nature.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur. Siz foydalanayotgan brauzer versiyasida CSS qo'llab-quvvatlashi cheklangan. Eng yaxshi tajriba uchun sizga brauzerning eng so'nggi versiyasidan foydalanishingizni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da moslik rejimini o'chirib qo'ying). Bundan tashqari, doimiy qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun ushbu saytda uslublar yoki JavaScript bo'lmaydi.
3-(antratsen-9-il)-2-siyanoakriloil xlorid 4 sintez qilindi va turli xil azot nukleofillari bilan reaksiyaga kirish orqali turli xil yuqori faol heterosiklik birikmalarni sintez qilish uchun ishlatildi. Har bir sintezlangan heterosiklik birikmaning tuzilishi spektroskopik va elementar tahlil yordamida batafsil tavsiflandi. O'n uchta yangi heterosiklik birikmaning o'ntasi ko'p dori-darmonlarga chidamli bakteriyalarga (MRSA) qarshi dalda beruvchi samaradorlikni ko'rsatdi. Ular orasida 6, 7, 10, 13b va 14 birikmalari 4 sm ga yaqin inhibisyon zonalari bilan eng yuqori antibakterial faollikni ko'rsatdi. Biroq, molekulyar dok tadqiqotlari shuni ko'rsatdiki, birikmalar MRSA qarshiligining asosiy nishoni bo'lgan penitsillin bilan bog'lanadigan oqsil 2a (PBP2a) ga turlicha bog'lanish affinitetlariga ega. 7, 10 va 14 kabi ba'zi birikmalar PBP2a ning faol markazida birgalikda kristallangan kinazolinon ligandiga nisbatan yuqori bog'lanish affiniteti va o'zaro ta'sir barqarorligini ko'rsatdi. Aksincha, 6 va 13b birikmalari pastroq doklash ballariga ega edi, ammo baribir sezilarli antibakterial faollikni namoyish etdi, 6-birikma eng past MIC (9,7 mkg/100 mkL) va MBC (78,125 mkg/100 mkL) qiymatlariga ega edi. Doklash tahlili vodorod bog'lanishi va π-ustma-ust tushishni o'z ichiga olgan asosiy o'zaro ta'sirlarni, xususan, Lys 273, Lys 316 va Arg 298 kabi qoldiqlar bilan aniqladi, ular PBP2a kristall tuzilishidagi birgalikda kristallangan ligand bilan o'zaro ta'sir qiluvchi sifatida aniqlandi. Bu qoldiqlar PBP2a ning fermentativ faolligi uchun juda muhimdir. Ushbu natijalar sintezlangan birikmalar istiqbolli anti-MRSA dorilari bo'lib xizmat qilishi mumkinligini ko'rsatadi, bu esa samarali terapevtik nomzodlarni aniqlash uchun molekulyar doklashni biotahlillar bilan birlashtirish muhimligini ta'kidlaydi.
Ushbu asrning dastlabki bir necha yillarida tadqiqot ishlari asosan mavjud bo'lgan boshlang'ich materiallardan foydalangan holda antimikrob faollikka ega bo'lgan bir nechta innovatsion heterosiklik tizimlarni sintez qilish uchun yangi, oddiy protseduralar va usullarni ishlab chiqishga qaratilgan edi.
Akrilonitril qismlari yuqori reaktiv birikmalar bo'lgani uchun ko'plab ajoyib heterosiklik tizimlarni sintez qilish uchun muhim boshlang'ich materiallar hisoblanadi. Bundan tashqari, 2-siyanoakriloil xlorid hosilalari so'nggi yillarda farmakologik qo'llanilish sohasida hayotiy ahamiyatga ega bo'lgan mahsulotlarni, masalan, dori vositalarining oraliq mahsulotlarini1,2,3, OIVga qarshi, antiviral, saratonga qarshi, antibakterial, antidepressant va antioksidant agentlarning prekursorlarini4,5,6,7,8,9,10 ishlab chiqish va sintez qilish uchun keng qo'llanilmoqda. Yaqinda antratsen va uning hosilalarining biologik samaradorligi, jumladan, ularning antibiotik, saratonga qarshi11,12, antibakterial13,14,15 va insektitsid xususiyatlari16,17 katta e'tiborni tortdi18,19,20,21. Akrilonitril va antratsen qismlarini o'z ichiga olgan antimikrob birikmalar 1 va 2-rasmlarda ko'rsatilgan.
