Синтез и свойства анионных полиэлектролитов, содержащих фрагменты аминокислот и наноструктурирующих белков капсида ВИЧ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат химических наук Карасева, Екатерина Николаевна

• Карасева, Екатерина Николаевна
• кандидат химических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат химических наук Карасева, Екатерина Николаевна

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Анионные полиэлектролиты на основе чередующихся 6 сополимеров малеинового ангидрида

1.1.1. Синтез, состав и строение.

1.1.2. Физиологическая активность

1.1.3. Молекулярная масса как фактор биофункционалъной активности и известные методы ее регулирования.

1.2. Направления модификации сополимеров малеинового ангидрида для усиления их противовирусной активности.

1.2.1. Мембранотропные производные.

1.2.2. Имитаторы вирус-распознающих клеточных рецепторов

1.2.3. Производные, содержащие фрагменты вирусных белков

1.3. Состояние проблемы конструирования ингибиторов ВИЧ-инфекции и постановка задач собственных исследований.

Глава II. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

2.1. Радикальная циклосополимеризация малеинового ангидрида и дивинилового эфира в присутствии различных агентов передачи цепи.

2.1.1. Синтез сополимера в присутствии тетрагидрофурана

2.1.2. Контролируемая радикальная сополимеризация в присутствии агентов обратимой передачи цепи

2.2. Синтез полипептидных фрагментов матриксного белка капсида

2.2.1. Выбор региона искусственной имитации природного белка

2.2.2. Синтез полипептидныхмоноаминореагентов.

2.3. Синтез гибридных полиэлектролитов, содержащих аминосульфокислоты и (или) полипептидные фрагменты.

23Л. Прививка целевых аминореагентов к сополимерам малеинового ангидрида.

2.3.2. Гидролиз продуктов в кислотно-анионные формы.

2.3.2. Очистка и получение полимерных субстанций для биологическш испытаний.

2.4. Анализ результатов биологических испытаний и соотношений «химическая структура - биологическая активность»

Глава III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1. Радикальная сополимеризация

3.2. Полипептидный синтез

3.3. Синтез модифицированных сополимеров и подготовка субстанций для биологических испытаний

3.4. Методы анализа чистоты, состава и структуры продуктов

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез и свойства анионных полиэлектролитов, содержащих фрагменты аминокислот и наноструктурирующих белков капсида ВИЧ»

В последние десятилетия особое внимание исследователей привлекают физиологически активные синтетические полиэлектролиты, имитирующие структуры природных биополимеров. С одной стороны, они представляют собой удобные экспериментальные модели для изучения макромолекулярных объектов «живой» природы и познания основ биологических форм жизни; с другой - являются ориентиром развития химии высокомолекулярных соединений в направлении создания новых гибридных макромолекулярных систем, сочетающих структурные и функциональные возможности природных и синтетических полимеров. Это открывает новые перспективы в актуальных областях биотехнологии и медицины [1-3].

К полимерам такого рода относят чередующийся циклосополимер малеинового ангидрида (МАН) с дивиниловым эфиром (ДВЭ) состава 2:1 (ДВМА) и его производные:

Кислотно-анионные гидролизаты (£=ОН) ДВМА являются имитаторами чередующейся организации остова нуклеиновых кислот (без имитации генетического кода боковых нуклеотидных групп) и обладают свойством активировать реакции противовирусного иммунитета (см. главу 1, раздел 1.1.2).

Модификация боковых групп 2 ДВМА вирус-распознающими «векторами», включая полипептидные фрагменты рецепторов клеток человека, позволила создать физиологически активные полимеры, уникальность которых заключается в сочетании свойств иммуностимуляторов с функциями прямого узнавания-блокады вирусных нанообъектов (глава 1, раздел 1.2.2).

В развитие этих исследований данная работа акцентирована на актуальной проблеме синтеза новых потенциальных ингибиторов вируса

ДВМА иммунодефицита человека (ВИЧ) на основе макромолекул ДВМА, содержащих сульфокислотные имитаторы активных центров рецепторов клеток и фрагменты структурообразующих белков самого вируса.

Следует отметить, что высокомолекулярный ДВМА (при ММ > 2x104) и его производные токсичны (глава 1, раздел 1.1.3). В этой связи, другой актуальной задачей явилась разработка эффективных методов синтеза узкодисперсных сополимеров ДВМА с невысокой ММ.

