RUDN University-chemici hebben samen met collega's van de Chemnitz University of Technology (Duitsland) de eerste chemische receptor gesynthetiseerd die effectief kan binden aan cyclisch guanosinemonofosfaat (cGMP) in een waterige oplossing - cGMP reguleert veel fysiologische processen in het cardiovasculaire en zenuwstelsel. Dit zou kunnen leiden tot effectievere geneesmiddelen voor de behandeling van een hartinfarct, evenals methoden voor het detecteren van virussen door hun nucleotiden. Het artikel is gepubliceerd in de Tijdschrift voor Organische Chemie .

Nucleïnezuren, DNA en RNA, zijn samengesteld uit nucleotiden, of nucleosidefosfaten. Vrije nucleotiden zijn betrokken bij de synthese van chemicaliën in cellen, beïnvloeden de activiteit van enzymen en werken als energiedragers. Daarom, om veel medische en biotechnologische problemen op te lossen, het is noodzakelijk om receptoren te creëren - moleculen die kunnen binden aan specifieke soorten nucleotiden. Dit onthult welke soorten nucleotiden in de oplossing zitten om de mechanismen van fysiologische processen beter te begrijpen, en om gerichte medicijnen te maken die selectief sommige celfuncties beïnvloeden zonder andere te beïnvloeden.

Victor Khrustalev, hoofd van de afdeling Anorganische Chemie van de RUDN University en zijn collega's hebben dit probleem met betrekking tot het cGMP-nucleotide opgelost, cyclisch guanosinemonofosfaat. Het is een cyclische vorm van nucleotide gevormd uit guanosinetrifosfaat (GTP). Het werkt als een secundaire bemiddelaar en veroorzaakt een cascade van reacties die fysiologische functies in de gladde spieren van het hart activeert, hypofyse, netvlies en andere cellen. Het is mogelijk om cGMP te beïnvloeden met behulp van geschikte receptoren, en daarom, de gevolgen van een hartinfarct, hart hypertrofie, en hartfalen kan worden behandeld.

In een waterige oplossing, moleculen zijn moeilijker te binden aan nucleotiden. Het cGMP-molecuul bestaat uit een nucleotidebase en een fosfaatresidu. Om een ​​molecuul te maken dat sterk kan binden aan cGMP in een waterige oplossing, de auteurs van de studie combineerden een cyclisch macromolecuul, die zich door zijn structuur kan hechten aan de nucleotidebase van cGMP, en naftalimidekleurstoffen, die het fosfaatgedeelte van cGMP kan binden.

De structuur van het verkregen molecuul is voornamelijk de structuur van [2+2], dat is, twee plaatsen van het anionbindende macromolecuul en twee plaatsen met naftalimidekleurstoffen. Biochemici ontdekten ook dat onder omstandigheden van hoge verdunning van de oorspronkelijke stoffen tijdens de creatie van een nieuw molecuul, er wordt vaker een grotere macrocyclus gevormd [4 + 4].

Om de efficiëntie van het binden van het verkregen molecuul aan cGMP te testen, de biochemici bepaalden en visualiseerden de structuur van het molecuul met behulp van nucleaire magnetische resonantiespectroscopie en testten de oplossing door middel van UV-visuele en fluorescerende titratie. Deze methode is gebaseerd op een directe verhouding tussen fluorescentie en de concentratie van de bepaalde stof in oplossing.

De onderzoekers vergeleken ook de structuren van de verkregen macromoleculen met sulfaat en ATP met behulp van atomaire microscopie. Bindingsonderzoeken hebben aangetoond dat de receptor selectief is (d.w.z. gevoelig voor binding) aan cGMP.

De verkregen resultaten zijn de eerste stap in de richting van de ontwikkeling van selectieve receptoren voor nucleosidemonofosfaten, die, in de toekomst, stelt onderzoekers in staat om chemische processen in cellen te reguleren, virale deeltjes in het bloed detecteren, en medicijnen maken die interageren met specifieke delen van de cel, selectief verbinden met een specifiek nucleïnezuur.