Ингибирование поли(ADP-рибозо)- полимеразы метаболитом нуклеиновых кислот 7-метилгуанином

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Способность метаболита нуклеиновых кислот 7-метилгуанина ингибировать поли(ADP-рибозо)полимеразу 1 (ПАРП-1) и поли(ADP-рибозо)полимеразу 2 (ПАРП-2) выявлена in silico и изучена экспериментально. Показано, что для эффективного связывания пуриновых производных с ПАРП важна аминогруппа в положении 2 и метильная группа в положении 7. Активность ПАРП-1 и ПАРП-2 подавляется 7-метилгуанином со значениями IC50 150 и 50 мкМ соответственно. В ПАРП-ингибирующей концентрации 7-метилгуанин не токсичен, но способен усиливать апоптотическую гибель BRCA1-дефицитных клеток рака молочной железы под воздействием цисплатина и доксорубицина - широко используемых ДНК- повреждающих химиотерапевтических препаратов. 7-Метилгуанин имеет привлекательный предсказанный профиль фармакокинетики и токсичности и может рассматриваться в качестве дополнительного компонента химиотерапии.

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ Под действием различных факторов стресса в ДНК человека возникают генотоксичные повреждения, которые должны устраняться для обеспечения пра вильной репликации ДНК, транскрипции и предот вращения канцерогенеза. В клеточные пути репара ции вовлечены многие белки, которые распознают и устраняют модификации азотистых оснований и разрывы цепи ДНК [1]. Поли(ADP-рибозо)поли меразы (ПАРП; [КФ. 2.4.2.30]) представляют группу эукариотических белков с разнообразными функ циями, связанными в основном с репарацией ДНК и клеточной гибелью. Наиболее изученные пред ставители семейства ПАРП-1 и ПАРП-2 обладают ДНК-зависимой активностью и катализируют син тез поли(ADP-рибозы) [2]. Донором остатка ADP рибозы для синтеза полимера служат молекулы NAD+, в ходе реакции высвобождается никотинамид и образуется гликозидная связь между остатками. Связывание белков ПАРП-1 и ПАРП-2 с поврежден ной ДНК приводит к поли(ADP-рибозил)ированию как самих ферментов, так и других белков, вовле ченных в метаболизм ДНК [3-6]. Результатом данной посттрансляционной модификации являются акти вация и сборка систем репарации в поврежденном локусе ДНК. Так, автомодифицированная ПАРП-1 мобилизует белок эксцизионной репарации XRCC1, ассоциированный с ДНК-полимеразой β и ДНК-лигазой III [7-9]. Важная роль ПАРП-1 и ПАРП-2 подтверждается тем фактом, что parp-1-/- и parp-2-/ мыши более чувствительны к ионизирующей радиа ции, а двойные мутанты parp-1-/-parp-2-/- погибают на ранней стадии развития в начале гаструляции [10]. ДНК-связывающий домен ПАРП-1 построен из специализированных цинковых пальцев, в то вре мя как его структура в ПАРП-2 неизвестна, а соот ветствующий участок последовательности не обла дает гомологией с описанными ДНК-связывающими мотивами. Напротив, каталитические домены и ак тивные центры ПАРП-1 и ПАРП-2 характеризуют ся высоким структурным сходством как в апоформе, так и в комплексе с ингибиторами [11, 12]. Связанный в активном центре субстрат NAD+ взаимодействует с остатками Gly863 и Tyr907 (нумерация для ПАРП- 1) схожим образом с ингибиторами - миметиками никотинамидного фрагмента. Остов Gly863 образует две водородные связи с амидной группой никотина мида, а боковая цепь Tyr907 - стэкинг с никотина мидным кольцом [13]. Несколько описанных клас сов ингибиторов ПАРП содержат карбоксамидную группу, присоединенную к ароматическому кольцу, или лактамную группу, встроенную в систему арома тических колец [14-19], что обеспечивает образова ние упомянутых взаимодействий с остатками Gly863 и Tyr907. Помимо соединений, конкурирующих с NAD+ за активный центр, лиганды малой борозд ки, затрагивающие ДНК-зависимый путь регуляции ПАРП-1, также могут рассматриваться в качестве ингибиторов [20]. Вовлеченность ПАРП в системы репарации ДНК делает этот фермент привлекательной мишенью для противоопухолевой терапии. Ингибиторы ПАРП- 1 и ПАРП-2 могут усиливать эффект различных ДНК-повреждающих