Jahon sog'liqni saqlash tashkiloti (JSST) ma'lumotlariga ko'ra (2021), mikroblarga qarshilik (AMR) sog'liq va rivojlanish uchun global tahdiddir22,23,24,25. Bemorlarni davolab bo'lmaydi, bu esa kasalxonada uzoqroq yotish va qimmatroq dorilarga ehtiyojni, shuningdek, o'lim va nogironlikni oshiradi. Samarali mikroblarga qarshi vositalarning yo'qligi ko'pincha turli infeksiyalarni, ayniqsa kimyoterapiya va yirik jarrohlik amaliyotlari paytida davolashning muvaffaqiyatsizligiga olib keladi.
Jahon sog'liqni saqlash tashkilotining 2024-yilgi hisobotiga ko'ra, metitsillinga chidamli Staphylococcus aureus (MRSA) va E. coli ustuvor patogenlar ro'yxatiga kiritilgan. Ikkala bakteriya ham ko'plab antibiotiklarga chidamli, shuning uchun ular davolash va nazorat qilish qiyin bo'lgan infektsiyalarni ifodalaydi va bu muammoni hal qilish uchun yangi va samarali antimikrob birikmalarni ishlab chiqish zarurati mavjud. Antrasen va uning hosilalari ham gram-musbat, ham gram-manfiy bakteriyalarga ta'sir qila oladigan taniqli antimikroblardir. Ushbu tadqiqotning maqsadi sog'liq uchun xavfli bo'lgan ushbu patogenlarga qarshi kurasha oladigan yangi hosilani sintez qilishdir.
Jahon sog'liqni saqlash tashkiloti (JSST) ko'plab bakterial patogenlar bir nechta antibiotiklarga, jumladan, jamiyat va sog'liqni saqlash muassasalarida infeksiyaning keng tarqalgan sababi bo'lgan metitsillinga chidamli Staphylococcus aureus (MRSA) ga chidamliligini ma'lum qildi. MRSA infeksiyasi bilan og'rigan bemorlarda o'lim darajasi dori-darmonlarga sezgir infeksiyalarga chalinganlarga qaraganda 64% yuqori ekanligi xabar qilingan. Bundan tashqari, E. coli global xavf tug'diradi, chunki karbapenemga chidamli Enterobacteriaceae (ya'ni, E. coli) ga qarshi oxirgi himoya chizig'i kolistindir, ammo yaqinda bir nechta mamlakatlarda kolistinga chidamli bakteriyalar haqida xabar berilgan. 22,23,24,25
Shuning uchun, Jahon sog'liqni saqlash tashkilotining mikroblarga qarshi chidamlilik bo'yicha global harakatlar rejasiga26 ko'ra, yangi mikroblarga qarshi vositalarni kashf etish va sintez qilish zarurati mavjud. Antrasen va akrilonitrilning antibakterial27, antifungal28, saratonga qarshi29 va antioksidant30 agentlari sifatidagi katta salohiyati ko'plab nashr etilgan maqolalarda ta'kidlangan. Shu munosabat bilan aytish mumkinki, bu hosilalar metitsillinga chidamli Staphylococcus aureus (MRSA) ga qarshi foydalanish uchun yaxshi nomzodlardir.
Avvalgi adabiyotlarni ko'rib chiqish bizni ushbu sinflardagi yangi hosilalarni sintez qilishga undadi. Shuning uchun, ushbu tadqiqot antratsen va akrilonitril qismlarini o'z ichiga olgan yangi heterosiklik tizimlarni yaratish, ularning antimikrobiyal va antibakterial samaradorligini baholash va molekulyar bog'lanish orqali penitsillin bilan bog'lanadigan oqsil 2a (PBP2a) bilan potentsial bog'lanish o'zaro ta'sirini o'rganishga qaratilgan edi. Avvalgi tadqiqotlarga asoslanib, ushbu tadqiqot kuchli PBP2a inhibitiv faolligiga ega istiqbolli antimetitsillinga chidamli Staphylococcus aureus (MRSA) agentlarini aniqlash uchun heterosiklik tizimlarning sintezi, biologik baholashi va hisoblash tahlilini davom ettirdi31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
Bizning hozirgi tadqiqotimiz antratsen va akrilonitril qismlarini o'z ichiga olgan yangi heterosiklik birikmalarning sintezi va antimikrob baholashga qaratilgan. 3-(antratsen-9-il)-2-siyanoakriloil xlorid 4 tayyorlandi va yangi heterosiklik tizimlarni qurish uchun qurilish bloki sifatida ishlatildi.
4-birikmaning tuzilishi spektral ma'lumotlar yordamida aniqlandi. 1H-NMR spektri 9,26 ppm da CH= ning mavjudligini, IQ spektri 1737 sm−1 da karbonil guruhi va 2224 sm−1 da siyano guruhining mavjudligini ko'rsatdi va 13CNMR spektri ham taklif qilingan tuzilishni tasdiqladi (tajriba bo'limiga qarang).
