СИНТЕЗ І ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОТИЗАПАЛЬНОЇ АКТИВНОСТІ ДЕЯКИХ ТІАЗОЛО[4,3-b]ХІНАЗОЛІНІВ

The aim of work. To carry out the synthesis of some thiazolo[4,3-b]quinazolines, and to study the anti-inflammatory activity of the newly synthesized compounds. Materials and methods. Methods of organic synthesis, NMR spectroscopy, elemental analysis, pharmacological screening. Results and Discussion. In order to obtain new biologically active substances, we have proposed a method for the formation of a hard-to-reach thiazolo[4,3-b]quinazoline system based on the intramolecular cyclization of 2-(2-oxo-thiazolidin-4-ylideneamino) -benzoic acid. Based on the reactions of Knoevenagel condensation and azo coupling, the functionalization of the C3 position of the base 3H-thiazolo[4,3-b]quinazoline-1,9-dione was carried out with the formation of the corresponding 3-arylidene and 3-arylhydrazo derivatives. The structure of the obtained compounds and the interpretation of the performed chemical studies were confirmed by the data of elemental analysis and 1H NMR spectroscopy. Pharmacological screening for anti-inflammatory activity was performed. The results obtained made it possible to isolate 2 compounds with a pronounced anti-inflammatory effect, which in terms of activity are close to or exceed the reference drug Ibuprofen, which suggests that this condensed system is a promising molecular framework for the design of potential anti-inflammatory agents. Conclusions. It was found that when using dehydrating agents, 2- (2-oxothiazolidin-4-ylideneamino) -benzoic acid undergoes cyclization to form the 3H-thiazolo[4,3-b]quinazoline-1,9-dione. The resulting scaffold reacted in Knoevenagel condensation and azo coupling reactions to obtain the corresponding C3 substituted thiazolo[4,3-b]quinazolines. In the process of studying anti-inflammatory activity, 2 highly active compounds were isolated.Мета роботи. Здійснити синтез деяких тіазоло[4,3-b]хіназолінів та провести дослідження протизапальної активності новосинтезованих сполук. Матеріали і методи. Органічний синтез, 1Н ЯМР-спектроскопія, елементний аналіз, фармакологічний скринінг. Результати й обговорення. З метою отримання нових біологічно активних речовин, нами запропоновано спосіб формування важкодоступної тіазоло[4,3-b]хіназолінової системи, який базується на внутрішньомолекулярній циклізації 2-(2-оксо-тіазолідин-4-іліденеаміно)-бензоатної кислоти. На основі реакцій Кньовенагеля та азосполучення проведено функціоналізацію положення С3 базового 3Н-тіазоло[4,3-b]хіназолін-1,9-діону з утворенням відповідних 3-ариліден та 3-арилгідразопохідних. Будова отриманих сполук та інтерпретація проведених хімічних досліджень підтверджена даними елементного аналізу та ЯМР 1Н-спектроскопією. Проведено фармакологічний скринінг протизапальної активності сполук. Отримані результати дозволили виділити 2 сполуки з вираженим протизапальним ефектом, які за показниками активності наближаються до або перевищують препарат порівняння Ібупрофен, що дає підстави вважати зазначену конденсовану систему перспективним молекулярним каркасом для дизайну потенційних протизапальних агентів Висновки. Встановлено, шо при використанні м'яких дегідратуючих засобів 2-(2-оксотіазолідин-4-іліденеаміно)-бензоатної кислоти зазнає циклізації з утворенням базового 3Н-тіазоло[4,3-b]хіназолін-1,9-діону. Отриманий скафолд апробовано у реакціях Кньовенагеля та азосполучення з отриманням відповідних С3 заміщених тіазоло[4,3-b]хіназолінів. У процесі вивчення протизапальної активності виділено 2 високоактивні сполуки

СИНТЕЗ ТА ПРОТИЗАПАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ ДЕЯКИХ С5 ЗАМІЩЕНИХ 3-МЕТИЛ-4-ТІОКСО-ТІАЗОЛІДИН-2-ОНІВ