противоопухолевых средств, таких, как цисплатин или доксорубицин. При уме ренном повреждении ДНК ПАРП принимает участие в репарации, что позволяет опухолевым клеткам вы жить. Комбинирование ДНК-повреждающего агента и ингибитора ПАРП-1 или ПАРП-2 может способ ствовать преодолению лекарственной устойчивости и апоптотической гибели клеток, представляя, та ким образом, многообещающую стратегию терапии опухолей [15, 21-23]. Кроме того, ингибиторы могут найти применение и при дефектах репарации ДНК в определенных опухолевых клетках. Так, отсут ствие гомологичной рекомбинации в клетках с дефи цитом BRCA1/2 делает их высокочувствительными к ингибированию ПАРП [24-26]. Несколько ингиби торов ПАРП, обладающих противоопухолевой актив ностью, не прошли доклинические или клинические испытания по причине токсичности и недостаточной эффективности [27-29]. В частности, хорошо из вестный ингибитор ПАРП-1 3-аминобензамид плохо проникает в клетку и влияет на другие метаболи ческие процессы. В декабре 2014 года в США было одобрено использование олапариба, первого в своем классе ингибитора ПАРП-1, при прогрессирующем раке яичников [30]. Это соединение является произ водным фталазина с лактамной группой и в наномо лярной концентрации подавляет ферментативную активность ПАРП. Тем не менее разработка эффек тивных и нетоксичных соединений, воздействующих на ПАРП и способных подавлять развитие различ ных типов рака, по-прежнему представляет важную и сложную проблему. Один из перспективных классов ингибиторов ПАРП - природные азотистые основания и их про изводные, содержащие лактамную группу [31, 32]. Однако идентифицированные соединения (напри мер, тимин, гипоксантин) обладают относительно слабым ингибирующим эффектом. В данной работе представлены результаты компьютерного скрининга ингибиторов ПАРП среди производных азотистых оснований и in vitro исследования отобранных соеди нений. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Подготовка модели белка Стартовая модель ПАРП-1 построена на основе кристаллической структуры комплекса ПАРП с ин гибитором 1efy [33] с помощью пакета программ AmberTools 1.2 (http://ambermd.org). К структуре белка добавляли атомы водорода, после чего помеща ли ее в ячейку воды типа TIP3P (минимальная тол щина слоя молекул воды - 12 Å). Для нейтрализации заряда системы добавляли ионы хлора. Для миними зации энергии полученной модели молекулу белка описывали силовым полем ff99SB [34], а ингибитор - автоматически рассчитанными параметрами GAFF [35]. Минимизацию энергии (2500 шагов по методу наискорейшего спуска, затем 2500 шагов по методу сопряженных градиентов) проводили с помощью па кета программ Amber 10 [36] для оптимизации пози ции атомов водорода. В ходе минимизации тяжелые атомы белка и ингибитора фиксировали позиционны ми ограничениями k(Δx)2, где силовая постоянная k была равна 2 ккал/(моль × Å2). Ингибитор, молекулы воды и ионы хлора удаляли из оптимизированной си стемы, чтобы получить модель для проведения моле кулярного докинга. Молекулярный докинг Компьютерную библиотеку производных при родных азотистых оснований подготовили с ис пользованием программы ACD/ChemSketch [37]. Молекулярный докинг проводили с помощью про граммы Lead Finder 1.1.14 [38]. Рассчитывали карту потенциала взаимодействия в активном центре мо дели ПАРП-1 (потенциальную решетку) и осущест вляли скрининг библиотеки при помощи генетиче ского алгоритма поиска. Проводили 20 независимых запусков докинга для каждого соединения, после чего вероятность успешного докирования Pdock опре деляли как отношение числа запусков с успешным результатом (удовлетворяющим заданному струк турному критерию) к общему числу запусков, т.