнтований віртуальний скринінг 2000 сполук ком­бінаторної бібліотеки 4Н-4-хроменону. На основі розрахованих програмою DOCK 4.0 оціночних показників вільної енергії взаємодії відібрано 90 сполук для біологічного тестування. Знайдено, що дві сполуки пригнічують активність СК2 кінази з ІС50 - 18,8 мкМ та IC50 - 22,4 мкМ.Protein kinase CK2 (Casein Kinase 2) is a ubiquitous serine/threonine protein kinase involved in various cell signal transduction pathways. Thus, CK2 is a new perspective target for anticancer drugs. The receptor-based virtual screening of 2000 compounds from combinatorial library of 4H-4-chromenones has been carried out in search for CK2-inhibitors. 90 compounds have been chosen for biological testing based on the score values calculated by DOCK 4.0 software. It has been revealed, that 3-(4-chloro-3,5-dimethylphenoxy)-7-(4-methoxyphenylcarbonyloxy)-4-oxo-4H-chromene (12) and 7-(4-fluorophenylcarbonyloxy)-4-oxo-3-(4-phenylphenoxy)-4H-chromene (14) inhibit CK2 activity with IC50= 18.8 mM and IC50=22.4 mM, respectively

Hit identification of FGFR1 inhibitors using receptor-based virtual screening

Aim. To identify novel FGFR1 inhibitors using the virtual screening approach. Methods. Virtual screening of a small organic compounds library was performed by molecular docking using the Autodock 4.2.6 program package. The compounds activity was determined by in vitro biochemical tests using γ-32P ATP. Results. In vitro experiments demonstrated that 18 compounds belonging to three chemical classes had an inhibitory activity against FGFR1 with IC50 values in the range from 1.8 to 71 μM. Conclusions. Several FGFR1 inhibitors were found using molecular modeling and biochemical testing. These compounds are excellent candidates for further chemical optimization.Мета. Пошук нових інгібіторів протеїнкінази FGFR1. Методи. Віртуальний скринінг бібліотеки низькомолекулярних сполук проводили методом молекулярного докінгу з використанням програмного пакету Autodock 4.2.6. Активність інгібіторів визначали у біохімічних тестах in vitro із використанням γ-32P ATФ. Результати. Експерименти in vitro показали, що 18 сполук проявляють інгібувальну активність щодо FGFR1 зі значенням IC50 в межах від 1,8 до 71 μМ. Активні сполуки належать до 3 хімічних класів. Висновки. За допомогою методів молекулярного моделювання та біохімічного тестування було знайдено низку інгібіторів FGFR1, що є перспективними для подальшої оптимізації для розробки більш активних інгібіторів цієї протеїнкінази.Цель. Поиск новых химических соединений со способностью ингибировать протеинкиназу FGFR1. Методы. Виртуальный скрининг библиотеки низкомолекулярных органических соединений осуществляли при помощи метода молекулярного докинга программным пакетом Autodock 4.2.6. Активность ингибиторов изучали при помощи биохимических тестов in vitro, используя γ-32P ATФ. Результаты. Биохимическое тестирование показало, что 18 соединений ингибируют протеинкиназу FGFR1 в диапазоне значений IC50 от 1.8 до 71 μМ. Активные соединения являются производными от 3 химических классов. Выводы. Используя методы молекулярного моделирования и биохимического тестирования было обнаружено ряд ингибиторов FGFR1, которые являются перспективными для последующей оптимизации для разработки более активных ингибиторов исследуемой протеинкиназы