Badanie oddziaływania polihistydynowych cyklopeptydów z jonami Cu 2+ i Zn 2+ w aspekcie projektowania mimetyków SOD

Podobne dokumenty
Antyoksydanty pokarmowe a korzyści zdrowotne. dr hab. Agata Wawrzyniak, prof. SGGW Katedra Żywienia Człowieka SGGW

Wolne rodniki w komórkach SYLABUS A. Informacje ogólne

Metody analizy fizykochemicznej związków kompleksowych"

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

Politechnika Częstochowska

8. Trwałość termodynamiczna i kinetyczna związków kompleksowych

Ćwiczenie nr 5 - Reaktywne formy tlenu

etyloamina Aminy mają właściwości zasadowe i w roztworach kwaśnych tworzą jon alkinowy

Projektowanie Procesów Biotechnologicznych

Do moich badań wybrałam przede wszystkim linię kostniakomięsaka 143B ze względu na jej wysoki potencjał przerzutowania. Do wykonania pracy

WARSZTATY olimpijskie. Co już było: Atomy i elektrony Cząsteczki i wiązania Stechiometria Gazy, termochemia Równowaga chemiczna Kinetyka

Reakcje chemiczne. Typ reakcji Schemat Przykłady Reakcja syntezy

Przemiana materii i energii - Biologia.net.pl

SEMINARIUM 8:

Dr hab. Marek Lisowski Wrocław, tel.:

Beata Mendak fakultety z chemii II tura PYTANIA Z KLASY PIERWSZEJ

Część 1: Strategia ataku 15

Zadanie 2. (1 pkt) Uzupełnij tabelę, wpisując wzory sumaryczne tlenków w odpowiednie kolumny. CrO CO 2 Fe 2 O 3 BaO SO 3 NO Cu 2 O

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Aktywuj geny młodości. Badanie genetyczno-biochemiczne dotyczące własnych możliwości organizmu do spowolnienia procesów starzenia.

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

CHEMIA KLASA II I PÓŁROCZE

imię i nazwisko, nazwa szkoły, miejscowość Zadania I etapu Konkursu Chemicznego Trzech Wydziałów PŁ V edycja

Wybrane techniki badania białek -proteomika funkcjonalna

Kwas HA i odpowiadająca mu zasada A stanowią sprzężoną parę (podobnie zasada B i kwas BH + ):

XV Wojewódzki Konkurs z Chemii

EWA PIĘTA. Streszczenie pracy doktorskiej

Przedmiot CHEMIA Kierunek: Transport (studia stacjonarne) I rok TEMATY WYKŁADÓW 15 godzin Warunek zaliczenia wykłady: TEMATY LABORATORIÓW 15 godzin

Za poprawną metodę Za poprawne obliczenia wraz z podaniem zmiany ph

CHARAKTERYSTYKA KARBOKSYLANÓW

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Kryteria oceniania z chemii kl VII

Zasady oceniania z chemii w klasie II w roku szkolnym 2015/2016. Ocena dopuszczająca Ocena dostateczna Ocena dobra Ocena bardzo dobra

Oznaczanie żelaza i miedzi metodą miareczkowania spektrofotometrycznego

Zagadnienia. Budowa atomu a. rozmieszczenie elektronów na orbitalach Z = 1-40; I

Wymagania edukacyjne niezbędne do uzyskania poszczególnych śródrocznych i rocznych ocen klasyfikacyjnych. CHEMIA klasa II.

odporne na temperaturę przyjazne dla skóry ph 5,5 emulgują się z innymi substancjami aktywnymi nie zawierają aromatów, barwników, sztucznych

CHEMIA 1. Podział tlenków

ZWIĄZKI KOMPLEKSOWE. dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

CZĄSTECZKA. Do opisu wiązań chemicznych stosuje się najczęściej metodę (teorię): metoda wiązań walencyjnych (VB)

ORP - jeden z parametrów określających jakość wody

data ĆWICZENIE 7 DYSTRYBUCJA TKANKOWA AMIDOHYDROLAZ

pisemne, prezentacje multimedialne; laboratorium W1-3 wykład test pisemny; konwersatorium kolokwia pisemne, prezentacje multimedialne; laboratorium

Skład zespołu (imię i nazwisko): (podkreślić dane osoby piszącej sprawozdanie):

EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

WYBRANE ZAGADNIENIA Z CHEMII KOSMETYKÓW

Roztwory buforowe (bufory) (opracowanie: dr Katarzyna Makyła-Juzak)

Wymagania programowe na poszczególne oceny. IV. Kwasy. Ocena bardzo dobra. Ocena dostateczna. Ocena dopuszczająca. Ocena dobra [1] [ ]

Spis treści 1. Struktura elektronowa związków organicznych 2. Budowa przestrzenna cząsteczek związków organicznych

Tematy i zakres treści z chemii - zakres rozszerzony, dla klas 2 LO2 i 3 TZA/archt. kraj.

O C E N A rozprawy doktorskiej mgr Pauliny Fortuny pt. Projektowanie i synteza inhibitorów oddziaływania białko-białko dla układów

RÓWNOWAGI REAKCJI KOMPLEKSOWANIA

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM W ROKU SZKOLNYM 2012/2013

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 13 stycznia 2017 r. zawody II stopnia (rejonowe)

Repetytorium z wybranych zagadnień z chemii

Wydział Rehabilitacji Katedra Nauk Przyrodniczych Kierownik: Prof. dr hab. Andrzej Wit BIOCHEMIA. Obowiązkowy

Chemia ogólna nieorganiczna Wykład XII Kinetyka i statyka chemiczna

Chemia klasa VII Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny Semestr II

Wymagania z chemii na poszczególne oceny Klasa 2 gimnazjum. Kwasy.

Szereg mocy przeciwutleniającej; założenia. Friday, 3 November 17

Nazwy pierwiastków: ...

WYBRANE SKŁADNIKI POKARMOWE A GENY

CZĄSTECZKA. Do opisu wiązań chemicznych stosuje się najczęściej jedną z dwóch metod (teorii): metoda wiązań walencyjnych (VB)

czyli reakcje wymiany ligandów i ich zastosowanie Mateusz Bożejko Edmund Pelc Liceum Ogólnokształcące nr III we Wrocławiu

Sylabus z modułu. [39B] Toksykologia. Zapoznanie z regulacjami prawnymi z zakresu bezpieczeństwa wyrobów kosmetycznych.

CHARAKTERYSTYKI SPEKTRALNE UTLENIONEJ I ZREDUKOWANEJ FORMY CYTOCHROMU C

Wymagania edukacyjne na poszczególne roczne oceny klasyfikacyjne z przedmiotu chemia dla klasy 7 w r. szk. 2019/2020

Praca doktorska Pani mgr Doroty Anny Kubiak została wykonana pod kierunkiem dr hab. Joanny

KOMPLEKSY. Wzory strukturalne kompleksów Ni 2+ oraz Cu 2+ z dimetyloglioksymem.

Zadanie 1. [ 3 pkt.] Uzupełnij zdania, wpisując brakującą informację z odpowiednimi jednostkami.

Pierwiastki bloku d. Zadanie 1.

Aminokwasy, peptydy i białka. Związki wielofunkcyjne

STRES OKSYDACYJNY WYSIŁKU FIZYCZNYM

Wybrane techniki badania białek -proteomika funkcjonalna

relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

Chemia - laboratorium

Podkowiańska Wyższa Szkoła Medyczna im. Z. i J. Łyko. Syllabus przedmiotowy 2016/ /2019

BIOCHEMICZNE ZAPOTRZEBOWANIE TLENU

Kryteria oceniania z chemii dla klasy drugiej DLA UCZNIÓW Z OBOWIĄZKIEM DOSTOSOWANIA WYMAGAŃ EDUKACYJNYCH

H2S, H2SO4, H2SO3, HNO3, H2CO3,

Elektrochemia - szereg elektrochemiczny metali. Zadania

Spektroskopia. Spotkanie pierwsze. Prowadzący: Dr Barbara Gil

ZWIĄZKI KOMPLEKSOWE SOLE PODWÓJNE

Chemia bionieorganiczna / Rosette M. Roat-Malone ; red. nauk. Barbara Becker. Warszawa, Spis treści

Zestaw pytań egzaminu inŝynierskiego przeprowadzanego w Katedrze Fizykochemii i Technologii Polimerów dla kierunku CHEMIA

OCENA Rozprawy doktorskiej mgr Aksany Varabyovej Biogeneza dysmutazy ponadtlenkowej 1 w mitochondrialnej przestrzeni międzybłonowej

ROLNICTWO. Ćwiczenie 1

Równowaga kwasowo-zasadowa

Zagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych

Enzymy katalizatory biologiczne

Otrzymywanie i badanie właściwości chemicznych związków wanadu na różnych stopniach utlenienia.

FOCUS Plus - Silniejsza ryba radzi sobie lepiej w trudnych warunkach

Rozwiązania. dla produktu MN dla M = 3 dla N = 1. Stałą równowagi obliczamy z następującego wzoru:

KARTA KURSU. Chemia fizyczna I. Physical Chemistry I

Katedra Biochemii i Chemii Żywności Żywność funkcjonalna- wiedza, kompetencje, doświadczenie

Substancje o Znaczeniu Biologicznym

Chemiczne składniki komórek

Chemia Nowej Ery Wymagania programowe na poszczególne oceny dla klasy II

Transkrypt:

Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Analityki Medycznej Badanie oddziaływania polihistydynowych cyklopeptydów z jonami Cu 2+ i Zn 2+ w aspekcie projektowania mimetyków SOD Aleksandra Kotynia PRACA DOKTORSKA STRESZCZENIE Praca wykonana w Katedrze i Zakładzie Chemii Nieorganicznej Promotor: Dr hab. Justyna Brasuń, prof. nadzw. Wrocław 2018

Stres oksydacyjny jest procesem biochemicznym, wynikającym z zaburzenia równowagi między powstawaniem wolnych rodników w organizmie, a jego zdolnościami do ich neutralizowania. Często może przyczyniać się do rozwoju takich chorób jak miażdżyca, cukrzyca, Alzheimer, Parkinsonizm, AIDS, czy też różne stany nowotworowe. Reaktywne formy tlenu (RFT), czyli rodniki tlenowe, powstają między innymi podczas naturalnych fizjologicznych procesów komórkowych, takich jak: mitochondrialny cykl oddechowy, reakcje enzymatyczne, utlenianie niskocząsteczkowych składników komórek, białek oddechowych czy toksycznych ksenobiotyków. W związku z tym organizmy wyspecjalizowały kilka mechanizmów obronnych, które jednak nie zawsze są wystarczające. Powszechnie znane substancje o właściwościach przeciwutleniających to witaminy C i E, flawonoidy, glutation, katalaza oraz dysmutazy ponadtlenkowe. Te ostatnie to grupa enzymów, za których działanie odpowiedzialne są centra aktywne zawierające jony metali. W pracy doktorskiej przedstawiono zastosowanie i wyniki badań podstawowych, jako wstępnego narzędzia do poszukiwania funkcjonalnych mimetyków miedziowo cynkowej dysmutazy ponadtlenkowej (CuZnSOD). Głównym celem rozprawy było poszukiwanie nowych związków, które mogłyby naśladować działanie dysmutazy ponadtlenkowej. Badania oparto na grupie pięciu homodetycznych peptydów cyklicznych (Tabela 1), które stanowiły ligandy zdolne do wiązania jonów miedzi (Cu 2+ ) i cynku (Zn 2+ ). Sekwencje tych związków zostały zaprojektowane w taki sposób, aby uwzględnić w ich strukturze reszty aminokwasowe, które uczestniczą w wiązaniu jonów metali w centrum aktywnym natywnego enzymu CuZnSOD. Realizację podstawowego założenia pracy podzielono na dwa cele cząstkowe: scharakteryzowanie właściwości koordynacyjnych pięciu cyklopeptydów względem jonów Cu 2+ i Zn 2+ w układach o różnych stosunkach molowych, badanie aktywności enzymatycznej poszczególnych badanych układów w ph 7,4. Tabela 1. Sekwencje badanych cyklopeptydów. Sekwencja c(hkhphkhp) c(hkhgpghkhgpg) c(ggkggphdhkhp) c(hhkhhpgkggkp) c(hhkhhphdhkhp) Charakterystyka dwa symetryczne miejsca potencjalnie wiążące jony metali jedno miejsce potencjalnie wiążące jony metali dwa różne miejsca potencjalnie wiążące jony metali

MODEL KOORDYNACYJNY Badania zostały przeprowadzone zgodnie z zamieszczonym poniżej Schematem 1, który przedstawia jednocześnie cel wykorzystanych metod analitycznych jak i planowany efekt. rodzaj donorowych atomów azotu IC50 Schemat 1. Schemat przeprowadzonych badań doświadczalnych wraz z planowanym efektem. Na podstawie stałych protonacji analizowanych związków, wyznaczonych za pomocą metody miareczkowania potencjometrycznego, scharakteryzowano ich właściwości kwasowo-zasadowe. Ponadto wyznaczono stałe trwałości kompleksów powstających w badanych układach oraz określono stechiometrię liganda względem jonów metali. Otrzymane wyniki pozwoliły na sporządzenie rozkładów form kompleksowych w badanym zakresie ph dla analizowanych układów. Tworzenie się dinuklarnych form kompleksowych potwierdzono metodą spektrometrii mas (ESI-MS). Zastosowanie metod spektroskopii absorpcyjnej (UV-Vis) i elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) pozwoliło określić liczbę azotowych atomów donorowych biorących udział w wiązaniu jonów miedzi. Z kolei spektroskopia dichroizmu kołowego (CD) wskazała jakiego rodzaju donory azotowe są bezpośrednio związane z jonem metalu. Analiza wyników badań pozwoliła zaproponować struktury powstających form kompleksowych. Ostatnim etapem było sprawdzenie możliwości zastosowania powstających form kompleksowych, jako układów rozkładających anionorodnik ponadtlenkowy. Testy aktywności enzymatycznej kompleksów we wszystkich badanych układach prowadzono w fizjologicznym ph, równym 7,4.

Zastosowano metodę redukcji błękitu nitrotetrazolowego (NBT) zgodnie z procedurą Beauchampa, Fridovicha. Początkowo wyznaczono stężenie dla natywnego enzymu CuZnSOD, które inhibuje reakcję wolnorodnikową w 50%, a następnie wartości stężeń hamujących redukcję NBT w 50% dla poszczególnych badanych układów i porównano otrzymane wyniki. Analiza przeprowadzonych badań pozwala wysunąć następujące wnioski: o Cyklopeptydy o sekwencji c(hkhphkhp) i c(hkhgpghkhgpg) wiążą jony Cu 2+, tworząc w szerokim zakresie ph stabilne czteroazotowe kompleksy. Konkurencyjność wiązania jonów Cu 2+ przez te cyklopeptydy wykazała, że dodekapeptyd c(hkhgpghkhgpg) tworzy stabilniejsze termodynamicznie kompleksy z jonami Cu 2+ niż jego oktapeptydowy analog c(hkhphkhp). W tym przypadku większy pierścień łańcucha peptydowego zwiększa skuteczność wiązania jonów miedzi. Wprowadzenie czterech reszt Gly do sekwencji powoduje wzrost labilność łańcucha peptydowego i promuje wiązanie jonu Cu 2+ przez atomy donorowe reszt His. o Wszystkie cyklopeptydy charakteryzujące się obecnością dwóch domen wiążących jony metali promują tworzenie się dinuklearnych form, nawet w układach z równomolową ilością jonów miedzi do liganda. Dla związków: c(hkhphkhp) i c(hkhgpghkhgpg) proces ten ma miejsce w ph powyżej 6,0, natomiast dla c(hhkhhphdhkhp) już w ph powyżej 4,0. o Porównując właściwości koordynacyjne cyklopeptydów z jedną domeną wiążącą można wysunąć wniosek, że w zasadowym zakresie ph (powyżej 8,0) znacznie skuteczniejszym ligandem względem jonów Cu 2+ jest analog c(hhkhhpgkggkp). o W heteronuklearnych formach kompleksowych, jakie tworzą się w układach trenarnych ligandów: c(hkhgpghkhgpg) i c(hhkhhphdhkhp), zaobserwowano zjawisko hydrolizy cząsteczek wody związanej z jonem Zn 2+. Dla kompleksów liganda c(hkhgpghkhgpg) proces ten zachodzi w zakresie ph 7,0-9,0 i charakteryzuje się wartościami logk =7,34 i 8,50. Natomiast dla cyklopeptydu o sekwencji c(hhkhhphdhkhp) hydrolizie ulegają jednocześnie dwie cząsteczki, a stała (logk) tej reakcji wynosi 15,89.

o Porównując aktywność enzymatyczną kompleksów we wszystkich badanych układach można stwierdzić, że charakteryzują się one małą skutecznością neutralizacji wolnych rodników w porównaniu z natywny enzym CuZnSOD. Niemniej jednak zaskakujący jest fakt, że najlepsze wyniki inhibicji reakcji wolnorodnikowej otrzymano dla układów o stosunkach molowych c(hkhphkhp)/cu 2+ =1:1 i c(ggkggphdhkhp)/cu 2+ =1:1, w których dominują mononuklerane formy kompleksowe. Reasumując, wszystkie badane cyklopeptydy są dobrymi chelatorami dla jonów Cu 2+. W szerokim zakresie ph tworzą stabilne termodynamicznie formy kompleksowe. Analogi odznaczające się dwiema domenami wiążącymi wykazują tendencję do tworzenie dinuklearnych kompleksów, także z dwoma różnymi jonami metali. Niemniej jednak powstające związki koordynacyjne w niewielkim stopniu mimikują działanie aktywności Cu,ZnSOD.