е. Pdock = Nусп/20. Структурным критерием было нали чие двух водородных связей между лактамной груп пой докированного соединения и остатком Gly863. Соединения с Pdock ≤ 0.8 автоматически исключали с помощью Perl-скрипта. Молекулярно-динамическая симуляция Чтобы включить молекулу отобранного ингибитора в систему для симуляции, его параметры, за исклю чением частичных зарядов, брали из силового поля ff99SB. С целью определения зарядов рассчитывали молекулярный электростатический потенциал ин гибитора на HF/6-31G* уровне теории с помощью программы PC GAMESS/Firefly [39]. Подбор частич ных атомных зарядов осуществляли с помощью ме тода RESP [40]. Уравновешивание и последующую симуляцию молекулярной динамики (МД) ПАРП-1 в комплексе с ингибитором проводили с использова нием AmberTools 1.2 и Amber 10. Модель комплек са, полученную молекулярным докингом, окружали 12 Å-слоем воды TIP3P и описывали силовым по лем ff99SB. Для релаксации сольватированной си стемы проводили минимизацию энергии методами наискорейшего спуска и сопряженных градиентов. Затем систему разогревали от 0 до 300 К в течение 50 пс и уравновешивали при 300 К в течение 500 пс. Наконец, рассчитывали траекторию равновесной си муляции (10 нс) при постоянном давлении. Все симу ляции осуществляли с использованием периодиче ских граничных условий и метода PME (Particle Mesh Ewald) для учета дальнодействующих электростати ческих взаимодействий. Программу VMD 1.8.6 [41] использовали для ви зуализации структур. Параллельные вычисления МД-траектории проводили на суперкомпьютере МГУ [42]. Синтез соединений 7-Метилгуанин, 7-метилксантин, 7-метилгипоксан тин, 7-этилгуанин получали путем алкилирования соответствующих нуклеозидов с последующим рас щеплением N-гликозидной связи согласно ранее опи санным методикам [43, 44]. 7-Метилгуанин. 400 МГц 1H-ЯМР (ДМСО-d6): δ = 3.82 (s, 3H, Me), 6.03 (brs, 2H, NH2), 7.81 (s, 1H, H-8), 10.66 (brs, 1H, NH). 7-Метилксантин. 400 МГц 1H-ЯМР (ДМСО-d6): δ = 3.81 (s, 3H, Me), 7.85 (s, 1H, H-8), 10.79 (brs, 1H, NH), 11.48 (brs, 1H, NH). 7-Метилгипоксантин. 400 МГц 1H-ЯМР (CDCl3- CD3OD): δ = 3.94 (s, 3H, Me), 7.80 (s, 1H, H-2), 7.84 (s, 1H, H-8). 7-Этилгуанин. 400 МГц 1H-ЯМР (ДМСО-d6): δ = 1.36 (t, 3H, J = 7.2 Гц, CH3), 4.19 (q, 2H, Me, J = 7.2 Гц, CH2), 6.09 (brs, 2H, NH2), 7.90 (s, 1H, H-8), 10.26 (brs, 1H, NH). Измерение ферментативной активности Рекомбинантные белки ПАРП-1 человека и ПАРП- 2 мыши очищали по описанной ранее методике [45, 46]. Реакцию поли(ADP-рибозил)ирования, катали зируемую ПАРП-1 и ПАРП-2, проводили в опти мальных для каждого фермента условиях [47, 48]. Кратко, для ПАРП-1: 50 мM трис-HCl pH 8.0, 20 мM MgCl2, 150 мM NaCl, 7 мM β-меркаптоэтанол, активи рованная ДНК (2 о.е.280/мл, степень активации 25%), 300 мкM NAD+ (0.18 мкКи [3H]NAD+), 37°С. Реакцию запускали добавлением ПАРП-1 до конечной кон центрации 0.2 мкM и останавливали через 1 мин, нанося реакционную смесь на бумажные фильтры (Whatman-1), пропитанные 5% раствором трихлоруксусной кислоты. Для ПАРП-2: 50 мМ трис-HCl pH 8.0, 40 мM NaCl, 0.1 мг/мл БСА, 8 мM MgCl2, 1 мM ДТТ, активированная ДНК (2 о.е.280/мл, степень ак тивации 25%), 400 мкM NAD+ (0.4 мкКи [3H]NAD+), 37°С. Реакцию запускали добавлением ПАРП-2 до конечной концентрации 0.2 мкM и останавливали через 5 мин, нанося реакционную смесь на бумажные фильтры. Фильтры отмывали 4 раза в 5% трихлорук сусной кислоте, затем в 90% этаноле (для удаления кислоты) и сушили на воздухе. Количество радио активной метки, включенной в кислотонераствори мый продукт, регистрировали на сцинтилляционном счетчике Tri-Carb 2800 (Perkin Elmer) в толуоловом сцинтилляторе. Определение количества радиоак тивно меченного продукта проводили на начальном участке зависимости скорости реакции от времени. ПАРП-ингибирующую активность синтезирован ных соединений оценивали в реакции поли(ADP рибозил)ирования при концентрации NAD+ 0.3 мM в случае ПАРП-1 и 0.4 мM в случае ПАРП-2. Различные количества тестируемых соединений до бавляли в реакционную смесь перед добавлением фермента. Реакцию и детекцию продуктов проводи ли как описано выше. Для определения значения IC50 (концентрация соединения, при которой активность фермента снижена на 50%) изучали влияние различ ных концентраций