Kemikere skaber et molekyle, der kan hjælpe med at behandle hjertesygdomme og opdage vira

RUDN University kemikere sammen med kolleger fra Chemnitz University of Technology (Tyskland) har syntetiseret den første kemiske receptor, der effektivt kan binde til cyklisk guanosinmonofosfat (cGMP) i en vandig opløsning - cGMP regulerer mange fysiologiske processer i hjerte-kar- og nervesystemer. Dette kan føre til mere effektive lægemidler til behandling af myokardieinfarkt, samt metoder til påvisning af vira ved deres nukleotider. Artiklen er publiceret i Journal of Organic Chemistry .

nukleinsyrer, DNA og RNA, er sammensat af nukleotider, eller nukleosidphosphater. Frie nukleotider er involveret i syntesen af ​​kemikalier i celler, påvirker enzymernes aktivitet og virker som energibærere. Derfor, at løse mange medicinske og bioteknologiske problemer, det er nødvendigt at skabe receptorer - molekyler, der kan binde sig til specifikke typer nukleotider. Dette afslører, hvilke typer nukleotider der er indeholdt i opløsningen for bedre at forstå mekanismerne for fysiologiske processer, samt at skabe målrettede lægemidler, der selektivt påvirker nogle cellefunktioner uden at påvirke andre.

Victor Khrustalev, leder af Institut for Uorganisk Kemi ved RUDN Universitet og hans kolleger løste dette problem vedrørende cGMP-nukleotidet, cyklisk guanosinmonofosfat. Det er en cyklisk form for nukleotid dannet af guanosintrifosfat (GTP). Det fungerer som en sekundær mediator og udløser en kaskade af reaktioner, der aktiverer fysiologiske funktioner i hjertets glatte muskler, hypofyse, nethinden og andre celler. Det er muligt at påvirke cGMP ved hjælp af egnede receptorer, og dermed, konsekvenserne af myokardieinfarkt, hjerte hypertrofi, og hjertesvigt kan behandles.

I en vandig opløsning, molekyler er sværere at binde til nukleotider. cGMP-molekylet består af en nukleotidbase og en fosfatrest. For at skabe et molekyle, der er i stand til at binde stærkt til cGMP i en vandig opløsning, forfatterne af undersøgelsen kombinerede et cyklisk makromolekyle, som på grund af sin struktur kan binde sig til nukleotidbasen af ​​cGMP, og naphthalimid farvestoffer, som kan binde fosfatdelen af ​​cGMP.

Strukturen af ​​det opnåede molekyle er hovedsageligt strukturen af ​​[2+2], det er, to steder af det anionbindende makromolekyle og to steder med naphthalimidfarvestoffer. Biokemikere fandt også ud af, at under forhold med høj fortynding af de oprindelige stoffer under skabelsen af ​​et nyt molekyle, en større makrocyklus dannes oftere [4 + 4].

For at teste effektiviteten af ​​at binde det opnåede molekyle til cGMP, biokemikerne bestemte og visualiserede strukturen af ​​molekylet ved hjælp af kernemagnetisk resonansspektroskopi og testede opløsningen ved UV-visuel og fluorescerende titrering. Denne metode er baseret på et direkte forhold mellem fluorescens og koncentrationen af ​​det bestemte stof i opløsning.

Forskerne sammenlignede også strukturerne af de opnåede makromolekyler med sulfat og ATP ved atomdrevet mikroskopi. Bindingsundersøgelser har vist, at receptoren er selektiv (dvs. tilbøjelige til at binde) til cGMP.

De opnåede resultater er det første skridt mod udviklingen af ​​selektive receptorer for nukleosidmonofosfater, hvilken, i fremtiden, vil give forskere mulighed for at regulere kemiske processer i celler, opdage virale partikler i blodet, og skabe lægemidler, der interagerer med bestemte områder af cellen, selektivt at forbinde med en specifik nukleinsyre.