Introduction. The study of the reactivity of 4-thiazolidone derivatives and the implementation of their chemical transformations is a promising area for the search for new biologically active substances. This is due to the wide range of biological activity of this class of compounds, as well as the presence of a number of reactive centers, which allows for various modifications of the original structure. Taking into account these circumstances, the synthesis of new substances as potential drug-like molecules among this class of compounds is relevant. The aim of the study – to synthesize some C5 substituted derivatives of 3-methyl-4-thioxo-thiazolidin-2-one for pharmacological screening in vivo of their anti-inflammatory activity. Research Methods. Organic synthesis, 1H NMR spectroscopy, elemental analysis, pharmacological screening were performed. Results and Discussion. The synthetic part of the work consisted in the structural modification of 3-methyl-4-thioxo-thiazolidin-2-one. The active methylene group at the C5 position of the said scafold exhibits CH-acidic properties and allows to carry out the azo coupling reaction with aryldiazonium salts to give the corresponding 3-methyl-5-(aryl-hydrazones)-4-thioxo-thiazolidin-2-ones. The structure of the obtained compounds and the interpretation of the performed chemical studies were confirmed by the data of elemental analysis and 1H NMR spectroscopy. The study of the effect of synthesized substances on the course of the exudative phase of inflammation was performed on the basis of the carrageenan model of inflammatory edema of the paws of white rats. The presence of an inflammatory reaction was established with a change in the volume of the limb by the oncometric method at the beginning of the experiment and 4 hours after the introduction of the phlogogenic agent. For comparison, the anti-inflammatory effect of Ibuprofen was studied under similar conditions. The synthesized compounds have anti-inflammatory properties, and some of them in terms of activity are close to or exceed the comparison drug. Conclusions. As a result of structural modification of 3-methyl-4-thioxo-thiazolidin-2-one at position C5, a series of novel 3-methyl-5-(aryl-hydrazone)-4-thioxo-thiazolidin-2-ones was synthesized. The studies carried out on the anti-inflammatory activity of the synthesized compounds demonstrate the potential to search for anti-inflammatory agents among this class of compounds. We are continuing to study the reactivity and chemical transformations with the prospect of studying the biological activity of this class of compounds.Вступление. Изучение реакционной способности производных 4-тиазолидона и осуществление их химических превращений является перспективным направлением поиска новых биологически активных веществ. Это обусловлено широким спектром биологической активности указанного класса соединений, а также наличием ряда реакционно способных центров, позволяющих проводить разностороннюю модификацию исходной структуры. Принимая во внимание данные обстоятельства, актуальным является синтез новых веществ как потенциальных биомолекул среди указанного класса соединений. Цель исследования – провести синтез некоторых C5 замещенных производных 3-метил-4-тиоксо-тиазолидин-2-она для фармакологического скрининга in vivo их противовоспалительной активности. Методы исследования. Проведено органический синтез, 1Н ЯМР-спектроскопию, элементный анализ, фармакологический скрининг. Результаты и обсуждение. Синтетическая часть работы заключалась в структурной модификации 3-метил-4-тиоксо-тиазолидин-2-она. Активная метиленовая группа в положении C5 указанного скафолда проявляла СН-кислотные свойства и позволила апробировать ее в реакции азосочетания с солями арилдиазония с получением соответствующих 3-метил-5-(арил-гидразоно)-4-тиоксо-тиазолидин-2-онов. Строение полученных соединений и интерпретация проведенных химических исследований подтверждены данными элементного анализа и 1Н ЯМР-спектроскопии. Влияние синтезированных веществ на протекание экссудативной фазы воспаления изучали на основе карагениновой модели воспалительного отека лап белых крыс. Наличие воспалительной реакции устанавливали по изменению объема конечности онкометричным методом в начале опыта и через 4 ч после введения флогогенного агента. Для сравнения в аналогичных условиях изучали противовоспалительный эффект известного противовоспалительного лекарственного средства – ибупрофена. Полученные результаты фармакологического скрининга показали, что синтезированные соединения обладают противовоспалительными свойствами, а некоторые из них по показателям активности приближаются к или превышают препарат ­сравнения. Выводы. В результате структурной модификации 3-метил-4-тиоксо-тиазолидин-2-она по положению C5 синтезировано серию новых 3-метил-5-(арил-гидразоно)-4-тиоксо-тиазолидин-2-онов. Проведенные исследования противовоспалительной активности синтезированных соединений демонстрируют потенциал поиска противовоспалительных агентов среди указанного класса соединений. Мы продол­жаем исследовать реакционную способность, а также химические превращения с перспективой изучения биологической активности этого класса соединений.Вступ. Вивчення реакційної здатності похідних 4-тіазолідону та здійснення їх хімічних перетворень є перспективним напрямком пошуку нових біологічно активних речовин. Це зумовлено широким спектром біологічної активності вказаного класу сполук, а також наявністю ряду реакційно здатних центрів, що дає змогу проводити різносторонню модифікацію вихідної структури. З огляду на дані обставини, актуальним є синтез нових речовин як потенційних біомолекул серед вказаного класу сполук. Мета дослідження – провести синтез деяких C5 заміщених похідних 3-метил-4-тіоксо-тіазолідин-2-ону для фармакологічного скринінгу in vivo їх протизапальної активності. Методи дослідження. Проведено органічний синтез, 1Н ЯМР-спектроскопію, елементний аналіз, фармакологічний скринінг. Результати й обговорення. Синтетична частина роботи полягала у структурній модифікації 3-метил-4-тіоксо-тіазолідин-2-ону. Активна метиленова група в положенні C5 зазначеного скафолду проявляла СН-кислотні властивості та дозволила апробувати її в реакції азосполучення із солями арилдіазонію з отриманням відповідних 3-метил-5-(арил-гідразоно)-4-тіоксо-тіазолідин-2-онів. Будову одержаних сполук та інтерпретацію проведених хімічних досліджень підтверджено даними елементного аналізу та 1Н ЯМР-спектроскопії. Вплив синтезованих речовин на перебіг ексудативної фази запалення вивчали на основі карагенінової моделі запального набряку лап білих щурів. Наявність запальної реакції встановлювали за зміною об’єму кінцівки онкометричним методом на початку досліду і через 4 год після введення флогогенного агента. Для порівняння за аналогічних умов вивчали протизапальний ефект відомого протизапального лікарського засобу – ібупрофену. Отримані результати фармакологічного скринінгу показали, що синтезовані сполуки володіють протизапальними властивостями, а деякі з них за показниками активності наближаються до або перевищують препарат порівняння. Висновки. У результаті структурної модифікації 3-метил-4-тіоксо-тіазолідин-2-ону за положенням C5 синтезовано серію нових 3-метил-5-(арил-гідразоно)-4-тіоксо-тіазолідин-2-онів. Проведені дослідження протизапальної активності синтезованих сполук демонструють потенціал пошуку протизапальних агентів серед зазначеного класу сполук. Ми продовжуємо досліджувати реакційну здатність, а також хімічні перетворення з перспективою вивчення біологічної активності цього класу сполук

