КОНФОРМАЦИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ ГИДРАЗОНА, ПРОИЗВОДНОГО ПИРИДОКСАЛЬ-5-ФОСФАТА И ИЗОНИАЗИДА
Аннотация
Гидразоны, производные пиридоксаля либо пиридоксаль-5-фосфата или гетероциклических гидразидов, представляют интерес, благодаря своей потенциальной биологической активности и возможности использования в качестве сенсоров на ионы металлов. Эти свойства гидразонов могут зависеть от конформационных равновесий молекулы, поскольку наиболее стабильный конформер может отличаться от формы с наибольшим сродством к биомолекуле либо иону металла. В настоящей работе депротонированный гидразон, производный пиридоксаль-5-фосфата и изониазида (PLP-INH3-), исследован методами квантовой химии. Для этого гидразона возможны 3 различных вращения, приводящих к 8 конформерам, однако 4 из них, полученные при вращении пиридинового кольца остатка изониазида, являются вырожденными. С использованием теории функционала плотности (B3LYP/6-311++G(d,p)) были оптимизированы геометрические характеристики различных невырожденных конформеров вращения данного гидразона (различающихся взаимной ориентацией карбонильной группы остатка изониазида и атома кислорода в положении 3 остатка PLP), а также оценены активационные барьеры переходов между ними. Обсуждаются изменения в энергии и строении конформеров, а также переходных состояний. Количественный QTAIM (Quantum Theory of Atoms in Molecules) анализ был проведен с целью проверки наличия внутримолекулярных водородных связей. Формы гидразона, способные образовывать комплекс с ионами металлов, отличаются от наиболее устойчивых (по величинам полной энергии) конформеров. Была проведена предварительная оценка биологической активности гидразона PLP-INH3-, а также молекулярный докинг для гидразона и киназы G-белок сопряженного рецептора. Определена предпочтительная конформация для связывания лиганда с активным сайтом киназы.
Литература
Su X., Aprahamian I. Hydrazone-based switches, metallo-assemblies and sensors. Chem. Soc. Rev. 2014. V. 43. P. 1963-1981. DOI: 10.1039/C3CS60385G.
Suvarapu L.N., Seo Y.K., Baek S.-O., Ammireddy V.R. Review on Analytical and Biological Applications of Hydra-zones and their Metal Complexes. E-J. Chem. 2012. V. 9. N 3. P. 1288-1304. DOI: 10.1155/2012/534617.
Shakdofa M.M.E., Shtaiwi M.H., Morsy N., Abdel-rassel T.M.A. Metal complexes of hydrazones and their biological, analytical and catalytic applications: A review. Main Group Chem. 2014. V. 13. N 3. P. 187-218. DOI: 10.3233/MGC-140133.
Brittenham G.M. Pyridoxal Isonicotinoyl Hydrazone. Effec-tive Iron Chelation after Oral Administration. Ann. NY Acad. Sci. 1990. V. 612. P. 315-326. DOI: 10.1111/j.1749-6632.1990.tb24319.x.
Bhattacharya M., Ponka P., Hardy P., Hanna N., Varma D.R., Lachapelle P., Chemtob S. Prevention of Postasphyx-ia Electroretinal Dysfunction with a Pyridoxal Hydrazone. Free Rad. Biol. Med. 1997. V. 22. N 1-2. P. 11-16. DOI: 10.1016/S0891-5849(96)00274-2.
Chen Y.-L., Kong X., Xie Y., Hider R.C. The interaction of pyridoxal isonicotinoyl hydrazone (PIH) and salicylaldehyde isonicotinoyl hydrazone (SIH) with iron. J. Inorg. Biochem. 2018. V. 180. P. 194-203. DOI: 10.1016/j.jinorgbio.2017.12.007.
Hermes-Lima M., Gonçalves M.S., Andrade Jr. R.G. Pyr-idoxal isonicotinoyl hydrazone (PIH) prevents copper-mediated in vitro free radical formation. Mol. Cell. Biochem. 2001. V. 228. P. 73-82. DOI: 10.1023/A:1013348005312.
