nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рақмет. Сіз пайдаланып отырған браузер нұсқасында CSS қолдауы шектеулі. Ең жақсы тәжірибе алу үшін браузердің соңғы нұсқасын пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer бағдарламасында үйлесімділік режимін өшіріңіз). Сонымен қатар, үздіксіз қолдауды қамтамасыз ету үшін бұл сайтта стильдер немесе JavaScript болмайды.
3-(антрацен-9-ил)-2-цианоакрилоиллхлорид 4 синтоны синтезделіп, әртүрлі азот нуклеофилдерімен реакциясы арқылы әртүрлі жоғары белсенді гетероциклді қосылыстарды синтездеу үшін қолданылды. Әрбір синтезделген гетероциклді қосылыстың құрылымы спектроскопиялық және элементтік талдау арқылы мұқият сипатталды. Он үш жаңа гетероциклді қосылыстың оны көп дәріге төзімді бактерияларға (MRSA) қарсы тиімділікті көрсетті. Олардың ішінде 6, 7, 10, 13b және 14 қосылыстары 4 см-ге жақын тежеу ​​​​аймақтарымен ең жоғары антибактериалды белсенділікті көрсетті. Дегенмен, молекулалық докинг зерттеулері қосылыстардың MRSA төзімділігінің негізгі нысанасы болып табылатын пенициллинмен байланыстыратын ақуыз 2a (PBP2a) байланыстыру аффинділігі әртүрлі екенін көрсетті. 7, 10 және 14 сияқты кейбір қосылыстар бірлескен кристалданған хиназолинон лигандымен салыстырғанда PBP2a белсенді орнында байланыстыру аффинділігі мен өзара әрекеттесу тұрақтылығын жоғарылатты. Керісінше, 6 және 13b қосылыстары төмен түйісу ұпайларына ие болды, бірақ әлі де айтарлықтай бактерияға қарсы белсенділік көрсетті, 6 қосылысы ең төменгі MIC (9,7 мкг/100 мкл) және MBC (78,125 мкг/100 мкл) мәндеріне ие болды. Түйісу талдауы сутектік байланыс және π-қабаттасу сияқты негізгі өзара әрекеттесулерді, әсіресе PBP2a кристалдық құрылымындағы бірлескен кристалданған лигандпен әрекеттесетіні анықталған Lys 273, Lys 316 және Arg 298 сияқты қалдықтармен өзара әрекеттесуді анықтады. Бұл қалдықтар PBP2a ферментативті белсенділігі үшін өте маңызды. Бұл нәтижелер синтезделген қосылыстардың перспективалы анти-MRSA препараттары ретінде қызмет ете алатынын көрсетеді, бұл тиімді терапевтік кандидаттарды анықтау үшін молекулалық түйісуді биоталдаулармен біріктірудің маңыздылығын көрсетеді.
Осы ғасырдың алғашқы бірнеше жылында зерттеу жұмыстары негізінен қолжетімді бастапқы материалдарды пайдалана отырып, микробқа қарсы белсенділігі бар бірнеше инновациялық гетероциклді жүйелерді синтездеудің жаңа, қарапайым процедуралары мен әдістерін әзірлеуге бағытталған болатын.
Акрилонитрил бөліктері көптеген керемет гетероциклді жүйелерді синтездеу үшін маңызды бастапқы материалдар болып саналады, себебі олар жоғары реактивті қосылыстар болып табылады. Сонымен қатар, соңғы жылдары 2-цианоакрилохлорид туындылары фармакологиялық қолдану саласында өмірлік маңызды өнімдерді, мысалы, дәрілік аралық өнімдерді1,2,3, АИТВ-ға қарсы, вирусқа қарсы, қатерлі ісікке қарсы, бактерияға қарсы, антидепрессант және антиоксиданттық агенттердің прекурсорларын4,5,6,7,8,9,10 әзірлеу және синтездеу үшін кеңінен қолданылып келеді. Жақында антрацен мен оның туындыларының, соның ішінде олардың антибиотикалық, қатерлі ісікке қарсы11,12, бактерияға қарсы13,14,15 және инсектицидтік қасиеттері16,17, биологиялық тиімділігі көпшіліктің назарын аударды18,19,20,21. Акрилонитрил және антрацен бөліктерін қамтитын микробқа қарсы қосылыстар 1 және 2 суреттерде көрсетілген.
Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының (ДДҰ) мәліметтері бойынша (2021), микробқа қарсы төзімділік (МРТ) денсаулық пен дамуға жаһандық қауіп төндіреді22,23,24,25. Пациенттерді емдеу мүмкін емес, бұл ауруханада ұзақ жатуға және қымбат дәрі-дәрмектерге деген қажеттілікке, сондай-ақ өлім мен мүгедектіктің артуына әкеледі. Тиімді микробқа қарсы препараттардың болмауы көбінесе әртүрлі инфекцияларды емдеудің сәтсіздігіне әкеледі, әсіресе химиотерапия және ірі операциялар кезінде.
Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының 2024 жылғы есебіне сәйкес, метициллинге төзімді Staphylococcus aureus (MRSA) және E. coli басым патогендер тізіміне енгізілген. Екі бактерия да көптеген антибиотиктерге төзімді, сондықтан олар емдеу және бақылау қиын инфекцияларды білдіреді және бұл мәселені шешу үшін жаңа және тиімді микробқа қарсы қосылыстарды әзірлеу қажеттілігі туындайды. Антрацен және оның туындылары - грам-оң және грам-теріс бактерияларға әсер ете алатын танымал микробқа қарсы заттар. Бұл зерттеудің мақсаты - денсаулыққа қауіпті осы патогендермен күресе алатын жаңа туындыны синтездеу.
Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы (ДДҰ) көптеген бактериялық патогендердің бірнеше антибиотиктерге, соның ішінде қоғамдастықта және денсаулық сақтау мекемелерінде инфекцияның кең таралған себебі болып табылатын метициллинге төзімді Staphylococcus aureus (MRSA) сияқты бірнеше антибиотиктерге төзімді екенін хабарлайды. MRSA инфекциясы бар науқастарда өлім-жітім деңгейі дәріге сезімтал инфекциялары бар науқастарға қарағанда 64%-ға жоғары екені хабарланады. Сонымен қатар, E. coli жаһандық қауіп төндіреді, себебі карбапенемге төзімді Enterobacteriaceae (яғни, E. coli) қарсы соңғы қорғаныс желісі колистин болып табылады, бірақ колистинге төзімді бактериялар жақында бірнеше елде тіркелді. 22,23,24,25
Сондықтан, Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының микробқа қарсы төзімділік бойынша жаһандық іс-қимыл жоспарына сәйкес,26 жаңа микробқа қарсы препараттарды ашу және синтездеу қажеттілігі туындайды. Антрацен мен акрилонитрилдің бактерияға қарсы27, зеңге қарсы28, қатерлі ісікке қарсы29 және антиоксидант30 агенттері ретіндегі үлкен әлеуеті көптеген жарияланған мақалаларда атап өтілген. Осыған байланысты, бұл туындылар метициллинге төзімді Staphylococcus aureus (MRSA) бактерияларына қарсы қолдануға жақсы кандидаттар деп айтуға болады.
Алдыңғы әдебиеттерге шолу бізді осы кластардағы жаңа туындыларды синтездеуге итермеледі. Сондықтан, осы зерттеу антрацен және акрилонитрил бөліктерін қамтитын жаңа гетероциклді жүйелерді әзірлеуге, олардың микробқа қарсы және бактерияға қарсы тиімділігін бағалауға және олардың пенициллинді байланыстыратын ақуыз 2a (PBP2a)-мен молекулалық докинг арқылы байланысу мүмкіндігін зерттеуге бағытталған. Алдыңғы зерттеулерге сүйене отырып, осы зерттеу PBP2a-ны тежейтін күшті белсенділігі бар перспективалы антиметициллинге төзімді Staphylococcus aureus (MRSA) агенттерін анықтау үшін гетероциклді жүйелердің синтезін, биологиялық бағалауын және есептеу талдауын жалғастырды31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
Біздің қазіргі зерттеуіміз антрацен және акрилонитрил бөліктерін қамтитын жаңа гетероциклді қосылыстардың синтезі мен микробқа қарсы бағалауына бағытталған. 3-(антрацен-9-ил)-2-цианоакрилойлхлориді 4 дайындалып, жаңа гетероциклді жүйелерді құру үшін құрылыс материалы ретінде пайдаланылды.
4 қосылысының құрылымы спектрлік деректерді пайдалану арқылы анықталды. 1H-ЯМР спектрі 9,26 ppm кезінде CH= бар екенін көрсетті, ИҚ спектрі 1737 см−1 кезінде карбонил тобының және 2224 см−1 кезінде циано тобының бар екенін көрсетті, ал 13CNMR спектрі де ұсынылған құрылымды растады (Эксперименттік бөлімді қараңыз).
3-(антрацен-9-ил)-2-цианоакрилоилхлорид 4 синтезі 250, 41, 42, 53 ароматты топтарын этанолды натрий гидроксиді ерітіндісімен (10%) гидролиздеу арқылы 354, 45, 56 қышқылдарын алу үшін жүзеге асырылды, содан кейін олар су моншасында тионилхлоридпен өңделіп, жоғары өнімділікпен (88,5%) акрилоилхлорид туындысы 4 алынды, бұл 3-суретте көрсетілгендей.
Күтілетін бактерияға қарсы тиімділігі бар жаңа гетероциклді қосылыстар жасау үшін ацилхлорид 4 әртүрлі динуклеофилдермен реакциясы жүргізілді.
Қышқыл хлориді 4 гидразин гидратымен 0° температурада бір сағат бойы өңделді. Өкінішке орай, пиразолон 5 алынбады. Өнім құрылымы спектрлік деректермен расталған акриламид туындысы болды. Оның ИҚ спектрі 1720 см−1 кезінде C=O, 2228 см−1 кезінде C≡N және 3424 см−1 кезінде NH жұтылу жолақтарын көрсетті. 1H-ЯМР спектрі 9,3 ppm кезінде олефин протондары мен NH протондарының алмасу синглет сигналын көрсетті (тәжірибелік бөлімді қараңыз).