Structure of the hDmc1-ssDNA filament reveals the principles of its architecture

In eukaryotes, meiotic recombination is a major source of genetic diversity, but its defects in humans lead to abnormalities such as Down's, Klinefelter's and other syndromes. Human Dmc1 (hDmc1), a RecA/Rad51 homologue, is a recombinase that plays a crucial role in faithful chromosome segregation during meiosis. The initial step of homologous recombination occurs when hDmc1 forms a filament on single-stranded (ss) DNA. However the structure of this presynaptic complex filament for hDmc1 remains unknown. To compare hDmc1-ssDNA complexes to those known for the RecA/Rad51 family we have obtained electron microscopy (EM) structures of hDmc1-ssDNA nucleoprotein filaments using single particle approach. The EM maps were analysed by docking crystal structures of Dmc1, Rad51, RadA, RecA and DNA. To fully characterise hDmc1-DNA complexes we have analysed their organisation in the presence of Ca2+, Mg2+, ATP, AMP-PNP, ssDNA and dsDNA. The 3D EM structures of the hDmc1-ssDNA filaments allowed us to elucidate the principles of their internal architecture. Similar to the RecA/Rad51 family, hDmc1 forms helical filaments on ssDNA in two states: extended (active) and compressed (inactive). However, in contrast to the RecA/Rad51 family, and the recently reported structure of hDmc1-double stranded (ds) DNA nucleoprotein filaments, the extended (active) state of the hDmc1 filament formed on ssDNA has nine protomers per helical turn, instead of the conventional six, resulting in one protomer covering two nucleotides instead of three. The control reconstruction of the hDmc1-dsDNA filament revealed 6.4 protein subunits per helical turn indicating that the filament organisation varies depending on the DNA templates. Our structural analysis has also revealed that the N-terminal domain of hDmc1 accomplishes its important role in complex formation through domain swapping between adjacent protomers, thus providing a mechanistic basis for coordinated action of hDmc1 protomers during meiotic recombination