Mezey R.-Ş., Máthé I., Shova S., Grecu M.-N., Roşu T. Synthesis, characterization and antimicrobial activity of cop-per(II) complexes with hydrazone derived from 3-hydroxy-5-(hydroxymethyl)-2-methylpyridine-4-carbaldehyde. Polyhe-dron. 2015. V. 102. P. 684-692. DOI: 10.1016/j.poly.2015.10.035.
Gamov G.A., Zavalishin M.N., Khokhlova A.Y., Gashni-kova A.V., Aleksandriiskii V.V., Sharnin V.A. Complexa-tion between nickel(II), cobalt(III) and hydrazones derived from pyridoxal 5’-phosphate and hydrazides of 2-,3-,4-pyridinecarboxylic acids in aqueous solution. J. Coord. Chem. 2018. DOI: 10.1080/00958972.2018.1512708.
Gamov G.A., Kiselev A.N., Aleksandriiskii V.V., Sharnin V.A. Influence of regioisomerism on stability, formation ki-netics and ascorbate oxidation preventive properties of Schiff bases derived from pyridinecarboxylic acids hydrazides and pyridoxal 5′-phosphate. J. Mol. Liq. 2017. V. 242. P. 1148-1155. DOI: 10.1016/j.molliq.2017.07.106.
Echevarría G.R., Basagoitia A., Santos J.G., García Blan-co F. Determination of the rates of formation and hydrolysis of the Schiff bases formed by pyridoxal 5'-phosphate and hy-drazinic compounds. J. Mol. Cat. A: Chem. 2000. V. 160. N 2. P. 209-215. DOI: 10.1016/S1381-1169(00)00266-1.
Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Robb M.A. Gaussian 09, Revision A.02. Wallingford CT: Gaussian Inc. 2016.
Jasiński R., Kula K., Kacka A., Mirosław B. Unexpected course of reaction between (E)-2-aryl-1-cyano-1-nitroethenes and diazafluorene: why is there no 1,3-dipolar cycloaddition? Monatsh. Chem. 2017. V. 148. P. 909-915. DOI: 10.1007/s00706-016-1893-5.
Cossi M., Rega N., Scalmani G., Barone V. Energies, struc-tures, and electronic properties of molecules in solution with the C-PCM solvation model. J. Comput. Chem. 2003. V. 24. N 6. P. 669-681. DOI: 10.1002/jcc.10189.
Keith T.A. AIMAll (Version 16.01.09). TK Gristmill Soft-ware. Overland Park KS, USA. 2017. (http://aim.tkgristmill.com/ - accessed 14th May, 2018).
Bushmarinov I.S., Lyssenko K.A., Antipin M.Yu. Atomic energy in the ′Atoms in Molecules′ theory and its use for solving chemical problems. Russ. Chem. Rev. 2009. V. 78. N 4. P. 283-302. DOI: 10.1070/RC2009v078n04ABEH004017.
http://way2drug.com/PassOnline/predict.php (Доступ 17.05.2018).
Fliz O.A., Poroikov V.V. Fragment-based lead design. Russ. Chem. Rev. 2012. V. 81. N 2. P. 158-174. DOI: 10.1070/RC2012v081n02ABEH004222.
Cannavo A., Komici K., Bencivenga L., D’amico M.L., Gambino G., Liccardo D., Ferrara N., Rengo G. GRK2 as a therapeutic target for heart failure. Expert Opin. Therap. Tar-gets. 2018. V. 22. P. 75-83. DOI: 10.1080/14728222.2018.1406925.
Okawa T., Aramaki Y., Yamamoto M., Kobayashi T., Fukumoto S., Toyoda Y., Henta T., Hata A., Ikeda S., Kaneko M., Hoffman I.D., Sang B.C., Zou H., Kawamoto Design, Synthesis, and Evaluation of the Highly Selective and Potent G-Protein-Coupled Receptor Kinase 2 (GRK2) Inhibi-tor for the Potential Treatment of Heart Failure. J. Med. Chem. 2017. V. 60. P. 6942-6990. DOI: 10.1021/acs.jmedchem.7b00443.
Trott O., Olson A.J. AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization and multithreading. J. Comput. Chem. 2010. V. 31. P. 455-461. DOI: 10.1002/jcc.21334.