Екі моль қышқыл хлориді 4 бір моль фенилгидразинмен әрекеттесіп, жақсы шығымдылыққа ие (77%) N-фенилакрилоилгидразин туындысы 7 алынды (5-сурет). 7 құрылымы инфрақызыл спектроскопия деректерімен расталды, олар 1691 және 1671 см−1 кезінде екі C=O тобының сіңуін, 2222 см−1 кезінде CN тобының сіңуін және 3245 см−1 кезінде NH тобының сіңуін көрсетті, ал оның 1H-ЯМР спектрінде 9,15 және 8,81 ppm кезінде CH тобы және 10,88 ppm кезінде NH протоны көрсетілді (тәжірибелік бөлімді қараңыз).
Бұл зерттеуде ацилхлорид 4-тің 1,3-динуклеофилдермен реакциясы зерттелді. Ацилхлорид 4-ті 1,4-диоксандағы 2-аминопиридинмен TEA негізінде бөлме температурасында өңдеу акриламид туындысы 8-ді берді (5-сурет), оның құрылымы спектрлік деректер арқылы анықталды. ИҚ спектрлерінде 2222 см−1 кезінде цианның созылу жолақтары, 3148 см−1 кезінде NH және 1665 см−1 кезінде карбонил болды; 1H ЯМР спектрлері 9,14 ppm кезінде олефин протондарының болуын растады (тәжірибелік бөлімді қараңыз).
4-қосылыс тиомочевинамен әрекеттесіп, пиримидинтион 9 түзеді; 4-қосылыс тиосемикарбазидпен әрекеттесіп, тиопиразол туындысы 10 түзеді (5-сурет). 9 және 10 қосылыстарының құрылымдары спектрлік және элементтік талдау арқылы расталды (тәжірибелік бөлімді қараңыз).
Тетразин-3-тиол 11 4 қосылысын тиокарбазидпен 1,4-динуклеофил ретінде әрекеттесу арқылы дайындалды (5-сурет), және оның құрылымы спектроскопия және элементтік талдау арқылы расталды. Инфрақызыл спектрде C=N байланысы 1619 см−1 кезінде пайда болды. Сонымен қатар, оның 1H-ЯМР спектрінде хош иісті протондардың көп пластиналы сигналдары 7,78–8,66 ppm кезінде және SH протондарының 3,31 ppm кезінде сақталды (Эксперименттік бөлімді қараңыз).
Акрилоилхлорид 4 1,2-диаминобензолмен, 2-аминотифенолмен, антранил қышқылымен, 1,2-диаминоэтанмен және этаноламинмен 1,4-динуклеофилдер ретінде әрекеттесіп, жаңа гетероциклді жүйелер түзеді (13–16).
Бұл жаңадан синтезделген қосылыстардың құрылымдары спектрлік және элементтік талдау арқылы расталды (тәжірибелік бөлімді қараңыз). 2-гидроксифенилакриламид туындысы 17 2-аминофенолмен динуклеофил ретінде реакция арқылы алынды (6-сурет), ал оның құрылымы спектрлік және элементтік талдау арқылы расталды. 17 қосылысының инфрақызыл спектрі C=O және C≡N сигналдарының сәйкесінше 1681 және 2226 см−1 кезінде пайда болғанын көрсетті. Сонымен қатар, оның 1H-ЯМР спектрі олефин протонының синглеттік сигналын 9,19 ppm кезінде сақтап қалды, ал OH протоны 9,82 ppm кезінде пайда болды (тәжірибелік бөлімді қараңыз).
Бөлме температурасында диоксандағы еріткіш ретінде және TEA катализаторы ретінде қышқыл хлоридінің бір нуклеофилмен (мысалы, этиламин, 4-толуидин және 4-метоксианилин) реакциясы жасыл кристалды акриламид туындыларын 18, 19a және 19b берді. 18, 19a және 19b қосылыстарының элементтік және спектрлік деректері осы туындылардың құрылымдарын растады (тәжірибелік бөлімді қараңыз) (7-суретті қараңыз).