3-(antratsen-9-il)-2-siyanoakriloil xlorid 4 ning sintezi aromatik guruhlar 250, 41, 42, 53 ni etanol natriy gidroksid eritmasi (10%) bilan gidrolizlash orqali 354, 45, 56 kislotalarini hosil qilish uchun amalga oshirildi, keyin ular suv hammomida tionil xlorid bilan ishlov berilib, yuqori hosildorlikdagi (88,5%) akriloil xlorid hosilasi 4 olindi, 3-rasmda ko'rsatilganidek.
Kutilgan antibakterial samaradorlikka ega yangi heterosiklik birikmalar yaratish uchun atsil xlorid 4 ning turli dinukleofillar bilan reaksiyasi o'tkazildi.
Kislota xlorid 4 gidrazin gidrat bilan 0° da bir soat davomida ishlov berildi. Afsuski, pirazolon 5 olinmadi. Mahsulot akrilamid hosilasi bo'lib, uning tuzilishi spektral ma'lumotlar bilan tasdiqlangan. Uning IQ spektri 1720 sm−1 da C=O, 2228 sm−1 da C≡N va 3424 sm−1 da NH yutilish polosalarini ko'rsatdi. 1H-NMR spektri 9,3 ppm da olefin protonlari va NH protonlarining almashinuv singlet signalini ko'rsatdi (tajriba bo'limiga qarang).
Ikki mol kislota xlorid 4 bir mol fenilgidrazin bilan reaksiyaga kirishib, yaxshi hosil (77%) bilan N-fenilakriloilgidrazin hosilasi 7 ni hosil qildi (5-rasm). 7 ning tuzilishi infraqizil spektroskopiya ma'lumotlari bilan tasdiqlandi, ular 1691 va 1671 sm−1 da ikkita C=O guruhining yutilishi, 2222 sm−1 da CN guruhining yutilishi va 3245 sm−1 da NH guruhining yutilishi va uning 1H-NMR spektrida 9,15 va 8,81 ppm da CH guruhi va 10,88 ppm da NH proton ko'rsatilgan (tajriba bo'limiga qarang).
Ushbu tadqiqotda asil xlorid 4 ning 1,3-dinukleofillar bilan reaksiyasi o'rganildi. Asil xlorid 4 ni 1,4-dioksandagi 2-aminopiridin bilan xona haroratida TEA asos sifatida ishlov berish akrilamid hosilasi 8 ni yaratdi (5-rasm), uning tuzilishi spektral ma'lumotlar yordamida aniqlandi. IQ spektrlari 2222 sm−1 da siyano cho'zilishining, 3148 sm−1 da NH4 va 1665 sm−1 da karbonilning yutilish polosalarini ko'rsatdi; 1H NMR spektrlari 9,14 ppm da olefin protonlarining mavjudligini tasdiqladi (tajriba bo'limiga qarang).
4-birikma tiomoreya bilan reaksiyaga kirishib, pirimidintion 9 hosil qiladi; 4-birikma tiosemikarbazid bilan reaksiyaga kirishib, tiopirazol hosilasi 10 hosil qiladi (5-rasm). 9 va 10-birikmalarning tuzilishi spektral va elementar tahlil orqali tasdiqlandi (tajriba bo'limiga qarang).
Tetrazin-3-tiol 11 4-birikmaning tiokarbazid bilan 1,4-dinukleofil sifatida reaksiyasi orqali tayyorlandi (5-rasm) va uning tuzilishi spektroskopiya va elementar tahlil orqali tasdiqlandi. Infraqizil spektrda C=N bog'lanishi 1619 sm−1 da paydo bo'ldi. Shu bilan birga, uning 1H-NMR spektri aromatik protonlarning ko'p plastinkali signallarini 7,78–8,66 ppm da va SH protonlarini 3,31 ppm da saqlab qoldi (tajriba bo'limiga qarang).
Akriloil xlorid 4 1,2-diaminobenzol, 2-aminotiofenol, antranil kislotasi, 1,2-diaminoetan va etanolamin bilan 1,4-dinukleofillar sifatida reaksiyaga kirishib, yangi geterosiklik tizimlarni hosil qiladi (13–16).
Ushbu yangi sintezlangan birikmalarning tuzilmalari spektral va elementar tahlil orqali tasdiqlandi (tajriba bo'limiga qarang). 2-gidroksifenilakrilamid hosilasi 17 2-aminofenol bilan dinukleofil sifatida reaksiya orqali olindi (6-rasm) va uning tuzilishi spektral va elementar tahlil orqali tasdiqlandi. 17 birikmaning infraqizil spektri C=O va C≡N signallari mos ravishda 1681 va 2226 sm−1 da paydo bo'lganligini ko'rsatdi. Shu bilan birga, uning 1H-NMR spektri olefin protonining singlet signalini 9,19 ppm da, OH proton esa 9,82 ppm da saqlab qoldi (tajriba bo'limiga qarang).