ингибитора на ферментативную активность. Измерения проводили по меньшей мере в двух независимых экспериментах. Значения IC50 рассчитывали методом нелинейного регрессионного анализа с помощью Origin Pro 8.0. Измерение цитотоксичности Цитотоксическую активность 7-метилгуанина, ци сплатина, доксорубицина и их комбинаций оцени вали путем анализа клеточного цикла и измерения популяции Sub-G1 методом проточной цитометрии, а также измерения активности каспазы-3 как марке ра активации апоптоза. BRCA1-дефицитную линию клеток рака молочной железы человека HCC1937 культивировали в DMEM с добавлением 10% инак тивированной эмбриональной бычьей сыворотки, пе нициллина/стрептомицина (100 ед./мл) и пирувата (0.11 мг/мл) при 37°С в увлажненной атмосфере O2 (20%). Во всех опытах клетки находились в состоянии логарифмического роста. Через 24 ч после рассеи вания клетки обрабатывали 7-метилгуанином (150 мкМ) с последующим добавлением цисплатина (70 мкМ) или доксорубицина (1 мкМ) через 3 ч. Для анализа клеточного цикла клетки собирали через 72 ч, фиксировали в 70% этаноле (конечная концентрация) в течение 60 мин на льду, промывали в фосфатном буфере и окрашивали в 500 мкл рас твора, содержащего йодид пропидия (50 мкг/мл) и РНКазу А (25 мкг/мл) в течение 15 мин. Данные по лучали с помощью проточного цитометра BD FACS CantoII (BD Biosciences) и анализировали с помощью программного обеспечения FACSDiva. Расщепление флуорогенного пептидного субстрата Ac-DNLDAMC оценивали после 48 ч инкубации с цитотоксически ми агентами. Клетки собирали, промывали фос фатным буфером, центрифугировали и ресуспен дировали в фосфатном буфере в концентрации 2 × 106 клеток/100 мкл. Затем 35 мкл суспензии до бавляли в ячейки 96-луночного планшета и смеши вали с пептидным субстратом, растворенным в стан дартном реакционном буфере (100 мМ HEPES, 10% сахарозы, 5 мМ ДТТ, 0.001% NP-40 и 0.1% CHAPS, pH 7.2). Расщепление субстрата измеряли по высвобож дению кумаринового флуорофора на мультиридере VarioScan Flash (Thermo Scientific) при длине вол ны возбуждения 380 нм и эмиссии 460 нм. Измерения проводили по меньшей мере в двух независимых экс периментах. Моделирование фармакокинетики и токсичности Фармакокинетический и токсикологический про фили 7-метилгуанина рассчитывали с помощью программы ACD/Percepta [49], которая позволяет предсказать in silico ADME-свойства (всасывание, распределение, метаболизм, выведение) и токсич ность с использованием QSAR-моделей, основанных на анализе похожих соединений из библиотеки экс периментальных данных. В случае 7-метилгуанина среди библиотечных соединений были ацикловир, кофеин, теобромин, теофиллин. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Компьютерный скрининг Модель ПАРП-1, наиболее изученного представите ля семейства ПАРП, построили на основе кристалло графической структуры каталитического фрагмента в комплексе с ингибитором (PDB ID 1efy, разрешение 2.2 Å). Положение боковых цепей аминокислотных остатков оптимизировали, учитывая их ионизацию. Компьютерная библиотека производных природных азотистых оснований включала около 100 различ ных производных пурина и пиримидина, содержа щих лактамную группу, с учетом возможности их препаративного синтеза. С помощью молекулярного докинга проведен компьютерный скрининг произ водных, способных связываться в активном центре ПАРП-1. Для более полного исследования конфор мационного пространства осуществляли серию не зависимых запусков докинга каждого соединения библиотеки и использовали процедуру структурной фильтрации, которая позволяет отсеивать ложнопо ложительные результаты докинга [47]. Как отмече но ранее, субстрат и известные ингибиторы ПАРП имеют общую структурную особенность: их амидная (или лактамная) группа образует две водородные связи с остатком Gly863. Данное взаимодействие, не обходимое для эффективного связывания в актив ном центре ПАРП, было учтено в качестве критерия для структурной фильтрации. Наряду с этим при от боре