Biochemical evidence for an alternate pathway in N-linked glycoprotein biosynthesis

Asparagine-linked glycosylation is a complex protein modification conserved among all three domains of life. Herein we report the in vitro analysis of N-linked glycosylation from the methanogenic archaeon Methanococcus voltae. Using a suite of synthetic and semisynthetic substrates, we show that AglK initiates N-linked glycosylation in M. voltae through the formation of α-linked dolichyl monophosphate N-acetylglucosamine, which contrasts with the polyprenyl diphosphate intermediates that feature in both eukaryotes and bacteria. Notably, AglK has high sequence homology to dolichyl phosphate β-glucosyltransferases, including Alg5 in eukaryotes, suggesting a common evolutionary origin. The combined action of the first two enzymes, AglK and AglC, afforded an α-linked dolichyl monophosphate glycan that serves as a competent substrate for the archaeal oligosaccharyl transferase AglB. These studies provide what is to our knowledge the first biochemical evidence revealing that, despite the apparent similarity of the overall pathways, there are actually two general strategies to achieve N-linked glycoproteins across the domains of life.National Institutes of Health (U.S.) (Grant GM039334

AglH, a thermophilic UDP‑<i>N</i>‑acetylglucosamine‑1‑phosphate:dolichyl phosphate GlcNAc‑1‑phosphotransferase initiating protein<i> N</i>‑glycosylation pathway in <i>Sulfolobus acidocaldarius</i>, is capable of complementing the eukaryal Alg7

AglH, a predicted UDP-GlcNAc-1-phosphate:dolichyl phosphate GlcNAc-1-phosphotransferase, is initiating the protein N-glycosylation pathway in the thermoacidophilic crenarchaeon Sulfolobus acidocaldarius. AglH successfully replaced the endogenous GlcNAc-1-phosphotransferase activity of Alg7 in a conditional lethal Saccharomyces cerevisiae strain, in which the first step of the eukaryal protein N-glycosylation process was repressed. This study is one of the few examples of cross-domain complementation demonstrating a conserved polyprenyl phosphate transferase reaction within the eukaryal and archaeal domain like it was demonstrated for Methanococcus voltae (Shams-Eldin et al. 2008). The topology prediction and the alignment of the AglH membrane protein with GlcNAc-1-phosphotransferases from the three domains of life show significant conservation of amino acids within the different proposed cytoplasmic loops. Alanine mutations of selected conserved amino acids in the putative cytoplasmic loops II (D(100)), IV (F(220)) and V (F(264)) demonstrated the importance of these amino acids for cross-domain AlgH activity in in vitro complementation assays in S. cerevisiae. Furthermore, antibiotic treatment interfering directly with the activity of dolichyl phosphate GlcNAc-1-phosphotransferases confirmed the essentiality of N-glycosylation for cell survival

Effects of N-Glycosylation Site Removal in Archaellins on the Assembly and Function of Archaella in Methanococcus maripaludis