Xona haroratida dioksanda erituvchi sifatida va katalizator sifatida TEAda kislota xlorid 4 ning bitta nukleofil (masalan, etilamin, 4-toluidin va 4-metoksianilin) ​​bilan reaksiyasi yashil kristalli akrilamid hosilalari 18, 19a va 19b ni hosil qildi. 18, 19a va 19b birikmalarining elementar va spektral ma'lumotlari ushbu hosilalarning tuzilishini tasdiqladi (tajriba bo'limiga qarang) (7-rasm).
Turli sintetik birikmalarning antimikrob faolligini tekshirgandan so'ng, 1-jadval va 8-rasmda ko'rsatilganidek, turli natijalarga erishildi (rasm fayliga qarang). Sinovdan o'tgan barcha birikmalar Gram-musbat bakteriya MRSA ga qarshi turli darajadagi inhibisyonni ko'rsatdi, Gram-manfiy bakteriya Escherichia coli esa barcha birikmalarga to'liq qarshilik ko'rsatdi. Sinovdan o'tgan birikmalarni MRSA ga qarshi inhibisyon zonasining diametriga qarab uch toifaga bo'lish mumkin. Birinchi toifa eng faol bo'lib, beshta birikmadan (6, 7, 10, 13b va 14) iborat edi. Bu birikmalarning inhibisyon zonasining diametri 4 sm ga yaqin edi; bu toifadagi eng faol birikmalar 6 va 13b birikmalari edi. Ikkinchi toifa o'rtacha faol bo'lib, yana beshta birikmadan (11, 13a, 15, 18 va 19a) iborat edi. Bu birikmalarning inhibisyon zonasi 3,3 dan 3,65 sm gacha bo'lgan, 11-birikma esa eng katta inhibisyon zonasini 3,65 ± 0,1 sm ga ko'rsatgan. Boshqa tomondan, oxirgi guruh eng past antimikrob faollikka (3 sm dan kam) ega bo'lgan uchta birikmani (8, 17 va 19b) o'z ichiga olgan. 9-rasmda turli inhibisyon zonalarining taqsimlanishi ko'rsatilgan.
Sinovdan o'tgan birikmalarning antimikrobiyal faolligini keyingi o'rganish har bir birikma uchun MIC va MBC ni aniqlashni o'z ichiga oldi. Natijalar biroz farq qildi (2, 3-jadvallar va 10-rasmda ko'rsatilganidek (rasm fayliga qarang)), 7, 11, 13a va 15 birikmalar eng yaxshi birikmalar sifatida qayta tasniflangan ko'rinadi. Ular bir xil eng past MIC va MBC qiymatlariga ega edi (39,06 mkg/100 mkL). 7 va 8 birikmalar pastroq MIC qiymatlariga ega bo'lsa-da (9,7 mkg/100 mkL), ularning MBC qiymatlari yuqoriroq edi (78,125 mkg/100 mkL). Shuning uchun ular avval aytib o'tilgan birikmalarga qaraganda kuchsizroq deb hisoblandi. Biroq, bu oltita birikma sinovdan o'tganlarning eng samaralisi bo'ldi, chunki ularning MBC qiymatlari 100 mkg/100 mkL dan past edi.
Birikmalar (10, 14, 18 va 19b) boshqa sinovdan o'tgan birikmalarga nisbatan kamroq faol edi, chunki ularning MBC qiymatlari 156 dan 312 mkg/100 mkL gacha bo'lgan. Boshqa tomondan, birikmalar (8, 17 va 19a) eng kam istiqbolli bo'lgan, chunki ular eng yuqori MBC qiymatlariga ega edi (mos ravishda 625, 625 va 1250 mkg/100 mkL).
Nihoyat, 3-jadvalda ko'rsatilgan bardoshlik darajalariga ko'ra, sinovdan o'tgan birikmalarni ta'sir qilish usuliga qarab ikki toifaga bo'lish mumkin: bakteritsid ta'siriga ega birikmalar (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) va antibakterial ta'sirga ega birikmalar (6, 13b, 14, 17, 19a). Ular orasida juda past konsentratsiyada (39,06 mkg/100 mkL) o'ldiruvchi faollikni namoyon etadigan 7, 11, 13a va 15 birikmalari afzalroq.
Sinovdan o'tkazilgan o'n uchta birikmadan o'ntasi antibiotiklarga chidamli metitsillinga chidamli Staphylococcus aureus (MRSA) ga qarshi potentsialni ko'rsatdi. Shuning uchun, antibiotiklarga chidamliroq patogenlar (ayniqsa, patogen gramm-musbat va gramm-manfiy bakteriyalarni qamrab oluvchi mahalliy izolatlar) va patogen xamirturushlar bilan qo'shimcha skrining o'tkazish, shuningdek, har bir birikmaning xavfsizligini baholash uchun sitotoksik test o'tkazish tavsiya etiladi.