потенциальных ингибиторов учитывали фор мирование благоприятных гидрофобных контактов и электростатических взаимодействий ингибитора в активном центре ПАРП-1. Компьютерный скрининг показал, что наиболее перспективным ингибитором ПАРП среди исследованных производных пурина и пиримидина является 7-метилгуанин (Pdock = 0.95, ΔGcalc = -6.8 ккал/моль). Определение геометрических характеристик 7-метилгуанина в активном центре ПАРП-1 и про верку устойчивости фермент-ингибиторного ком плекса проводили при помощи МД. Образование двух водородных связей между лактамной груп пой 7-метилгуанина и остатком Gly863, а также π-стэкинг пуриновых колец с боковой цепью Tyr907 и гидрофобное взаимодействие метильной группы в положении 7 с боковой цепью Ala898 наблюдали по всей МД-траектории (рис. 1). Обнаружено также электростатическое взаимодействие между амино группой 7-метилгуанина в положении 2 и кислородом остова Gly263, не являющееся обычной водородной связью. Среднее расстояние NH2:H∙∙∙Gly863:O было равно 2.42 Å, средний угол NH2:N∙∙∙NH2:H∙∙∙Gly863:O - 137°, в то время как характерная длина водородной связи составляет 1.8-2.1 Å, а угол - не менее 150°. Характеристики положения 7-метилгуанина в ак тивном центре ПАРП-1 представлены в табл. 1. Интересно, что ранее была показана умеренная ингибирующая активность в отношении ПАРП-1 структурного аналога 7-метилксантина [32], ко торый отличается от 7-метилгуанина оксогруппой в положении 2 (рис. 2). При проведении нами ком пьютерного скрининга 7-метилксантин был исклю чен на стадии структурной фильтрации (Pdock = 0.45), что указывало на его менее эффективное связыва ние. При моделировании взаимодействия фермен та с 7-метилгипоксантином, структурным аналогом без заместителя в положении 2, предсказанные па раметры связывания (Pdock = 0.85, ΔGcalc = -6.4 ккал/ моль) также были менее благоприятными. Анализ структуры комплексов ПАРП-1 с 7-метилгуанином и его структурными аналогами показал, что нали чие аминогруппы в положении 2 существенно уве личивает эффективность связывания ингибитора в активном центре за счет электростатического вза имодействия с Gly863. Другим заместителем, обеспе чивающим комплементарность к активному центру ПАРП-1, является метильная группа в положении 7, что подтверждает отсутствие ингибирующих свойств у немодифицированных ксантинов [32]. Следует от метить, что ингибирующий эффект не увеличива ется при дальнейшем наращивании алкильной цепи в этом положении, о чем свидетельствуют расчетные параметры связывания 7-этилгуанина (Pdock = 0.7, ΔGcalc = -6.7 ккал/моль). Ингибирующие свойства пуриновых производных Мы синтезировали 7-метилгуанин, 7-метилксантин, 7-метилгипоксантин и 7-этилгуанин, чтобы проте стировать их способность подавлять ПАРП и оценить влияние заместителей на активность ингибитора. Ингибирующие свойства 7-метилгуанина и родствен ных соединений изучали с использованием двух очи щенных белков семейства ПАРП - ПАРП-1 человека и ПАРП-2 мыши. Представленные в табл. 2 экспе риментальные данные показывают, что 7-метилгуа нин действительно является наиболее эффективным ингибитором ПАРП-1 и ПАРП-2 со значениями IC50 150 и 50 мкМ. Замена 2-оксогруппы 7-метилксанти на на аминогруппу приводит к пяти- и трехкратно му увеличению способности ингибировать ПАРП-1 и ПАРП-2 соответственно. 7-Метилгуанин оказался эффективнее 7-этилгуанина, что свидетельствует об ограниченности участка связывания алкильного заместителя. Важно отметить, что все тестируемые пуриновые производные оказались более эффектив ными ингибиторами ПАРП-2, несмотря на очень по хожую организацию участков связывания в ПАРП-1 и ПАРП-2. Можно предположить, что наблюдаемая селективность обусловлена различными траектори ями доставки ингибитора в активный центр белков ПАРП. Анализ цитотоксичности Цитотоксичность традиционных противоопухоле вых средств - цисплатина и доксорубицина, а так же 7-метилгуанина, анализировали на линии клеток рака молочной железы человека HCC1937, которая