In Methanococcus maripaludis S2, the swimming organelle, the archaellum, is composed of three archaellins, FlaB1S2, FlaB2S2 and FlaB3S2. All three are modified with an N-linked tetrasaccharide at multiple sites. Disruption of the N-linked glycosylation pathway is known to cause defects in archaella assembly or function. Here, we explored the potential requirement of N-glycosylation of archaellins on archaellation by investigating the effects of eliminating the 4 N-glycosylation sites in the wildtype FlaB2S2 protein in all possible combinations either by Asn to Glu (N to Q) substitution or Asn to Asp (N to D) substitutions of the N-glycosylation sequon asparagine. The ability of these mutant derivatives to complement a non-archaellated ΔflaB2S2 strain was examined by electron microscopy (for archaella assembly) and swarm plates (for analysis of swimming). Western blot results showed that all mutated FlaB2S2 proteins were expressed and of smaller apparent molecular mass compared to wildtype FlaB2S2, consistent with the loss of glycosylation sites. In the 8 single-site mutant complements, archaella were observed on the surface of Q2, D2 and D4 (numbers after N or Q refer to the 1st to 4th glycosylation site). Of the 6 double-site mutation complementations all were archaellated except D1,3. Of the 4 triple-site mutation complements, only D2,3,4 was archaellated. Elimination of all 4 N-glycosylation sites resulted in non-archaellated cells, indicating some minimum amount of archaellin glycosylation was necessary for their incorporation into stable archaella. All complementations that led to a return of archaella also resulted in motile cells with the exception of the D4 version. In addition, a series of FlaB2S2 scanning deletions each missing 10 amino acids was also generated and tested for their ability to complement the ΔflaB2S2 strain. While most variants were expressed, none of them restored archaellation, although FlaB2S2 harbouring a smaller 3-amino acid deletion was able to partially restore archaellation

UPF201 Archaeal Specific Family Members Reveal Structural Similarity to RNA-Binding Proteins but Low Likelihood for RNA-Binding Function

We have determined X-ray crystal structures of four members of an archaeal specific family of proteins of unknown function (UPF0201; Pfam classification: DUF54) to advance our understanding of the genetic repertoire of archaea. Despite low pairwise amino acid sequence identities (10–40%) and the absence of conserved sequence motifs, the three-dimensional structures of these proteins are remarkably similar to one another. Their common polypeptide chain fold, encompassing a five-stranded antiparallel β-sheet and five α-helices, proved to be quite unexpectedly similar to that of the RRM-type RNA-binding domain of the ribosomal L5 protein, which is responsible for binding the 5S- rRNA. Structure-based sequence alignments enabled construction of a phylogenetic tree relating UPF0201 family members to L5 ribosomal proteins and other structurally similar RNA binding proteins, thereby expanding our understanding of the evolutionary purview of the RRM superfamily. Analyses of the surfaces of these newly determined UPF0201 structures suggest that they probably do not function as RNA binding proteins, and that this domain specific family of proteins has acquired a novel function in archaebacteria, which awaits experimental elucidation

The interaction between vaginal microbiota, cervical length, and vaginal progesterone treatment for preterm birth risk

© The Author(s) 2017. Background: Preterm birth is the primary cause of infant death worldwide. A short cervix in the second trimester of pregnancy is a risk factor for preterm birth. In specific patient cohorts, vaginal progesterone reduces this risk. Using 16S rRNA gene sequencing, we undertook a prospective study in women at risk of preterm birth (n = 161) to assess (1) the relationship between vaginal microbiota and cervical length in the second trimester and preterm birth risk and (2) the impact of vaginal progesterone on vaginal bacterial communities in women with a short cervix. Results: Lactobacillus iners dominance at 16 weeks of gestation was significantly associated with both a short cervix < 25 mm (n = 15, P < 0.05) and preterm birth < 34+0 weeks (n = 18; P < 0.01; 69% PPV). In contrast, Lactobacillus crispatus dominance was highly predictive of term birth (n = 127, 98% PPV). Cervical shortening and preterm birth were not associated with vaginal dysbiosis. A longitudinal characterization of vaginal microbiota (< 18, 22, 28, and 34 weeks) was then undertaken in women receiving vaginal progesterone (400 mg/OD, n = 25) versus controls (n = 42). Progesterone did not alter vaginal bacterial community structure nor reduce L. iners-associated preterm birth (< 34 weeks). Conclusions: L. iners dominance of the vaginal microbiota at 16 weeks of gestation is a risk factor for preterm birth, whereas L. crispatus dominance is protective against preterm birth. Vaginal progesterone does not appear to impact the pregnancy vaginal microbiota. Patients and clinicians who may be concerned about "infection risk" associated with the use of a vaginal pessary during high-risk pregnancy can be reassured