Metitsillinga chidamli Staphylococcus aureus (MRSA) da penitsillin bilan bog'lanadigan oqsil 2a (PBP2a) ning ingibitorlari sifatida sintezlangan birikmalarning potentsialini baholash uchun molekulyar doking tadqiqotlari o'tkazildi. PBP2a bakterial hujayra devori biosintezida ishtirok etadigan asosiy ferment bo'lib, bu fermentning inhibatsiyasi hujayra devorining shakllanishiga xalaqit beradi, natijada bakteriyalar lizisi va hujayra o'limiga olib keladi1. Doking natijalari 4-jadvalda keltirilgan va qo'shimcha ma'lumotlar faylida batafsilroq tavsiflangan va natijalar shuni ko'rsatadiki, bir nechta birikmalar, ayniqsa Lys 273, Lys 316 va Arg 298 kabi asosiy faol sayt qoldiqlari PBP2a uchun kuchli bog'lanish yaqinligini namoyish etdi. Vodorod bog'lanishi va π-ustga tushishni o'z ichiga olgan o'zaro ta'sirlar birgalikda kristallangan xinazolinon ligand (CCL) ning o'zaro ta'siriga juda o'xshash edi, bu esa ushbu birikmalarning kuchli ingibitorlar sifatidagi potentsialini ko'rsatadi.
Molekulyar dok ma'lumotlari, boshqa hisoblash parametrlari bilan bir qatorda, PBP2a inhibatsiyasi ushbu birikmalarning kuzatilgan antibakterial faolligi uchun mas'ul bo'lgan asosiy mexanizm ekanligini kuchli ko'rsatdi. Dok ballari va o'rtacha kvadrat og'ish (RMSD) qiymatlari bog'lanish yaqinligi va barqarorligini yanada aniqlab, bu gipotezani qo'llab-quvvatladi. 4-jadvalda ko'rsatilgandek, bir nechta birikmalar yaxshi bog'lanish yaqinligini ko'rsatgan bo'lsa-da, ba'zi birikmalar (masalan, 7, 9, 10 va 14) birgalikda kristallangan ligandga qaraganda yuqori dok ballariga ega edi, bu ularning PBP2a faol sayt qoldiqlari bilan kuchliroq o'zaro ta'sirga ega bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi. Biroq, eng bioaktiv birikmalar 6 va 13b boshqa ligandlarga nisbatan biroz pastroq dok ballarini (mos ravishda -5,98 va -5,63) ko'rsatdi. Bu shuni ko'rsatadiki, dok ballari bog'lanish yaqinligini bashorat qilish uchun ishlatilishi mumkin bo'lsa-da, boshqa omillar (masalan, ligand barqarorligi va biologik muhitdagi molekulyar o'zaro ta'sirlar) ham antibakterial faollikni aniqlashda muhim rol o'ynaydi. Shunisi e'tiborga loyiqki, barcha sintezlangan birikmalarning RMSD qiymatlari 2 Å dan past bo'lgan, bu ularning birlashish pozitsiyalari birgalikda kristallangan ligandning bog'lanish konformatsiyasiga strukturaviy jihatdan mos kelishini tasdiqlaydi va bu ularning kuchli PBP2a ingibitorlari sifatidagi potentsialini yanada qo'llab-quvvatlaydi.
Doklash ballari va RMS qiymatlari qimmatli bashoratlarni taqdim etsa-da, bu doklash natijalari va antimikrobiyal faollik o'rtasidagi bog'liqlik birinchi qarashda har doim ham aniq emas. PBP2a inhibatsiyasi antimikrobiyal faollikka ta'sir qiluvchi asosiy omil sifatida kuchli qo'llab-quvvatlansa-da, bir nechta farqlar boshqa biologik xususiyatlar ham muhim rol o'ynashini ko'rsatadi. 6 va 13b birikmalari eng yuqori antimikrobiyal faollikni ko'rsatdi, inhibisyon zonasining diametri 4 sm va eng past MIC (9,7 mkg/100 mkL) va MBC (78,125 mkg/100 mkL) qiymatlari bilan, 7, 9, 10 va 14 birikmalariga nisbatan pastroq doklash ballariga qaramay. Bu shuni ko'rsatadiki, PBP2a inhibatsiyasi antimikrobiyal faollikka hissa qo'shsa-da, bakterial muhitda eruvchanlik, bioavailability va o'zaro ta'sir dinamikasi kabi omillar ham umumiy faollikka ta'sir qiladi. 11-rasmda ularning doklash pozitsiyalari ko'rsatilgan, bu ikkala birikma ham, nisbatan past bog'lanish ballari bilan ham, PBP2a ning asosiy qoldiqlari bilan o'zaro ta'sir qila olishini va inhibisyon kompleksini barqarorlashtirishi mumkinligini ko'rsatadi. Bu shuni ta'kidlaydiki, molekulyar doklash PBP2a inhibatsiyasi haqida muhim tushunchalar bersa-da, ushbu birikmalarning real dunyodagi antimikrob ta'sirini to'liq tushunish uchun boshqa biologik omillarni ham hisobga olish kerak.