считается чувствительной к ингибированию ПАРП из-за дефекта гена репарации ДНК BRCA1 [22, 50, 51]. Индуцированную препаратами гибель клеток оценивали по популяции Sub-G1 (соответствует по пуляции апоптотических клеток с фрагментирован ной ДНК) на проточном цитометре (рис. 3). Обработка клеток 7-метилгуанином сама по себе не привела к увеличению числа клеток в фазе Sub-G1, кото рое составило около 2% (сопоставимо с контролем). Однако сравнение уровня клеточной гибели пока зало, что 7-метилгуанин сенсибилизирует HCC1937 к действию цисплатина и доксорубицина. При об работке клеток комбинацией 7-метилгуанина (150 мкМ) и цисплатина (70 мкМ) популяция клеток в фазе Sub-G1 увеличилась с 34 до 43%, а добавление 7-метилгуанина (150 мкМ) к доксорубицину (1 мкМ) увеличило популяцию Sub-G1 с 32 до 42%. Таким об разом, изменение уровня клеточной гибели при до бавлении 7-метилгуанина происходит схожим обра зом в случае цисплатина и доксорубицина. Мы проанализировали также активацию каспа зы-3 в клетках HCC1937, важного и обязательного события в программе апоптоза. Активная каспаза-3 расщепляет различные молекулы в клетке, что при водит к появлению апоптотической морфологии. Степень активации, измеренная по расщеплению специфического флуорогенного субстрата, корре лировала с уровнем клеточной гибели. Из рис. 4 видно, что активность каспазы-3 увеличивалась при добавлении 7-метилгуанина к цисплатину и док сорубицину на 27-39%, однако сам 7-метилгуанин не стимулировал каспазную активность. Эти данные согласуются с уровнем клеточной гибели, определен ным методом проточной цитометрии. Профиль фармакокинетики и токсичности В заключение мы оценили фармакокинетические свойства и токсикологический профиль 7-метилгу анина при помощи QSAR-моделирования на осно ве опубликованных данных его структурных ана логов (ацикловир, кофеин, теобромин, теофиллин). Так, абсорбция в кишечнике человека оценивает ся как очень высокая, а биодоступность при перо ральном введении - близка к оптимальной (83%). Расчетная доля 7-метилгуанина, связанного с бел ками плазмы, составляет 17%, что не должно суще ственно влиять на его эффективность. Маловероятно связывание 7-метилгуанина с рецептором эстроге на альфа (нет риска репродуктивной токсичности), калиевым каналом hERG (нет риска кардиотоксич ности), обратным транспортером P-гликопротеином и ферментами семейства цитохрома P450 (CYP3A4, CYP2D6, CYP2C9, CYP2C19, CYP1A2). Таким об разом, предсказанные свойства свидетельствуют об эффективности и безопасности 7-метилгуанина для человека. ВЫВОДЫ Несмотря на способность повреждающих ДНК ле карственных средств убивать опухолевые клетки, токсичность этих средств и устойчивость клеток к химиотерапии остаются серьезной проблемой. Системы репарации ДНК, включающие ПАРП-1 и ПАРП-2, важны для нормального развития ор ганизма, однако в случае использования ДНК повреждающих средств эти белки могут уменьшать терапевтический эффект. Метаболит нуклеино вых кислот 7-метилгуанин выявлен in silico в каче стве нового ингибитора каталитической активности ПАРП и исследован экспериментально. Показано, что важное условие эффективного связывания пу риновых производных - наличие аминогруппы в положении 2 и метильной группы в положении 7. В ПАРП-ингибирующей концентрации 7-метил гуанин не токсичен, однако способен увеличивать чувствительность BRCA1-дефицитных клеток рака молочной железы к распространенным химиотера певтическим средствам (цисплатину и доксорубици ну). 7-Метилгуанин является метаболитом нуклеи новых кислот, содержится в плазме крови человека и выводится с мочой [52]. Хотя 7-метилгуанин усту пает по ингибирующей активности олапарибу и неко торым другим известным ингибиторам ПАРП, можно ожидать, что это природное соединение будет иметь более выгодный фармакокинетический и токсиколо гический профили по сравнению с синтетическими ингибиторами и будет рассматриваться в качестве нового перспективного компонента противоопухоле вой терапии.