Әртүрлі синтетикалық қосылыстардың микробқа қарсы белсенділігін скринингтен өткізгеннен кейін, 1-кестеде және 8-суретте көрсетілгендей әртүрлі нәтижелер алынды (сурет файлын қараңыз). Сыналған барлық қосылыстар грам-позитивті бактерия MRSA-ға қарсы әртүрлі тежелу дәрежелерін көрсетті, ал грам-теріс бактерия Escherichia coli барлық қосылыстарға толық төзімділік көрсетті. Сыналған қосылыстарды MRSA-ға қарсы тежелу аймағының диаметріне негізделген үш санатқа бөлуге болады. Бірінші санат ең белсенді болды және бес қосылыстан тұрды (6, 7, 10, 13b және 14). Бұл қосылыстардың тежелу аймағының диаметрі 4 см-ге жақын болды; бұл санаттағы ең белсенді қосылыстар 6 және 13b қосылыстары болды. Екінші санат орташа белсенді болды және тағы бес қосылыстан тұрды (11, 13a, 15, 18 және 19a). Бұл қосылыстардың тежелу аймағы 3,3-тен 3,65 см-ге дейін болды, ал 11 қосылысы ең үлкен тежелу аймағын 3,65 ± 0,1 см көрсетті. Екінші жағынан, соңғы топта ең төмен микробқа қарсы белсенділігі бар (3 см-ден аз) үш қосылыс (8, 17 және 19b) болды. 9-суретте әртүрлі тежеу ​​аймақтарының таралуы көрсетілген.
Сыналған қосылыстардың микробқа қарсы белсенділігін одан әрі зерттеу әрбір қосылыс үшін MIC және MBC анықтауды қамтыды. Нәтижелер аздап өзгерді (2, 3 кестелерде және 10-суретте көрсетілгендей (сурет файлын қараңыз)), 7, 11, 13a және 15 қосылыстары ең жақсы қосылыстар ретінде қайта жіктелген сияқты. Олардың ең төменгі MIC және MBC мәндері бірдей болды (39,06 мкг/100 мкл). 7 және 8 қосылыстарында MIC мәндері төмен болғанымен (9,7 мкг/100 мкл), олардың MBC мәндері жоғары болды (78,125 мкг/100 мкл). Сондықтан олар бұрын аталған қосылыстарға қарағанда әлсіз деп саналды. Дегенмен, бұл алты қосылыс сыналғандардың ішіндегі ең тиімдісі болды, себебі олардың MBC мәндері 100 мкг/100 мкл-ден төмен болды.
Қосылыстар (10, 14, 18 және 19b) басқа сыналған қосылыстармен салыстырғанда белсенділігі төмен болды, себебі олардың MBC мәндері 156-дан 312 мкг/100 мкл-ге дейін болды. Екінші жағынан, қосылыстар (8, 17 және 19a) ең аз үміт күттіретін болды, себебі оларда MBC мәндері ең жоғары болды (сәйкесінше 625, 625 және 1250 мкг/100 мкл).
Соңында, 3-кестеде көрсетілген төзімділік деңгейлеріне сәйкес, тексерілген қосылыстарды әсер ету механизміне байланысты екі санатқа бөлуге болады: бактерицидтік әсері бар қосылыстар (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) және бактерияға қарсы әсері бар қосылыстар (6, 13b, 14, 17, 19a). Олардың ішінде өте төмен концентрацияда (39,06 мкг/100 мкл) өлтіруші белсенділік көрсететін 7, 11, 13a және 15 қосылыстары артықшылыққа ие.
Сыналған он үш қосылыстың оны антибиотиктерге төзімді метициллинге төзімді Staphylococcus aureus (MRSA)-ға қарсы әлеуетті көрсетті. Сондықтан, антибиотиктерге төзімді патогендерді (әсіресе патогенді грам-оң және грам-теріс бактерияларды қамтитын жергілікті изоляттарды) және патогенді ашытқыларды қосымша тексеру, сондай-ақ әрбір қосылыстың қауіпсіздігін бағалау үшін цитотоксикалық тестілеу ұсынылады.
Синтезделген қосылыстардың метициллинге төзімді Staphylococcus aureus (MRSA) бактериясындағы пенициллинмен байланыстыратын ақуыз 2a (PBP2a) тежегіштері ретіндегі әлеуетін бағалау үшін молекулалық докинг зерттеулері жүргізілді. PBP2a бактериялық жасуша қабырғасының биосинтезіне қатысатын негізгі фермент болып табылады және бұл ферменттің тежелуі жасуша қабырғасының түзілуіне кедергі келтіреді, сайып келгенде бактериялардың лизисіне және жасуша өліміне әкеледі1. Докинг нәтижелері 4-кестеде келтірілген және қосымша деректер файлында толығырақ сипатталған, және нәтижелер бірнеше қосылыстардың, әсіресе Lys 273, Lys 316 және Arg 298 сияқты негізгі белсенді сайт қалдықтарының PBP2a үшін күшті байланысу аффинділігін көрсеткенін көрсетеді. Сутектік байланыс және π-қабаттасу сияқты өзара әрекеттесулер бірлескен кристалданған хиназолинон лигандының (CCL) өзара әрекеттесулеріне өте ұқсас болды, бұл бұл қосылыстардың күшті ингибиторлар ретіндегі әлеуетін көрсетеді.