Цель настоящего исследования - разработка методов контролируемого синтеза циклосополимера ДВМА заданной ММ и его направленная модификация аминосульфокислотными имитаторами активных центров клеточных рецепторов и фрагментами наноструктурирующих вирусных белков (на примере матриксного белка капсида1 ВИЧ).

1 Капсид (от латинского «саряа» - вместилище) - белковая оболочка вируса, предохраняющая его нуклеиновую кислоту от внешних воздействий.

Заключение диссертации по теме «Высокомолекулярные соединения», Карасева, Екатерина Николаевна

выводы

1. Разработаны методы направленного синтеза анионных полиэлектролитов в ряду производных сополимеров малеинового ангидрида с дивиниловым эфиром, содержащих аминосульфокислотные имитаторы активных центров вирус-распознающих рецепторов клеток человека и полипептидные фрагменты матриксного белка капсида ВИЧ. Исследованы степень полимеризации, спектральные характеристики, химический состав и строение новых полимерных продуктов, а также потенциал их противовирусной активности в зависимости от химической структуры и физико-химических свойств.

2. Впервые исследована радикальная чередующаяся циклосополимеризация малеинового ангидрида и дивинилового эфира в условиях обратимой передачи цепи. Показано, что строение повторяющегося звена циклосополимера, полученного в присутствии агента обратимой передачи цепи, не отличается от строения звена в цепи сополимера, синтезированного в условиях классической радикальной циклосополимеризации. Последовательное увеличение молекулярной массы сополимера с ростом конверсии, выход узкодисперсных продуктов, а также образование блок-сополимера при использовании полученного циклосополимера в качестве агента обратимой передачи цепи в полимеризации стирола однозначно доказывает протекание сополимеризации по псевдоживому радикальному механизму.

3. Впервые осуществлен синтез ряда полипептидных фрагментов матриксного белка р17 капсида ВИЧ в форме новых моноамино-макрореагентов, пригодных для прививки по ангидридным группам полученных циклосополимеров малеинового ангидрида и дивинилового эфира, а также их флуоресцентно-меченные производные.

4. Синтезированы новые водорастворимые гибридно-полимерные продукты на основе циклосополимера малеинового ангидрида и дивинилового эфира и регулируемых комбинаций аминосульфокислот и пептидных фрагментов матриксного белка ВИЧ.

5. В ряду синтезированных гибридных полимеров выявлены соединения, обладающие высокой комбинированной противовирусной активностью, как против ВИЧ, так и против цитомегаловирусной инфекции (фактора и ко-фактора СПИД).

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Карасева, Екатерина Николаевна, 2010 год

1. ' Платэ Н.А., Васильев А.Е. Физиологически активные полимеры. М.:1. Химия, 1986.-296 с.

2. Кабанов В.А. От синтетических полиэлектролитов к полимер-субъединичным вакцинам // Высокомолекулярные соединения Серия А. 2004. - Т. 46, № 5. - С. 759-782.

3. Штильман М.И. Полимеры в биологически активных системах // Соросовский образовательный журнал. 1998. - Т. 8, № 5. - С. 48-53.4/ Молдавский Б.Л., Кернос Ю.Д. Малеиновый ангидрид и малеиновая кислота. Л.: Химия, 1976. - 86 с.

4. Trivedy B.C., Culbertson В.М. Maleic anhydride. -NY-London: Plenum Press, 1982.

5. П.1 'Петрова Т.Л. Реакционная способность виниловых эфиров в реакциях чередующейся сополимеризации с малеиновым ангидридом //

6. Автореферат дисс. кхн: 02.00.06 Иркутск: ИИОХ АН СССР, 1988. -18 с.12. " Wagner-Jauregg Т. Über addierende Hetero-polymerisation // Berichte. 1930.

7. Vol. 63. № 11. P. 3213-3224.

8. Стоцкая Л.Л. Донорно-акцепторные комплексы в реакциях гомо- исополимеризации гетероатомных соединений. // Диссд.х.н.: 02.00.06-М., 1991 -319 с.

9. Dewar M .J.S., Pierini A.B. Mechanism of the Diels-Alder reaction. Studies of the addition of maleic anhydride to furan and methylfurans // Journal of American Chemical Society. 1984. Vol. 106. № 1. P. 203-208.

10. Sandner B. Die rolle von Diels-Alder-reaktionen beienigen radikalischen polymerisation // Acta Polymerica. 1984. Vol. 35. № 5. P. 359-363.

11. Vazzana I., Grandi F., Hyashi K., Munari S., Russo S. Radiation-induced copolymerization of furan and maleic anhydride // La Chimica e Г Industria. 1975. Vol. 57. P. 745.

12. Бийег G.B. Cyclopolymerization and cyclocopolymerization. -NY-Basel-Hong Kong: Marcel Dekker Inc., 1992. 557 p.35.' Breslow D.S. Biologically active synthetic polymers // Pure and Applied Chemistry. 1976. Vol. 46. № 2. P. 103-113.

13. Kunitake Т., Tsukino M. Radical cyclopolymerization of divinyl ether and11maleic anhydride. A C-NMR study of the polymer structure // Journal of polymer science. Part A, Polymer chemistry. 1979. Vol. 17. № 3. P. 877-888.

14. Горшкова М.Ю., Лебедева Т.Д., Стоцкая JI.JI., Слоним И.Я. Исследование структуры сополимера дивинилового эфира с малеиновым ангидридом спектральными методами. // Высокомолекулярные соединения Серия А. 1996. - Т. 38, № 10. - С. 1683-1686.

15. Букринская А.Г. Вирусология. M.: Медицина, 1986. - 336 с.

16. Ройт А., Бростофф Д., Мейл Д. Иммунология. М.: Мир, 2000. - 592 с.55.''Feltz Е.Т., Regelson W. Ethylene maleic anhydride copolymers as viral inhibitors. //Nature. 1962. Vol. 196. № 4855. P. 642-647.

17. Richmond J.Y. Mouse resistance against foot-and-mouth disease virus induced by injectios virus induced by injections of pyran // Infection and Immunity. 1971. Vol. 3. № 2. P. 249-253.

18. Budzynski W., Chirigos M., Gruys E. Augmentation of natural cell activity in tumor-bearing and normal mice by MVE-2 // Cancer Immunology, Immunotherapy. 1987. Vol. 24. № 3. P. 253-258.

19. E production by guinea-pigs. A comparative study with lipopolysaccharide // Immunology. 1975. Vol. 29. № 2. P. 319-326.

20. Берлин A.A., Вольфсон C.A., Ениколопян H.C. Кинетика полимеризационных процессов. -М.: Химия. 1978. — 319 с.

21. Triblock Copolymers by Radical Polymerization in Two Steps. // Macromolecules. 2000. Vol. 33. № 2. P. 243-245.

22. Moad G., Rizzardo E., Thang S.H. Radical addition-fragmentation chemistry in polymer synthesis // Polymer. 2008. Vol. 49. № 5. P. 1079-1131.

23. Handbook of RAFT Polymerization // ed. by C. Barner-Kowollik. -Weinheim: Wiley, 2008 556 p.

24. Han J., Silcock P., McQuillan J., Bremer P. Preparation and characterization of poly(styrene-alt-maleic acid)-b-polystyrene block copolymer self-assembled nanoparticles // Colloid and Polymer Science. 2008. Vol. 286. № 14-15. P. 1605-1612.

25. Kattenbeck В., Rohrhofer A., Niedrig M., Wolf H., Modrow S. Defined amino acids in the gag proteins of human immunodeficiency virus type 1 are functionally active during virus assembly // Intervirology. 1996. Vol. 39. № 1-2. P. 32-39.

26. Pavlova М., Serbin A., Fedorova N., Karaseva Е., Klimova Е., Kushch А. Anti-Cytomegalovirus Activity of Membranotropic Polyacidic Agents: Effects in vitro // Antiviral Research. 2009. Vol. 82. № 2. P. 50-51.

27. Воркунова Г. К., Калнина JI. Б., Бурштейн М. Е., Сербии А. В., Родионов И. Л., Павлова М. В., Букринская А. Г. Действие новых антивирусных препаратов на репликацию ВИЧ-1 // Вопросы вирусологии. 2009. - Т. 54, № 2. - С. 27-31.

28. Гитис С.С., Глаз А.И, Иванов А.В. Практикум по органической химии -М.: Высшая школа, 1991. 303 с.

29. Вайсбергер А., Проскауэр Э., Риддик Дж., Тупс Э. Органические растворители. Физические свойства и методы очистки. Пер. с англ. М.: Издательство иностранной лителатуры, 1958. - 520 с.

30. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. Пер. с англ. М.: Мир, 1976. — 542 с.

31. Храмкина М.Н. Практикум по органической химии. Д.: Химия, 1977. -320 с.