×

Об авторах

Д. К. Нилов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: vytas@belozersky.msu.ru
Россия

В. И. Тараров

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН

Email: vytas@belozersky.msu.ru
Россия

A. В. Куликов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: vytas@belozersky.msu.ru
Россия

A. Л. Захаренко

Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН

Email: vytas@belozersky.msu.ru
Россия

И. В. Гущина

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: vytas@belozersky.msu.ru
Россия

С. Н. Михайлов

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН

Email: vytas@belozersky.msu.ru
Россия

O. И. Лаврик

Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН

Email: vytas@belozersky.msu.ru
Россия

В. K. Швядас

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: vytas@belozersky.msu.ru
Россия

Список литературы

  1. Cline S.D., Hanawalt P.C. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2003, V.4, P.361-373
  2. Drenichev M.S., Mikhailov S.N. // Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids. 2015, V.34, P.258-276
  3. Lautier D., Lagueux J., Thibodeau J., Ménard L., Poirier G.G. // Mol. Cell. Biochem. 1993, V.122, P.171-193
  4. Schreiber V., Dantzer F., Ame J.C., de Murcia G. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2006, V.7, P.517-528
  5. Hassa P.O., Haenni S.S., Elser M., Hottiger M.O. // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2006, V.70, P.789-829
  6. Hassler M., Ladurner A.G. // Curr. Opin. Struct. Biol. 2012, V.22, P.721-729
  7. Masson M., Niedergang C., Schreiber V., Muller S., Menissier-de Murcia J., de Murcia G. // Mol. Cell. Biol. 1998, V.18, P.3563-3571
  8. Ryu K.W., Kim D.S., Kraus W.L. // Chem. Rev. 2015, V.115, P.2453-2481
  9. Cazzalini O., Donà F., Savio M., Tillhon M., Maccario C., Perucca P., Stivala L.A., Scovassi A.I., Prosperi. E. // DNA Repair (Amst.). 2010, V.9, P.627-635
  10. Ménissier de Murcia J., Ricoul M., Tartier L., Niedergang C., Huber A., Dantzer F., Schreiber V., Amé J.C., Dierich A., LeMeur M. // EMBO J. 2003, V.22, P.2255-2263
  11. Ruf A., Mennissier de Murcia J., de Murcia G., Schulz G.E. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996, V.93, P.7481-7485
  12. Karlberg T., Hammarström M., Schütz P., Svensson L., Schüler H. // Biochemistry. 2010, V.49, P.1056-1058
  13. Ruf A., de Murcia G., Schulz G.E. // Biochemistry. 1998, V.37, P.3893-3900
  14. Banasik M., Komura H., Shimoyama M., Ueda K. // J. Biol. Chem. 1992, V.267, P.1569-1575
  15. Jagtap P., Szabó C. // Nat. Rev. Drug Discov. 2005, V.4, P.421-440
  16. Ferraris D.V. // J. Med. Chem. 2010, V.53, P.4561-4584
  17. Ekblad T., Camaioni E., Schüler H., Macchiarulo A. // FEBS J. 2013, V.280, P.3563-3575
  18. Efremova A.S., Zakharenko A.L., Shram S.I., Kulikova I.V., Drenichev M.S., Sukhanova M.V., Khodyreva S.N., Myasoedov N.F., Lavrik O.I., Mikhailov S.N. // Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids. 2013, V.32, P.510-528
  19. Ekblad T., Lindgren A.E.G., Andersson C.D., Caraballo R., Thorsell A.G., Karlberg T., Spjut S., Linusson A., Schüler H., Elofsson M. // Eur. J. Med. Chem. 2015, V.95, P.546-551
  20. Kirsanov K.I., Kotova E., Makhov P., Golovine K., Lesovaya E.A., Kolenko V.M., Yakubovskaya M.G., Tulin A.V. // Oncotarget. 2014, V.5, P.428-437
  21. Cepeda V., Fuertes M.A., Castilla J., Alonso C., Quevedo C., Soto M., Pérez J.M. // Recent Pat. Anticancer Drug Discov. 2006, V.1, P.39-53
  22. Martin S.A., Lord C.J., Ashworth A. // Curr. Opin. Genet. Dev. 2008, V.18, P.80-86
