vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2022-58-1-62-67vestich-705Research ArticleБИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯBIOORGANIC CHEMISTRYНовые липофильные конъюгаты флуоресцирующего NBD-пиперазина: синтез, in silico взаимодействие с липидным бислоем и цитохромами P450New lipophilic conjugates of fluorescent NBD-piperazine: synthesis, in silico interactions with lipid bilayer and cytochromes P450ФалетровЯ. В.FaletrovY. V.

Фалетров Ярослав Вячеславович – кандидат химических наук, доцент, ведущий научный сотрудник. НИИ физико-химических проблем БГУ

ул. Ленинградская, 14, 220006, Минск

Faletrov Yaroslav V. – Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, Leading Researcher. Research Institute for Physical Chemical Problems of the Belarusian State University

14, Leningradskaya Str., 220006, Minsk

yaroslav82@tut.byПознякГ. И.PozniakH. I.

Позняк Глеб Игоревич – студент 4-го курса химического факультета

Pozniak Hleb I. – 4-year student of the Faculty of Chemistry

14, Leningradskaya Str., 220006, Minsk

hlebpozniak@gmail.comЯковецП. С.YakovetsP. S.

Яковец Полина Сергеевна – студентка 5-го курса химического факультета

Yakovets Polina S. – 5-year student of the Faculty of Chemistry

14, Leningradskaya Str., 220006, Minsk

che.yakovecps@bsu.byФроловаН. С.FrolovaN. S.

Фролова Нина Степановна – научный сотрудник. НИИ физико-химических проблем БГУ

ул. Ленинградская, 14, 220006, Минск

Frolova Nina S. – Researcher. Research Institute for Physical-Chemical Problems of the Belarusian State University

14, Leningradskaya Str., 220006, Minsk

frolova_n_2006@bk.ruШкуматовВ. М.ShkumatovV. M.

Шкуматов Владимир Макарович – член-корреспондент НАН Беларуси, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией НИИ физико-химических проблем БГУ

ул. Ленинградская, 14, 220006, Минск

Shkumatov Vladimir M.– Corresponding Member of the National Academy of Sciences of Belarus, D. Sc. (Biology), Professor, Head of the Laboratory. Research Institute for Physical-Chemical Problems of the Belarusian State University

14, Leningradskaya Str., 220006, Minsk

vlad.shkumatov@tut.byБелорусский государственный университет; Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университетаBelarusian State University; Research Institute for Physical Chemical Problems of the Belarusian State UniversityБелорусский государственный университетBelarusian State University2022100320225816267Copyright © Фалетров Я.В., Позняк Г.И., Яковец П.С., Фролова Н.С., Шкуматов В.М., 20222022Фалетров Я.В., Позняк Г.И., Яковец П.С., Фролова Н.С., Шкуматов В.М.Faletrov Y.V., Pozniak H.I., Yakovets P.S., Frolova N.S., Shkumatov V.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/705

Синтезированы два новых флуоресцирующих производных NBD-пиперазина с липофильными остатками формилхолестерола и гексановой кислоты (соединения 2 и 3 соответственно). Расчетно-теоретическими методами показана их возможность проникать через липидный бислой, а также аффинно связываться с некоторыми цитохромами P450 человека (2 с ланостерол 14α-деметилазой CYP51, 3 c лекарство-превращающими CYP1A1, CYP2D6, CYP3A4; энергия связывания Ebind в диапазоне –14,4…–10 ккал/моль) и микобактерий (2 со стерол-27 гидроксилазой CYP125, 3 с «орфанным» CYP164; Ebind в диапазоне –13,3…–9,1 ккал/моль). Полученные вещества и соответствующие расчетно-теоретические данные будут способствовать приоритезации исследований in vitro для целей исследования функций этих белков.

Two new fluorescent NBD-piperazine derivatives with lipophilic substituents of formylcholesterol and hexanoic acid (compounds 2 and 3, respectively) were synthesized. Using in silico calculations, their abilities to permeate through lipid bilayer and to be bound affinely with some cytochromes P450 of human (2 with lanosterol 14α-demethylase CYP51, 3 with drug-metabolizing CYP1A1, CYP2D6, CYP3A4; energy of binding Ebind from –14.4 to –10 kcal/mol) and of mycobacteria (2 with sterol 27-hydroxylase CYP125, 3 with “orphan” CYP164; Ebind from –13.3 to –9.1 kcal/mol) were demonstrated. The synthesized compounds and calculated computational data will contribute to prioritization of in vitro investigations aiming to revealing properties of the proteins.

NBD-пиперазингексановая кислотахолестеринin silico анализ проницаемости мембрандокингNBD-piperazinehexanoic acidcholesterolin silico membrane permeabilitydockingReferencesIshiguro, K. Novel application of 4-nitro-7-(1-piperazinyl)-2,1,3-benzoxadiazole to visualize lysosomes in live cells / K. Ishiguro, T. Ando, H. Goto // Biotechniques. – 2008. – Vol. 45. – P. 467–468. https://doi.org/10.2144/000112912Ishiguro K., Ando T., Goto H. Novel application of 4-nitro-7-(1-piperazinyl)-2,1,3-benzoxadiazole to visualize lysosomes in live cells. Biotechniques, 2008, vol. 45, pp. 467–468. https://doi.org/10.2144/000112912Fan, J. A Two-Photon Fluorescent Probe for Lysosomal Thiols in Live Cells and Tissues / J. Fan, Z. Han, Y. Kang, X. Peng // Sci. Rep. – 2016. – Vol. 6. – P. 19562. https://doi.org/10.1038/srep19562Fan J., Han Z., Kang Y., Peng X. A Two-Photon Fluorescent Probe for Lysosomal Thiols in Live Cells and Tissues. Scientific Reports, 2016, vol. 6, pp. 19562. https://doi.org/10.1038/srep19562Piperazine-tuned NBD-based colorimetric and fluorescent turn-off probes for hydrogen sulfide / Z. Xu [et al.] // Anal. Methods. – 2018. – Vol. 10. – P. 3375–3379. https://doi.org/10.1039/C8AY00797GXu Z., Wu Z., Tan H., Yan J., Liu X., Li J., Xu Z., Dong C., Zhang L. Piperazine-tuned NBD-based colorimetric and fluorescent turn-off probes for hydrogen sulfide. Analytical Methods, 2018, vol. 10, pp. 3375–3379. https://doi.org/10.1039/C8AY00797GВзаимодействие нитробензоксадиазольных производных пиперазина и анилина с бычьим сывороточным альбумином in silico и in vitro / Я. В. Фалетров [и др.] // Журн. Бел. гос. ун-та. Химия. – 2021. – № 2. – С. 25–35. https://doi.org/10.33581/2520-257X-2021-2-25-35Faletrov Y. V., Karpushenkova V. S., Zavalinich V. A., Yakovets P. S., Shkredava A. D., Shkumatov V. M. Interaction of nitrobenzoxadiazole derivatives of piperazine and aniline with bovine serum albumine in silico and in vitro. Zhurnal Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Khimiya = Journal of the Belarusian State University. Chemistry, 2021, no. 2, pp. 25–35 (in Russian). https://doi.org/10.33581/2520-257X-2021-2-25-35In silico моделирование взаимодействия конъюгатов изониазид-стероид с цитохромами Р450 микобактерий и их превращение in vitro в клетках данных микроорганизмов / Я. В. Фалетров [и др.] // Биомед. хим. – 2020. – Т. 66, N 5. – С. 378–385. https://doi.org/10.18097/PBMC20206605378Faletrov Y. V., Gilep K. A., Falchevskaya A. S., Horetski M. S., Panada J. V., Andrievskaya E. V., Rudaya E. V., Frolova N. S., Brzostek A., Plocinska R., Shkumatov V. M. In silico modeling of izoniazid-steroid conjugates interactions with cytochromes P450 of mycobacteria and their bioconversion in vitro by the cells. Biomeditsinskaya Khimiya, 2020, vol. 66, no. 5, pp. 378–385 (in Russian). https://doi.org/10.18097/PBMC20206605378Lomize, A. L. Anisotropic solvent model of the lipid bilayer. 2. Energetics of insertion of small molecules, peptides, and proteins in membranes / A. L. Lomize, I. D. Pogozheva, H. I. Mosberg // J. Chem. Inf. Mod. – 2011. – Vol. 51. – P. 930– 946. https://doi.org/10.1021/ci200020kLomize A. L., Pogozheva I. D., Mosberg H. I. Anisotropic solvent model of the lipid bilayer. 2. Energetics of insertion of small molecules, peptides, and proteins in membranes. Journal of Chemical Information and Modeling, 2011, vol. 51, pp. 930–946. https://doi.org/10.1021/ci200020k

The authors declare that there are no conflicts of interest present.