Radikal tabanlı biomimetic kimya biyolojik gelişimi için gerekli bina-up kütüphaneler uygulanmıştır.
Yaşam bilimleri serbest radikallerin katılımı sürekli zamanla artmıştır ve çeşitli fizyolojik ve patolojik süreçlerde bağlı olmuştur. Bu konu hayat, sağlık ve yaşlanma kalitesinin iyileştirilmesi uygulamaları ile biyoloji ve tıp fiziksel, biyolojik ve biyoorganik kimya uzanan, çeşitli bilimsel alanlardan kucaklar. Multidisipliner becerileri bilgisi temel süreçlerinin ve mekanizmalarının açıklanması önemli bir rol oynayan biyolojik çevre ve kimyasal radikal süreçlerin çok yönlü tam bir soruşturma için gereklidir. Biz mekanik yollar ve ürünler hakkında bilgi veren, biyolojik süreçler ile serbest radikal kimyasal reaktivite bağlanmak mümkün bir kimyasal biyoloji yaklaşım geliştirdi. Bu yaklaşımın temel reaksiyon anlayışlar elde, sulu sistemlerde biyomoleküle davranışı (lipidler, nükleik asitler ve proteinler) incelemek için biomimetic modelleri tasarım hem de bir geçiş yolus serbest radikal reaksiyon ürünlerinin moleküler kütüphaneler kadar bina. Bu bağlamda buluş başarılı bir şekilde biyolojik için kullanılabilir ve örnek bileşiklerin iki sınıf ile sağlanır: sentezlenmiş ve insan plazma içinde tespiti için referans olarak kullanılmaktadır kolesteril esterleri, mono-trans izomerleri, pürin ve 5 ',8-siklo-2 '-deoksiribonükleosidler, hazırlanmış ve DNA örnekleri bu tür lezyonların tespiti için protokolde referans olarak kullanılan, iyonlaştırıcı radyasyonun sonra veya farklı sağlık koşulları elde edilmiştir.
Serbest radikallerin reaktivitesi yaşlanma ve enflamasyon gibi birçok biyolojik olaylar için muazzam önemini ortaya çıkarmıştır. Günümüzde, serbest radikaller ve hasar onarım kontrolü için temel mekanizmaları ve tasavvur etkili stratejiler anlamak için, daha fazla ve daha belirgin bu tepkime katılan her kimyasal adımın açıklanması gerekmektedir olmasıdır. Kimyasal çalışmalarda katkısı esastır, ancak farklı süreçlerin superimposition karmaşıklaştırır ve sonuçları ve ilgili sonuçların incelenmesi bozan beri biyolojik ortamda doğrudan çalışma, zor olabilir. Bu nedenle, biyolojik olarak ilgili koşullar altında serbest radikal reaksiyonları modelleme strateji biyoloji kimyasal mekanizmaları araştırma içinde bir basamaktır haline gelmiştir.
Son on yıl içinde bizim grup biyomimetik koşullarda serbest radikal süreçlerin modelleri geliştirilmiştir. Özellikle biz trdoymamış yağ asitleri, nükleosidlerin ve sülfür içeren amino asitlerin biyolojik ilgili dönüşümleri visaged ve sağlık durumunun biyolojik olarak değerlendirilir ve valide edilecek parça koydum. 1-4
Bizim genel yaklaşım üç modülden oluşmaktadır:
Kolesteril esterleri ve pürin 5 ',8-siklo-2'-deoksiribonükleosidler: Biz bu yaklaşımı akredite alakalı biyobelirteçlerin iki sınıf seçti.
Doğal olarak geometrik trans izomerleri ile cis doymamış yağ asitleri meydana gelen dönüştürme biyolojik ortamında radikal stres üretimi ile bağlantılı bir dönüşümdür. Yağ asitleri içerir Hücre zarı lipitleri, radikal stres için uygun bir biyolojik hedef ve önce her durumda analitik protokolleri değerlendiren hücre kültürleri, hayvanlar ve insanlarda endojen cis-trans fosfolipidler izomerizasyon okudu. 8-10 nekrotizan bu dönüşümü farklı radikal gerilimli şartlar altında thiyl radikalleri oluşturmak mümkün tiyoller, tiyoeterler ve disülfitler, yani isomerizing ajan (Şekil 3) de dahil olmak üzere S-ihtiva eden bileşikler, çeşitli tarafından meydana gelebilir. Bu makalede gösterilen örnek, tam lipoprotein metabolizmasında rol plazma lipit tanınmış bir kısmını, temsil kolesteril esterleri, bir sınıf üzerinde odaklanır. Yağ asitleri ve Cho arasındaki bağlantı esterlesterol fosfatidilkolin gliserol kısmının pozisyon 2'den kolesterol, yağ asitlerinin transferi, transferaz enzimi lesitin kolesterol açil (LCAT) tarafından katalize edilen bir adım sentezlenir. Bu nedenle, plazma kolesterol esterleri kesinlikle membran lipid ciro ile bağlı ve çoklu doymamış yağ fosfatidilkolinler tipik olarak asitleri (PUFA), yani linoleik ve araşidonik asit nispeten yüksek oranlarda içerirler. Lipoprotein oluşumu kardiyovasküler ve metabolik hastalıklar yer almaktadır. Serbest radikaller ile doğal kolesteril esterlerinin reaktivitesi (yapıları için bakınız Şekil 1) gelen trans geometrik izomerleri dönüştürdü edilebilir linoleat çift bağların ve Arakidonat artıkları, ortaya çıkabilir. Biyolojik örneklerde trans kolesteril ester içeriğinin Karakterizasyonu biyolojik gelişimi için ilginçtir. Bir dolaylı metodoloji cholestery dönüşümünü içerirl esterleri plazmadan gelen yağ asidi metil esterleri (FAME) ve gaz kromatografik protokolleri ile ayırma izole. Bu durumda, cis ve trans yağ asidi metil esterlerinin standart referans kalibrasyon numuneleri, trans içeriğinin miktarının belirlenmesi izin vermek için, gerçekleştirilir. Kolesteril ester kütüphane üzerinde yapılan analitik çalışma dayanarak, (bkz. Şekil karşılık gelen FAME daha fazla türevlendirme olmaksızın, aynı zamanda plazma izole kolesteril ester fraksiyonu üzerinde direkt olarak gerçekleştirilebilir Raman spektroskopisi dayanan bir yöntem uygulamak için önerilen 2 ve 9). Şimdi hiçbir başarılı yöntemler olarak yerine kolesteril ester hidroperoksitler tarafından açıklanan ayrı cis ve HPLC ile lipit içeren yağ asidi trans izomerleri, açıklanan kadar fazlalaştı. Şimdiye kadar, indirekt gaz kromatografik yöntem şimdiye kadar hala en uygun yöntemdir. Bu yöntem, ilk olarak nicel olarak değerlensağlıklı kişiden izole edilmiş plazma kolesterol esterleri elde edilen mono-trans içeriği tirme sağlandı. Alevli İyonlaştırma Dedektörü (FID) tespit edilebilirliği arasında sınırı kullanılarak tatmin edici olan (ppb) ve bileşiklerin nanomolar miktarları tespit edilmiştir. 5. Farklı algılama sistemleri ile bu sınır bile düşürülebilir. Kolesteril esterleri, iyonizan radyasyon etkisi lineer bir cevap uygulanan doz göreceli elde edilip, daha ileri çalışmalar meselesidir.
İkinci bir örnek olarak, DNA serbest radikal hasar ile elde edilebilir modifiye nükleosit seçtik. Hidroksil radikalleri (HO •) DNA için kimyasal modifikasyonlar neden kabiliyeti açısından en çok zararlı Reaktif oksijen (ROS) olduğu bilinmektedir. Tek veya birden fazla lezyon ökaryotik hücrelerde çekirdek ve mitokondri içinde yer aldığını, DNA üzerinde oluşabilir. DNA oksidatif oluşturulan hasarların ana sınıflarının tanımlanması ve ölçülmesi appropr gerektiriranalitik protokolleri kurmak amacıyla moleküler kütüphaneler geciktim. Bu taban ve serbest radikal saldırının ortaya şeker parçalan arasına ek bir kovalent bağa sahip, pürin 5 olan en küçük tandem lezyonlar, ',8-siklo-2'-deoksiribonükleosidler üzerindeki ilgi odaklanmıştır. Bileşikler, 5 ',8-siklo-2'-deoksiadenosin ve 5 ',8-siklo-2'-deoksiguanozin 5'R ve 5 'diyasteromerik formlarda (şekil 5) içinde mevcut bulunmaktadır. Serbest radikal gerilme göstergesi olmak için potansiyel önemli araştırma konusu olmuştur. 2 Gerçekten de, DNA HO maruz kaldığında • şeker C5 'pozisyonundan radikal hidrojen soyutlama bu tandem lezyonların oluşumuna yol açan olası olaylar biridir. Pürin 5 ',8-cyclonucleosides oksijen fizyolojik düzeyde oksijen şeklinde olmaması gidiş 1-12 lezyonlar / 10 6 nükleosit / Gy arasında değişen enzimatik sindirimi γ-ışınlanmış DNA örnekleri HPLC-MS/MS diastereomerler by toplamı olarak ölçülebilir benn dokular, diastereomerik oranı 5'R / 5'S ~ 5 için 4 ve 3 ~ ',8-cdAdo ve 5' ,8-cdGuo, sırasıyla (Şekil 11). 11. O fazlalaştı ediliyor ki, radyasyon dozu ve arasındaki ilişkiyi hücresel DNA tespit 5 ',8-cdAdo ve 5' ,8-cdAdo lezyonlar anlaşılır olmaktan uzaktır. 2kGy ışınlama göre tek bir deney, deney rapor kesin olarak kabul edilemez. Bu tür ve dört lezyonların kantitatif analitik 11 ilave deneyler, böylesine bir ilişki tanımlanması için gereklidir. Bu lezyonların saptanması ve daha popüler oksidatif dönüşümler (örneğin 8-oxo-2'-deoksiguanozin, 8-oxodGuo gibi) oksidatif metabolizma sırasında hem lezyonların önemini kanıtlayan, yoğun araştırmaların konusudur. 6,13 HPLC kullanımı -MS/MS (üçlü kuadrupol) dört lezyonlar için yakın 30fmol bir algılama sınırı vardır. Son gelişmeler enstrüman süreden tarafından attomol düzeylerinin tespit limitleri ulaşmak için iddia edilenCER. Çok yeni literatüre göre, 6 analitik prosedürler MS / MS / MS (iyon tuzak) ya MS / MS (üçlü dört kutuplu) kullanılan bir tespit limitleri karşılamak için numune ve zenginleştirme uygun temizleme dahil etmek zorunda bizim durumumuzda.
Bileşikler 1-4 Biyolojik temelli sentetik prosedürler 8-bromopurine altında türevleri ya da fotoliz başlayarak hazırlanmıştır. 7,12 Bu işlemler, bir radikal çağlayan 5 oluşumu DNA hasar mekanizma taklit eden tepkime ',8-cdAdo ve 5' içermez ,8-cdGuo lezyonlar. Biyolojik açılardan bakıldığında, bu lezyonlar DNA onarım mekanizmaları bu lezyonlar gelen genetik materyali korumak için yetersiz olduğunu kanıtlar sağlayarak, bir doku belirli bir şekilde (karaciğer> böbrek> beyin) yaşla birikimi olduğu tespit edilmiştir. 13. Nitekim, nükleotid eksizyon onarımı (NER) tek yolunun şu anda bu lezyonların onarımı için tanımlanır. 2
Iki sınıfŞekil 1 ve 5'te gösterilen bileşiklerin es, şu anda ticari olarak mevcut değildir ancak literatürde tarif edilen sentetik stratejiler tarafından ticari kullanım için, bu bileşiklerin hazırlanması için zor değildir.
Kimyasal biyoloji çalışmaları tarafından sağlanan multidisipliner yaklaşım sadece biyolojik ortamda meydana gelen yeni mekanizmalar belirlenmesinde büyük bir değeri vardır, ama aynı zamanda sonuçta sağlık ve korunma stratejileri yenilik getiren, biyolojik keşif ve teşhis için temel bir katkı sağlar. 14. Kimyasal katkı onlar öngörülebilir olabilir zaman belirsizlikleri ve başarısızlıkları azaltarak tedavi ve beslenme ya müdahale tasarımının optimum rasyonelleştirilmesi, izin bekleniyor metabolik profil için entegre platformları ve paneller oluşturma, moleküler tıp başarılı gelişimi için gereklidir.
The authors have nothing to disclose.
Ministero dell'Istruzione, dell'Universita della ricerca (PRIN-2009K3RH7N_002) ve Marie Curie Intra-Avrupa Bursu (CYCLOGUO-298555) yanı sıra, 'Ücretsiz Kimyasal Biyoloji Radikaller ve COST Action ilgili COST Action CM0603 arasında sponsorluk Mali destek "Biyomimetik Radikal Kimya" konulu CM1201 şükranlarımızı sunarız.
MATERIALS | |||
Cholesteryl linoleate ≥98% | Sigma-Aldrich | C0289-100 mg | |
Cholesteryl arachidonate≥95% | Sigma-Aldrich | C8753-25mg | |
2-mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | M6250-100 ml | |
2-propanol | Sigma-Aldrich | 34965-1L | |
Methanol 215 SpS | Romil | H409-2,5 L | |
Ethanol | Sigma-Aldrich | 02860-2.5L | |
Chloroform SpS | Romil | H135 2,5 L | |
n-Hexane 95% SpS | Romil | H389 2,5 L | |
Acetonitrile 230 SpS | Romil | H047 2,5 L | |
Dichloromethane SpS | Romil | H2022,5 L | |
Carbon tetrachloride | Sigma-Aldrich | 107344-1L | |
Sodium iodide | Sigma-Aldrich | 383112-100G | |
Sodium hydrogen carbonate | Carlo Erba | 478536-500 g | |
Diethyl ether | Sigma-Aldrich | 309966-1L | |
NaCl | Sigma-Aldrich | S7653-5KG | |
NaOH solid | Sigma-Aldrich | 221465-25G | |
NH4OH sol. 28%-30% | Sigma-Aldrich | 221228-1L-A | |
Acetic acid | Sigma-Aldrich | 320099-500ML | |
Ammonium Cerium(IV)sulfate dihydride | Sigma-Aldrich | 221759-100G | |
Ammonium Molybdate tetrahydrate | Sigma-Aldrich | A7302-100G | |
Sulfuric Acid 95%-98% | Sigma-Aldrich | 320501-1L | |
Silver Nitrate | Sigma-Aldrich | 209139-25G | |
Sodium sulfate anhydrous | Sigma-Aldrich | 238597-500G | |
Nuclease P-I from penicillium citrinum | Sigma-Aldrich | N8630-1VL | |
Phosphodiesterase II type I-sa | Sigma-Aldrich | P9041-10UN | |
Erythro-9-(2-hydroxy-3-nonyl)adenine, hc | Sigma-Aldrich | E114-25MG | |
Phosphatase alkaline type VII-t from*bov | Sigma-Aldrich | P6774-1KU | |
Phosphodiesterase I type VI | Sigma-Aldrich | P3134-100MG | |
Deoxyribonuclease II type IV from*porcin | Sigma-Aldrich | D4138-20KU | |
Trizma(r) base, biotechnology performanc ce | Sigma-Aldrich | T6066-100G | |
EDTA | Sigma-Aldrich | E1644-100G | |
Succinic acid bioxtra | Sigma-Aldrich | S3674-250G | |
Calcium chloride | Sigma-Aldrich | C5670-100G | |
Formic acid, 98 % | Sigma-Aldrich | 06440-100ML | |
Amicon Ultra-0.5 Centrifugal Filter Unit with Ultracel-3 membrane | Millipore | UFC500324 | |
8-Bromo-2′-deoxyguanosine | Berry & Associates | PR3290-1 g | |
8-Bromo-2′-deoxyadenosine | Berry & Associates | PR3300-1 g | |
Sodium iodide | Sigma-Aldrich | 383112-100G | |
Sodium hydrogen carbonate | Carlo Erba | 478536-500 g | |
2′-deoxyguanosine:H2O (U-15N5, 96-98%) | Cambridge Isotope Laboratories, Inc | CILNLM-3899-CA-0.1 | |
2′-deoxyadenosine (U-15N5, 98%) 95%+ CHEMICAL PURITY | Cambridge Isotope Laboratories, Inc | CILNLM-3895-0.1 | |
Nitrous oxide (N2O) | Air Liquide | ||
Deoxyribonucleic acid from calf thymus | Sigma Aldrich | D4522-5MG | |
EQUIPMENT | |||
60Co-Gammacell | AECL- Canada | 220 | |
Immersion well reaction medium pressure 125 watts | Photochemical reactors ltd | Model 3010 | |
Evaporating flask 250 ml | Heidolph | P/N NS 29/32 514-72000-00 | |
Luna 5 μm C18(2) 100 Å, LC Column 250 x 4.6 mm | Phenomenex | 00A-4252-E0 | |
Alltima C8 Column 250 x 10 mm 5 μm | Grace | 88081 | Semipreparative |
SecurityGuard Kit | Phenomenex | KJ0-4282 | Analytical holder kit and accessories |
Holder for 10.0 mm ID cartridges | Phenomenex | AJ0-7220 | Semipreparative holder |
10.0 mm ID cartridges | Phenomenex | AJ0-7221 | |
High-performance liquid chromatography (HPLC) | Agilent | 1100 | |
LC/MS/MS | Applied Biosystems | 4000QTRAP System | |
Tandem mass ESI spectrometer | (Bruker Daltonics) | Esquire 3000 plus | |
Vial 2-4 ml | SUPELCO | Cod 27516 | |
Vial 4 ml | SUPELCO | Cod 27517 |