  23. Brock W.A., Milas L., Bergh S., Lo R., Szabó C., Mason K.A. // Cancer Lett. 2004, V.205, P.155-160
  24. Curtin N.J., Szabo C. // Mol. Aspects Med. 2013, V.34, P.1217-1256
  25. Farmer H., McCabe N., Lord C.J., Tutt A.N.J., Johnson D.A., Richardson T.B., Santarosa M., Dillon K.J., Hickson I., Knights C. // Nature 2005, V.434, P.917-921
  26. Boerner J.L., Nechiporchik N., Mueller K.L., Polin L., Heilbrun L., Boerner S.A., Zoratti G.L., Stark K., LoRusso P.M., Burger A. // PLoS One. 2015, V.10, e0119614
  27. Milam K.M., Cleaver J.E. // Science. 1984, V.223, P.589-591
  28. Mateo J., Ong M., Tan D.S.P., Gonzalez M.A., de Bono J.S. // Nat. Rev. Clin. Oncol. 2013, V.10, P.688-696
  29. Madison D.L., Stauffer D., Lundblad J.R. // DNA Repair (Amst.). 2011, V.10, P.1003-1013
  30. Frampton J.E. // BioDrugs. 2015, V.29, P.143-150
  31. Virág L., Szabó C. // FASEB J. 2001, V.15, P.99-107
  32. Geraets L., Moonen H.J.J., Wouters E.F.M., Bast A., Hageman G.J. // Biochem. Pharmacol. 2006, V.72, P.902-910
  33. White A.W., Almassy R., Calvert A.H., Curtin N.J., Griffin R.J., Hostomsky Z., Maegley K., Newell D.R., Srinivasan S., Golding B.T. // J. Med. Chem. 2000, V.43, P.4084-4097
  34. Hornak V., Abel R., Okur A., Strockbine B., Roitberg A., Simmerling C. // Proteins. 2006, V.65, P.712-725
  35. Wang J., Wolf R.M., Caldwell J.W., Kollman P.A., Case D.A. // J. Comput. Chem. 2004, V.25, P.1157-1174
  36. Case D.A., Darden T.A., Cheatham T.E. III., Simmerling C.L., Wang J., Duke R.E., Luo R., Crowley M., Walker R.C., Zhang W. // AMBER 10. University of California, San Francisco. 2008
  37. // ACD/ChemSketch Freeware, version 8.17. Advanced Chemistry Development, Inc. 2005, url http://www.acdlabs.com
  38. Stroganov O.V., Novikov F.N., Stroylov V.S., Kulkov V., Chilov G.G. // J. Chem. Inf. Model. 2008, V.48, P.2371-2385
  39. Granovsky A.A. // Firefly, version 7.1.F 2009, url http://classic.chem. msu.su/gran/firefly/index.html
  40. Bayly C.I., Cieplak P., Cornell W.D., Kollman P.A. // J. Phys. Chem. 1993, V.97, P.10269-10280
  41. Humphrey W., Dalke A., Schulten K. // J. Mol. Graph. 1996, V.14, P.33-38
  42. Voevodin Vl.V., Zhumatiy S.A., Sobolev S.I., Antonov A.S., Bryzgalov P.A., Nikitenko D.A., Stefanov K.S., Voevodin Vad. V. // Open Systems J. (Mosc.). 2012, V.7, P.36-39
  43. Jones J.W., Robins R.K. // J. Am. Chem. Soc. 1963, V.85, P.193-201
  44. Vidal A., Giraud I., Madelmont J.C. // Synth. Commun. 2004, V.34, P.3359-3365
  45. Sukhanova M.V., Khodyreva S.N., Lavrik O.I. // Biochemistry (Mosc.). 2004. V. 69, 2004, V.69, P.558-568
  46. Amé J.C., Rolli V., Schreiber V., Niedergang C., Apiou F., Decker P., Muller S., Höger T., Ménissier - de Murcia J., de Murcia G. // J. Biol. Chem. 1999, V.274, P.17860-17868
  47. Zakharenko A.L., Sukhanova M.V., Khodyreva S.N., Novikov F.N., Stroylov V.S., Nilov D.K., Chilov G.G., Švedas V.K., Lavrik O.I. // Mol. Biol. (Mosc.). 2011, V.45, P.517-521
  48. Kutuzov M.M., Khodyreva S.N., Amé J.C., Ilina E.S., Sukhanova M.V., Schreiber V., Lavrik O.I. // Biochimie. 2013, V.95, P.1208-1215
  49. // ACD/Percepta. Advanced Chemistry Development, Inc. 2012, url http://www.acdlabs.com
  50. Benafif S., Hall M. // Onco Targets Ther. 2015, V.8, P.519-528
  51. Helleday T. // Mol. Oncol. 2011, V.5, P.387-393
  52. Topp H., Sander G., Heller-Schöch G., Schöch G.. // Anal. Biochem. 1987, V.161, P.49-56

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Нилов Д.К., Тараров В.И., Куликов A.В., Захаренко A.Л., Гущина И.В., Михайлов С.Н., Лаврик O.И., Швядас В.K., 2016

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах