Alicja Skrzypek

Alicja Skrzypek
kontakt e-mail: [email protected]
Katedra Chemii
Wydział Nauk o Żywności i Biotechnologii
Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
Temat pracy doktorskiej:
Synteza, aktywność biologiczna oraz analiza SAR 4-(1,3,4-tiadiazo-2-ilo)benzeno-1,3-dioli
Skrócony opis tematyki pracy doktorskiej:
W związku ze wzrastającą zachorowalnością na choroby odkleszczowe (kleszczowe
zapalenie mózgu, bolerioza) oraz na duże straty gospodarcze, szczególnie w hodowli bydła,
nieuniknione staje się poszukiwanie nowych, skuteczniejszych oraz o lepszych właściwościach
preparatów, które byłyby pomocne w walce przeciw kleszczom.
Dla otrzymanych związków z grupy 4-(1,3,4-tiadiazo-2-ilo)benzeno-1,3-dioli w badaniach
in vivo na osobnikach dorosłych kleszcza, wyznaczone zostały dawki LD100 (stężenia
powodujące 100% śmiertelności populacji) w stosunku do kleszcza pospolitego i łąkowego.
Wykazały one, że są to wartości niższe niż dla dotychczas stosowanych preparatów. Dla nimf i
larw określono czas skutecznego działania, a także wpływ substancji na ich metamorfozę i
rozwój. Niektóre połączenia wykazują odległe w czasie działanie i ograniczają reprodukcję
kleszczy. Jest to mechanizm do tej pory nieopisany w literaturze, gdyż preparaty handlowe z
reguły działają tylko na osobniki dorosłe i nie zaburzając cyklu rozrodczego następnych
pokoleń. Kontynuując badania na wskazanym obszarze celem pracy jest wyłonienie z grupy
nowo zsyntezowanych 4-(1,3,4-tiadiazo-2-ilo)benzeno-1,3-dioli struktur o najskuteczniejszym
działaniu przeciwkleszczowym w kierunku opracowania nowego akarycydu. Zamierzony cel
zostanie osiągnięty poprzez syntezę szeregu analogów z opisywanej grupy i selekcję związków
do kolejnych badań in vivo (które są bardzo kosztowne i czasochłonne). Wybór zostanie
dokonany na podstawie oceny właściwości inhibicyjnych związków w stosunku do enzymów
acetylocholinoesterazy (AChE) i butylocholinoesterazy (BuChE) oraz po uwzględnieniu analizy
struktura-aktywność SAR (Structure-Activity-Relationship).
Związki
otrzymywane
są
w
reakcji
sulfotlenku
bis(2,4-dihydoksytiobenzoilu)
z
hydrazydami (tiosemikarbazydami), gdzie po utworzeniu liniowego produktu -tioaryloilowej
pochodnej- i przegrupowaniu tautomerycznym następuje proces intramolekularnej addycji. W
efekcie końcowym eliminacja cząsteczki wody prowadzi do utworzenia pierścienia 1,3,4tiadiazolu. Połączony jest on z ugrupowaniem 2,4-dihydroksyfenylowym, które zapewnia
zwilżalność związków wodą oraz utrzymuje równowagę hydrofilowo-hydrofobową (jeden z
koniecznych warunków bioaktywności związków). Poprzez tworzenie wiązań wodorowych
grupy hydroksylowe mogą być też odpowiedzialne za oddziaływania z potencjalnym celem
molekularnym.
Charakter
chemiczny
związków
jest
głównie
modyfikowany
poprzez
zróżnicowane podstawniki przy pierścieniu tiadiazolu. Dotychczas uzyskano ponad 50 nowych
połączeń, których strukturę potwierdzono za pomocą klasycznych technik 1H-NMR,
13
C-NMR,
IR oraz EI-MS.
Pierwszym etapem selekcji związków do kolejnych badań in vivo są wyniki testów in vitro
w stosunku do enzymów AChE i BChE, które są podstawowym obszarem działania obecnych w
handlu preparatów. Z reguły zakłócają one funkcjonowanie systemu nerwowego, jako efekt
zaburzenia przepływu impulsów nerwowych przez uszkodzenie receptorów acetylocholiny albo
inhibicji esteraz AChE i BChE. Uzyskane wartości IC50 (stężenie substancji, przy którym
inhibicja osiąga wartość 50%) na poziomie nM wskazują związki, które zostaną poddane ocenie
w kolejnych badaniach in vivo. Celem tego postępowania jest również przybliżenie
potencjalnego mechanizmu działania.
Analiza SAR zostanie zastosowana jako druga, racjonalna droga selekcji związków do
testów in vivo. Opisuje ona relacje zachodzące pomiędzy budową chemiczną związków
podobnych strukturalnie a ich aktywnością biologiczną. Umożliwia projektowanie modeli
określających czynniki determinujące dany rodzaj bioaktywności oraz wskazuje potencjalnie
skuteczniejsze
analogi.
eksperymentalnymi
Niezbędne
metodami
do
analizy
chromatograficznymi
SAR
deskryptory
oraz
na
są
wyznaczone
podstawie
modelowania
molekularnego. Do obliczenia lipofilowości związków, która decyduje o procesach przenikania,
podziału,
transportu
i
dystrybucji
zastosowana
jest
wysokosprawna
chromatografia
cienkowarstwowa OPLC (RP-18) oraz chromatografia kolumnowa HPLC - RP-18 i IAM
(Immobilized Artificial Membrane) - będąca modelem sztucznej błony biologicznej. Dodatkowo
została wykorzystana chromatografia TLC ze złożem chitynowym, pozwalająca ocenić
powinowactwo związków do chitynowego pancerzyka kleszcza. Metodą modelowania
molekularnego będą wyznaczone głównie deskryptory o charakterze elektronowym oraz
sterycznym. Analiza ilościowa struktura-aktywność (QSAR) zostanie przeprowadzona metodą
wieloparametrycznej regresji liniowej.
Zastosowane badania przesiewowe mają na celu ograniczyć koszty, jak również czas
badań in vivo. Z grupy nowo otrzymanych połączeń będą wyselekcjonowane takie, które byłyby
skuteczniejsze niż te wybrane na początku do pierwszego etapu badań na kleszczach. Z
drugiej strony są one niezbędne do zbudowania modelu struktura-aktywność. Poza tym
związki, które już są przebadane na aktywność przeciwkleszczową spełniają podstawowe
kryteria niezbędne do podjęcia obszernych badań biologicznych w kierunku potencjalnego
preparatu przeciw kleszczom.