Молекулалық докинг деректері, басқа есептеу параметрлерімен қатар, PBP2a тежелуі осы қосылыстардың байқалған бактерияға қарсы белсенділігінің негізгі механизмі екенін көрсетеді. Докинг ұпайлары мен орташа квадраттық ауытқу (RMSD) мәндері байланыстыру аффинділігі мен тұрақтылығын одан әрі анықтап, бұл гипотезаны растайды. 4-кестеде көрсетілгендей, бірнеше қосылыстар жақсы байланыстыру аффинділігін көрсеткенімен, кейбір қосылыстар (мысалы, 7, 9, 10 және 14) бірлескен кристалданған лигандқа қарағанда жоғары докинг ұпайларына ие болды, бұл олардың PBP2a белсенді учаскесінің қалдықтарымен күштірек өзара әрекеттесуі мүмкін екенін көрсетеді. Дегенмен, ең биоактивті қосылыстар 6 және 13b басқа лигандтармен салыстырғанда докинг ұпайларының сәл төмен екенін көрсетті (сәйкесінше -5,98 және -5,63). Бұл докинг ұпайларын байланыстыру аффинділігін болжау үшін пайдалануға болатын болса да, басқа факторлар (мысалы, лиганд тұрақтылығы және биологиялық ортадағы молекулалық өзара әрекеттесулер) да бактерияға қарсы белсенділікті анықтауда маңызды рөл атқаратынын көрсетеді. Айта кету керек, барлық синтезделген қосылыстардың RMSD мәндері 2 Å-ден төмен болды, бұл олардың түйісу позаларының бірлескен кристалданған лигандтың байланысу конформациясымен құрылымдық тұрғыдан сәйкес келетінін растайды, бұл олардың күшті PBP2a ингибиторлары ретіндегі әлеуетін одан әрі растайды.
Докинг ұпайлары мен RMS мәндері құнды болжамдар бергенімен, бұл докинг нәтижелері мен микробқа қарсы белсенділік арасындағы корреляция бір қарағанда әрқашан айқын бола бермейді. PBP2a тежелуі микробқа қарсы белсенділікке әсер ететін негізгі фактор ретінде қатты қолдау тапқанымен, бірнеше айырмашылықтар басқа биологиялық қасиеттердің де маңызды рөл атқаратынын көрсетеді. 6 және 13b қосылыстары ең жоғары микробқа қарсы белсенділікті көрсетті, тежеу ​​​​аймағының диаметрі 4 см және ең төменгі MIC (9,7 мкг/100 мкл) және MBC (78,125 мкг/100 мкл) мәндері, 7, 9, 10 және 14 қосылыстарымен салыстырғанда докинг ұпайларының төмен болуына қарамастан. Бұл PBP2a тежелуі микробқа қарсы белсенділікке ықпал еткенімен, бактериялық ортадағы ерігіштігі, биожетімділігі және өзара әрекеттесу динамикасы сияқты факторлар да жалпы белсенділікке әсер ететінін көрсетеді. 11-суретте олардың докинг позалары көрсетілген, бұл екі қосылыстың да, салыстырмалы түрде төмен байланыс ұпайларымен де, PBP2a негізгі қалдықтарымен әрекеттесе алатынын, тежеу ​​​​кешенін тұрақтандыратынын көрсетеді. Бұл молекулалық докинг PBP2a тежелуіне маңызды түсініктер бергенімен, бұл қосылыстардың нақты әлемдегі микробқа қарсы әсерлерін толық түсіну үшін басқа биологиялық факторларды ескеру қажет екенін көрсетеді.
PBP2a кристалдық құрылымын (PDB ID: 4CJN) пайдаланып, метициллинге төзімді Staphylococcus aureus (MRSA) пенициллинмен байланыстыратын ақуыз 2a (PBP2a)-мен байланысқан ең белсенді қосылыстар 6 және 13b-ның 2D және 3D өзара әрекеттесу карталары құрылды. Бұл карталар осы қосылыстардың өзара әрекеттесу үлгілерін қайта байланысқан бірлескен кристалданған хиназолинон лигандымен (CCL) салыстырады, сутектік байланыс, π-қабаттасу және иондық өзара әрекеттесулер сияқты негізгі өзара әрекеттесулерді көрсетеді.
7 қосылысы үшін ұқсас үлгі байқалды, ол салыстырмалы түрде жоғары бекіту ұпайын (-6,32) және 10 қосылысымен ұқсас тежеу ​​​​аймағының диаметрін (3,9 см) көрсетті. Дегенмен, оның MIC (39,08 мкг/100 мкл) және MBC (39,06 мкг/100 мкл) айтарлықтай жоғары болды, бұл бактерияға қарсы әсерді көрсету үшін жоғары концентрациялар қажет екенін көрсетеді. Бұл 7 қосылысы бекіту зерттеулерінде күшті байланысу аффинділігін көрсеткенімен, биожетімділігі, жасушалық сіңуі немесе басқа физика-химиялық қасиеттері сияқты факторлар оның биологиялық тиімділігін шектеуі мүмкін екенін көрсетеді. 7 қосылысы бактерицидтік қасиеттерді көрсеткенімен, 6 және 13b қосылыстарымен салыстырғанда бактериялардың өсуін тежеуде тиімділігі аз болды.
10 қосылысы ең жоғары докинг ұпайымен (-6,40) айтарлықтай айырмашылық көрсетті, бұл PBP2a-мен күшті байланысу аффинділігін көрсетеді. Дегенмен, оның тежелу аймағының диаметрі (3,9 см) 7 қосылыспен салыстыруға болатын, ал MBC (312 мкг/100 мкл) 6, 7 және 13b қосылыстарына қарағанда айтарлықтай жоғары болды, бұл бактерицидтік белсенділіктің әлсіздігін көрсетеді. Бұл жақсы докинг болжамдарына қарамастан, 10 қосылысы MRSA-ны өлтіруде ерігіштігі, тұрақтылығы немесе бактериялық мембрананың нашар өткізгіштігі сияқты басқа шектеуші факторларға байланысты тиімділігі төмен екенін көрсетеді. Бұл нәтижелер PBP2a тежелуі бактерияға қарсы белсенділікте маңызды рөл атқарса да, тексерілген қосылыстар арасында байқалған биологиялық белсенділіктегі айырмашылықтарды толық түсіндірмейтінін түсінуді растайды. Бұл айырмашылықтар антибактериалды механизмдерді толық анықтау үшін қосымша эксперименттік талдаулар мен терең биологиялық бағалаулар қажет екенін көрсетеді.
4-кестедегі және қосымша деректер файлындағы молекулалық докинг нәтижелері докинг ұпайлары мен микробқа қарсы белсенділік арасындағы күрделі байланысты көрсетеді. 6 және 13b қосылыстарының докинг ұпайлары 7, 9, 10 және 14 қосылыстарына қарағанда төмен болғанымен, олар ең жоғары микробқа қарсы белсенділікті көрсетеді. Олардың өзара әрекеттесу карталары (11-суретте көрсетілген) төмен байланысу ұпайларына қарамастан, олар әлі де фермент-ингибитор кешенін биологиялық тұрғыдан пайдалы түрде тұрақтандыра алатын PBP2a негізгі қалдықтарымен маңызды сутектік байланыстар мен π-қабаттасу өзара әрекеттесулерін түзетінін көрсетеді. 6 және 13b докинг ұпайларының салыстырмалы түрде төмен болуына қарамастан, олардың микробқа қарсы белсенділігінің жоғарылауы ингибиторлық потенциалды бағалау кезінде ерігіштігі, тұрақтылығы және жасушалық сіңуі сияқты басқа қасиеттерді докинг деректерімен бірге ескеру қажет екенін көрсетеді. Бұл жаңа қосылыстардың терапиялық әлеуетін дәл бағалау үшін докинг зерттеулерін эксперименттік микробқа қарсы талдаумен біріктірудің маңыздылығын көрсетеді.
Бұл нәтижелер молекулалық докинг байланыстыру аффинділігін болжау және тежеудің ықтимал механизмдерін анықтаудың қуатты құралы болғанымен, оған микробқа қарсы тиімділікті анықтау үшін жалғыз сенуге болмайтынын көрсетеді. Молекулалық деректер PBP2a тежелуінің микробқа қарсы белсенділікке әсер ететін негізгі фактор екенін көрсетеді, бірақ биологиялық белсенділіктің өзгеруі терапиялық тиімділікті арттыру үшін басқа физика-химиялық және фармакокинетикалық қасиеттерді оңтайландыру қажет екенін көрсетеді. Болашақ зерттеулер биожетімділікті және жасушалық сіңімді жақсарту үшін 7 және 10 қосылыстардың химиялық құрылымын оңтайландыруға бағытталуы керек, бұл күшті докингтік өзара әрекеттесулердің нақты микробқа қарсы белсенділікке айналуын қамтамасыз етеді. Қосымша биоталдауларды және құрылым-белсенділік қатынасын (SAR) талдауды қоса алғанда, қосымша зерттеулер бұл қосылыстардың PBP2a ингибиторлары ретінде қалай жұмыс істейтінін түсінуімізді және тиімдірек микробқа қарсы агенттерді әзірлеу үшін өте маңызды болады.
3-(антрацен-9-ил)-2-цианоакрилоилхлорид 4-тен синтезделген қосылыстар әртүрлі дәрежедегі микробқа қарсы белсенділік көрсетті, бірнеше қосылыстар метициллинге төзімді Staphylococcus aureus (MRSA) айтарлықтай тежелуін көрсетті. Құрылым-белсенділік қатынасы (SAR) талдауы бұл қосылыстардың микробқа қарсы тиімділігінің негізінде жатқан негізгі құрылымдық ерекшеліктерді анықтады.
Акрилонитрил және антрацен топтарының болуы микробқа қарсы белсенділікті арттыру үшін өте маңызды болып шықты. Акрилонитрилдегі жоғары реактивті нитрил тобы бактериялық ақуыздармен әрекеттесуді жеңілдету үшін қажет, осылайша қосылыстың микробқа қарсы қасиеттеріне ықпал етеді. Акрилонитрил мен антраценді қамтитын қосылыстар үнемі күшті микробқа қарсы әсерлерді көрсетті. Антрацен тобының хош иістілігі бұл қосылыстарды одан әрі тұрақтандырды, бұл олардың биологиялық белсенділігін арттырады.
Гетероциклді сақиналарды енгізу бірнеше туындылардың бактерияға қарсы тиімділігін айтарлықтай жақсартты. Атап айтқанда, бензотиазол туындысы 13b және акрилгидразид туындысы 6 шамамен 4 см тежеу ​​​​аймағымен ең жоғары бактерияға қарсы белсенділікті көрсетті. Бұл гетероциклді туындылар маңызды биологиялық әсерлерді көрсетті, бұл гетероциклді құрылымның бактерияға қарсы әсерлерде маңызды рөл атқаратынын көрсетеді. Сол сияқты, 9 қосылыстағы пиримидинтион, 10 қосылыстағы тиопиразол және 11 қосылыстағы тетразин сақинасы қосылыстардың бактерияға қарсы қасиеттеріне ықпал етті, бұл гетероциклді модификацияның маңыздылығын одан әрі көрсетті.
Синтезделген қосылыстардың ішінде 6 және 13b тамаша бактерияға қарсы белсенділігімен ерекшеленді. 6 қосылысының ең төменгі тежегіш концентрациясы (MIC) 9,7 мкг/100 мкл, ал ең төменгі бактерицидтік концентрациясы (MBC) 78,125 мкг/100 мкл болды, бұл оның метициллинге төзімді Staphylococcus aureus (MRSA) бактерияларын жоюға тамаша қабілетін көрсетеді. Сол сияқты, 13b қосылысының тежеу ​​аймағы 4 см және MIC және MBC мәндері төмен болды, бұл оның күшті бактерияға қарсы белсенділігін растайды. Бұл нәтижелер акрилогидразид пен бензотиазол функционалдық топтарының осы қосылыстардың биотиімділігін анықтаудағы негізгі рөлін көрсетеді.
Керісінше, 7, 10 және 14 қосылыстары 3,65-тен 3,9 см-1-ге дейінгі тежеу ​​аймақтарымен орташа бактерияға қарсы белсенділік көрсетті. Бұл қосылыстар бактерияларды толығымен жою үшін жоғары концентрацияны қажет етті, бұл олардың салыстырмалы түрде жоғары MIC және MBC мәндерінен көрінеді. Бұл қосылыстар 6 және 13b қосылыстарына қарағанда аз белсенді болғанымен, олар әлі де айтарлықтай бактерияға қарсы әлеуетті көрсетті, бұл акрилонитрил мен антрацен бөліктерінің гетероциклді сақинаға қосылуы олардың бактерияға қарсы әсеріне ықпал ететінін көрсетеді.
Қосылыстардың әсер ету механизмдері әртүрлі, кейбіреулері бактерицидтік қасиеттерге ие, ал басқалары бактериостатикалық әсерге ие. 7, 11, 13a және 15 қосылыстары бактерицидтік және бактерияларды толығымен жою үшін төмен концентрацияларды қажет етеді. Керісінше, 6, 13b және 14 қосылыстары бактериостатикалық және төмен концентрацияларда бактериялардың өсуін тежеуі мүмкін, бірақ бактерияларды толығымен жою үшін жоғары концентрацияларды қажет етеді.
Жалпы алғанда, құрылым-белсенділік қатынасын талдау айтарлықтай бактерияға қарсы белсенділікке қол жеткізу үшін акрилонитрил және антрацен бөліктерін және гетероциклді құрылымдарды енгізудің маңыздылығын көрсетеді. Бұл нәтижелер осы құрылымдық компоненттерді оңтайландыру және ерігіштігі мен мембрана өткізгіштігін жақсарту үшін одан әрі модификацияларды зерттеу MRSA-ға қарсы тиімдірек препараттарды әзірлеуге әкелуі мүмкін екенін көрсетеді.
Барлық реагенттер мен еріткіштер стандартты процедураларды қолдана отырып тазартылып, кептірілді (Эль-Гомхурия, Египет). Балқу температуралары GallenKamp электронды балқу температурасы аппаратын пайдаланып анықталды және түзетусіз есептелді. Инфрақызыл (ИК) спектрлер (см⁻1) Айн-Шамс университетінің Ғылым факультетінің химия кафедрасында Thermo Electron Nicolet iS10 FTIR спектрометрінде (Thermo Fisher Scientific, Уолтем, MA, АҚШ) калий бромиді (KBr) түйіршіктерін пайдаланып жазылды.
1H ЯМР спектрлері 300 МГц жиілікте GEMINI ЯМР спектрометрін (GEMINI Manufacturing & Engineering, Анахайм, Калифорния, АҚШ) және BRUKER 300 МГц ЯМР спектрометрін (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.) пайдаланып алынды. Тетраметилсилан (TMS) дейтерленген диметилсульфоксидпен (DMSO-d₆) ішкі стандарт ретінде пайдаланылды. ЯМР өлшеулері Египеттің Гиза қаласындағы Каир университетінің ғылым факультетінде жүргізілді. Элементтік талдау (CHN) Perkin-Elmer 2400 элементтік анализаторын пайдаланып жүргізілді және алынған нәтижелер есептелген мәндермен жақсы сәйкес келеді.
3 қышқылы (5 ммоль) мен тионилхлоридтің (5 мл) қоспасы су моншасында 65 °C температурада 4 сағат бойы қыздырылды. Артық тионилхлорид төмендетілген қысыммен айдау арқылы жойылды. Алынған қызыл қатты зат жиналып, одан әрі тазартусыз пайдаланылды. Балқу температурасы: 200-202 °C, шығымы: 88,5%. IR (KBr, ν, см−1): 2224 (C≡N), 1737 (C=O). 1H-ЯМР (400 МГц, DMSO-d6) δ (ppm): 9,26 (s, 1H, CH=), 7,27-8,57 (m, 9H, гетероароматизация). 13C ЯМР (75 МГц, DMSO-d6) δ (ppm): 115.11 (C≡N), 124.82–130.53 (CH4антрацен), 155.34, 114.93 (CH=C–C=O), 162.22 (C=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: 291.73111. Аналитик. C18H10ClNO3 (291.73) үшін есептелген: C, 74.11; H, 3.46; N, 4.80. Табылған: C, 74.41; H, 3.34; N, 4.66%.
0°C температурада 4 (2 ммоль, 0,7 г) сусыз диоксанда (20 мл) ерітілді және гидразин гидраты (2 ммоль, 0,16 мл, 80%) тамшылатып қосылып, 1 сағат бойы араластырылды. Тұнбаға түскен қатты зат сүзу арқылы жиналып, этанолдан 6 қосылысын алу үшін қайта кристалданды.
Жасыл кристалдар, балқу температурасы 190-192℃, шығымы 69,36%; ИК (KBr) ν=3424 (NH), 2228 (C≡N), 1720 (C=O), 1621 (C=N) см−1. 1H-ЯМР (400 МГц, DMSO-d6) δ (ppm): 9,3 (br s, H, NH, алмастырылатын), 7,69-8,51 (m, 18H, гетероароматты), 9,16 (s, 1H, CH=), 8,54 (s, 1H, CH=); C33H21N3O үшін есептелген мән (475,53): C, 83,35; H, 4,45; N, 8,84. Табылған: C, 84,01; H, 4,38; N, 8,05%.
4 (2 ммоль, 0,7 г) 20 мл сусыз диоксан ерітіндісінде (құрамында бірнеше тамшы триэтиламин бар) ерітіңіз, фенилгидразин/2-аминопиридин (2 ммоль) қосыңыз және бөлме температурасында сәйкесінше 1 және 2 сағат араластырыңыз. Реакция қоспасын мұзға немесе суға құйып, сұйылтылған тұз қышқылымен қышқылдандырыңыз. Бөлінген қатты затты сүзіп алып, этанолдан 7 және бензолдан 8 алу үшін қайта кристалдандырыңыз.
Жасыл кристалдар, балқу температурасы 160-162℃, шығымы 77%; ИК (KBr, ν, см−1): 3245 (NH4), 2222 (C≡N), 1691 (C=O), 1671 (C=O) см−1. 1H-ЯМР (400 МГц, DMSO-d6): δ (ppm): 10.88 (s, 1H, NH4, алмастырылатын), 9.15 (s, 1H, CH4=), 8.81 (s, 1H, CH4=), 6.78-8.58 (m, 23H, гетероароматты); C42H26N4O2 үшін есептелген мән (618.68): C, 81.54; H, 4.24; N, 9.06. Табылған: C, 81.96; H, 3.91; N, 8,91%.
4 (2 ммоль, 0,7 г) 20 мл сусыз диоксан ерітіндісінде (құрамында бірнеше тамшы триэтиламин бар) ерітілді, 2-аминопиридин (2 ммоль, 0,25 г) қосылды және қоспа бөлме температурасында 2 сағат бойы араластырылды. Реакция қоспасы мұзды суға құйылып, сұйылтылған тұз қышқылымен қышқылдандырылды. Түзілген тұнба сүзіліп, бензолдан қайта кристалданды, балқу температурасы 146-148 °C және шығымы 82,5% болатын 8 жасыл кристалдар түзілді; инфрақызыл спектр (KBr) ν: 3148 (NH4), 2222 (C≡N), 1665 (C=O) см−1. 1H ЯМР (400 МГц, DMSO-d6): δ (ppm): 8.78 (s, H, NH, алмастырылатын), 9.14 (s, 1H, CH=), 7.36-8.55 (m, 13H, гетероароматизация); C23H15N3O үшін есептелген (348.38): C, 79.07; H, 4.33; N, 12.03. Табылған: C, 78.93; H, 3.97; N, 12.36%.
4-қосылыс (2 ммоль, 0,7 г) 20 мл құрғақ диоксанда (құрамында бірнеше тамшы триэтиламин және 2 ммоль тиомочевина/семикарбазид бар) ерітіліп, 2 сағат бойы кері қайнату кезінде қыздырылды. Еріткіш вакуумда буландырылды. Қоспа алу үшін қалдық диоксаннан қайта кристалданды.