PBP2a (PDB ID: 4CJN) ning kristall tuzilishidan foydalanib, metitsillinga chidamli Staphylococcus aureus (MRSA) ning penitsillin bilan bog'lovchi oqsil 2a (PBP2a) bilan biriktirilgan eng faol birikmalar 6 va 13b ning 2D va 3D o'zaro ta'sir xaritalari tuzildi. Ushbu xaritalar ushbu birikmalarning o'zaro ta'sir naqshlarini qayta biriktirilgan qo'shma kristallangan kinazolinon ligand (CCL) bilan taqqoslaydi va vodorod bog'lanishi, π-ustma-ust tushish va ion o'zaro ta'sirlari kabi asosiy o'zaro ta'sirlarni ta'kidlaydi.
Shunga o'xshash holat 7-birikma uchun ham kuzatildi, u nisbatan yuqori doklash balli (-6.32) va 10-birikma bilan o'xshash inhibisyon zonasi diametrini (3.9 sm) ko'rsatdi. Biroq, uning MIC (39.08 mkg/100 mkL) va MBC (39.06 mkg/100 mkL) sezilarli darajada yuqori bo'lib, bu uning antibakterial ta'sir ko'rsatishi uchun yuqori konsentratsiyalar talab qilinishini ko'rsatadi. Bu shuni ko'rsatadiki, 7-birikma doklash tadqiqotlarida kuchli bog'lanish yaqinligini ko'rsatgan bo'lsa-da, bioavailability, hujayra tomonidan qabul qilinishi yoki boshqa fizik-kimyoviy xususiyatlar kabi omillar uning biologik samaradorligini cheklashi mumkin. 7-birikma bakteritsid xususiyatlarini ko'rsatgan bo'lsa-da, u 6 va 13b birikmalariga nisbatan bakteriyalar o'sishini inhibe qilishda kamroq samarali edi.
10-birikma eng yuqori doklash balli (-6.40) bilan yanada keskin farq ko'rsatdi, bu PBP2a ga kuchli bog'lanish yaqinligini ko'rsatadi. Biroq, uning inhibisyon zonasi diametri (3.9 sm) 7-birikma bilan taqqoslanadigan va MBC (312 mkg/100 mkL) 6, 7 va 13b birikmalariga qaraganda sezilarli darajada yuqori bo'lib, bu bakteritsid faolligining zaifligini ko'rsatadi. Bu shuni ko'rsatadiki, yaxshi doklash bashoratlariga qaramay, 10-birikma MRSA ni o'ldirishda bakterial membrananing eruvchanligi, barqarorligi yoki yomon o'tkazuvchanligi kabi boshqa cheklovchi omillar tufayli kamroq samarali edi. Ushbu natijalar PBP2a inhibisyoni antibakterial faollikda muhim rol o'ynasa-da, sinovdan o'tgan birikmalar orasida kuzatilgan biologik faollikdagi farqlarni to'liq tushuntirib bermasligini tushunishni qo'llab-quvvatlaydi. Bu farqlar antibakterial mexanizmlarni to'liq aniqlash uchun qo'shimcha eksperimental tahlillar va chuqur biologik baholashlar zarurligini ko'rsatadi.
4-jadval va Qo'shimcha Ma'lumotlar Faylidagi molekulyar doklash natijalari doklash ballari va antimikrobiyal faollik o'rtasidagi murakkab bog'liqlikni ta'kidlaydi. 6 va 13b birikmalari 7, 9, 10 va 14 birikmalariga qaraganda pastroq doklash ballariga ega bo'lsa-da, ular eng yuqori antimikrobiyal faollikni namoyish etadi. Ularning o'zaro ta'sir xaritalari (11-rasmda ko'rsatilgan) shuni ko'rsatadiki, ularning pastroq bog'lanish ballariga qaramay, ular hali ham muhim vodorod bog'lanishlarini va PBP2a ning asosiy qoldiqlari bilan π-ustma-ust o'zaro ta'sirlarni hosil qiladi, bu esa ferment-ingibitor kompleksini biologik jihatdan foydali tarzda barqarorlashtirishi mumkin. 6 va 13b ning nisbatan past doklash ballariga qaramay, ularning kuchaytirilgan antimikrobiyal faolligi inhibitor potentsialini baholashda doklash ma'lumotlari bilan birgalikda eruvchanlik, barqarorlik va hujayra tomonidan qabul qilinishi kabi boshqa xususiyatlarni hisobga olish kerakligini ko'rsatadi. Bu yangi birikmalarning terapevtik potentsialini aniq baholash uchun doklash tadqiqotlarini eksperimental antimikrobiyal tahlil bilan birlashtirishning muhimligini ta'kidlaydi.
Ushbu natijalar molekulyar doklash bog'lanish yaqinligini bashorat qilish va potentsial inhibisyon mexanizmlarini aniqlash uchun kuchli vosita bo'lsa-da, antimikrobiyal samaradorlikni aniqlash uchun unga yolg'iz tayanmaslik kerakligini ta'kidlaydi. Molekulyar ma'lumotlar PBP2a inhibatsiyasi antimikrobiyal faollikka ta'sir qiluvchi asosiy omil ekanligini ko'rsatadi, ammo biologik faollikdagi o'zgarishlar terapevtik samaradorlikni oshirish uchun boshqa fizik-kimyoviy va farmakokinetik xususiyatlarni optimallashtirish kerakligini ko'rsatadi. Kelajakdagi tadqiqotlar biomavjudligini va hujayra tomonidan qabul qilinishini yaxshilash uchun 7 va 10 birikmalarning kimyoviy tuzilishini optimallashtirishga qaratilishi kerak, bu esa kuchli doklash o'zaro ta'sirlarining haqiqiy antimikrobiyal faollikka aylanishini ta'minlaydi. Qo'shimcha biotahlillar va struktura-faollik munosabatlari (SAR) tahlilini o'z ichiga olgan keyingi tadqiqotlar ushbu birikmalarning PBP2a inhibitörleri sifatida qanday ishlashini tushunishimiz va samaraliroq antimikrobiyal vositalarni ishlab chiqishimiz uchun juda muhimdir.
3-(antratsen-9-il)-2-siyanoakriloil xlorid 4 dan sintezlangan birikmalar turli darajadagi antimikrob faollikni namoyish etdi, bir nechta birikmalar metitsillinga chidamli Staphylococcus aureus (MRSA) ni sezilarli darajada inhibe qilishini ko'rsatdi. Struktura-faoliyat munosabati (SAR) tahlili ushbu birikmalarning antimikrob samaradorligi asosidagi asosiy strukturaviy xususiyatlarni aniqladi.
Akrilonitril va antratsen guruhlarining mavjudligi antimikrob faolligini oshirish uchun juda muhim ekanligi isbotlandi. Akrilonitrildagi yuqori reaktiv nitril guruhi bakterial oqsillar bilan o'zaro ta'sirni osonlashtirish uchun zarur bo'lib, shu bilan birikmaning antimikrob xususiyatlariga hissa qo'shadi. Akrilonitril va antratsenni o'z ichiga olgan birikmalar doimiy ravishda kuchliroq antimikrob ta'sirini ko'rsatdi. Antrasen guruhining aromatikligi bu birikmalarni yanada barqarorlashtirdi va ularning biologik faolligini oshirishi mumkin.
Geterotsiklik halqalarning kiritilishi bir nechta hosilalarning antibakterial samaradorligini sezilarli darajada oshirdi. Xususan, benzotiazol hosilasi 13b va akrilgidrazid hosilasi 6 taxminan 4 sm ga teng bo'lgan eng yuqori antibakterial faollikni ko'rsatdi. Bu geterosiklik hosilalar sezilarli darajada biologik ta'sir ko'rsatdi, bu geterosiklik strukturaning antibakterial ta'sirlarda asosiy rol o'ynashini ko'rsatadi. Xuddi shunday, 9-birikmadagi pirimidinetiyon, 10-birikmadagi tiopirazol va 11-birikmadagi tetrazin halqasi birikmalarning antibakterial xususiyatlariga hissa qo'shdi va geterosiklik modifikatsiyaning ahamiyatini yanada ta'kidladi.
Sintezlangan birikmalar orasida 6 va 13b ajoyib antibakterial faolligi bilan ajralib turdi. 6-birikmaning minimal inhibitiv konsentratsiyasi (MIC) 9,7 mkg/100 mkL ni, minimal bakteritsid konsentratsiyasi (MBC) esa 78,125 mkg/100 mkL ni tashkil etdi, bu uning metitsillinga chidamli Staphylococcus aureus (MRSA) ni tozalash qobiliyatini ta'kidlaydi. Xuddi shunday, 13b birikmasi 4 sm lik inhibisiya zonasiga va past MIC va MBC qiymatlariga ega bo'lib, uning kuchli antibakterial faolligini tasdiqlaydi. Ushbu natijalar akrilogidrazid va benzotiazol funktsional guruhlarining ushbu birikmalarning biosamaradorligini aniqlashdagi asosiy rolini ta'kidlaydi.
Aksincha, 7, 10 va 14 birikmalar 3,65 dan 3,9 sm2 gacha bo'lgan inhibisyon zonalari bilan o'rtacha antibakterial faollikni namoyish etdi. Bu birikmalar bakteriyalarni to'liq o'ldirish uchun yuqori konsentratsiyalarni talab qildi, bu ularning nisbatan yuqori MIC va MBC qiymatlarida aks ettirilgan. Garchi bu birikmalar 6 va 13b birikmalariga qaraganda kamroq faol bo'lsa-da, ular hali ham sezilarli antibakterial potentsialni ko'rsatdi, bu esa akrilonitril va antratsen qismlarining geterosiklik halqaga qo'shilishi ularning antibakterial ta'siriga hissa qo'shishini ko'rsatadi.
Bu birikmalar turli xil ta'sir mexanizmlariga ega, ba'zilari bakteritsid xususiyatlarini, boshqalari esa bakteriostatik ta'sir ko'rsatadi. 7, 11, 13a va 15 birikmalari bakteritsid bo'lib, bakteriyalarni to'liq o'ldirish uchun pastroq konsentratsiyalarni talab qiladi. Aksincha, 6, 13b va 14 birikmalari bakteriostatik bo'lib, past konsentratsiyalarda bakteriyalar o'sishini inhibe qilishi mumkin, ammo bakteriyalarni to'liq o'ldirish uchun yuqori konsentratsiyalarni talab qiladi.
Umuman olganda, struktura-faollik munosabatlari tahlili sezilarli antibakterial faollikka erishish uchun akrilonitril va antratsen qismlarini hamda heterosiklik tuzilmalarni joriy etishning muhimligini ta'kidlaydi. Ushbu natijalar shuni ko'rsatadiki, ushbu strukturaviy komponentlarni optimallashtirish va eruvchanlik va membrana o'tkazuvchanligini yaxshilash uchun keyingi modifikatsiyalarni o'rganish yanada samaraliroq MRSAga qarshi dorilarni ishlab chiqishga olib kelishi mumkin.
Barcha reagentlar va erituvchilar standart protseduralar yordamida tozalandi va quritildi (El Gomhouria, Misr). Erish nuqtalari GallenKamp elektron erish nuqtasi apparati yordamida aniqlandi va tuzatishsiz ko'rsatildi. Infraqizil (IR) spektrlari (sm⁻1) Ain Shams universiteti Fanlar fakulteti Kimyo kafedrasida Thermo Electron Nicolet iS10 FTIR spektrometrida (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, AQSh) kaliy bromid (KBr) granulalari yordamida qayd etildi.
1H NMR spektrlari 300 MGts chastotada GEMINI NMR spektrometri (GEMINI Manufacturing & Engineering, Anaheim, CA, AQSH) va BRUKER 300 MGts NMR spektrometri (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.) yordamida olindi. Tetrametilsilan (TMS) deuteratsiyalangan dimetil sulfoksid (DMSO-d₆) bilan ichki standart sifatida ishlatilgan. NMR o'lchovlari Misrning Giza shahridagi Qohira universitetining Fanlar fakultetida o'tkazildi. Elementar tahlil (CHN) Perkin-Elmer 2400 Elemental Analyzer yordamida o'tkazildi va olingan natijalar hisoblangan qiymatlar bilan yaxshi mos keladi.
3-kislota (5 mmol) va tionil xlorid (5 ml) aralashmasi 65 °C da suv hammomida 4 soat davomida qizdirildi. Ortiqcha tionil xlorid past bosim ostida distillash orqali olib tashlandi. Olingan qizil qattiq modda yig'ilib, qo'shimcha tozalashsiz ishlatildi. Erish nuqtasi: 200-202 °C, hosil: 88,5%. IR (KBr, ν, sm−1): 2224 (C≡N), 1737 (C=O). 1H-NMR (400 MGts, DMSO-d6) δ (ppm): 9,26 (s, 1H, CH=), 7,27-8,57 (m, 9H, geteroaromatizatsiya). 13C NMR (75 MGts, DMSO-d6) δ (ppm): 115.11 (C≡N), 124.82–130.53 (CH4antratsen), 155.34, 114.93 (CH=C–C=O), 162.22 (C=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: 291.73111. Tahlilchi. C18H10ClNO3 (291.73) uchun hisoblangan: C, 74.11; H, 3.46; N, 4.80. Topildi: C, 74.41; H, 3.34; N, 4.66%.
0°C da 4 (2 mmol, 0,7 g) suvsiz dioksan (20 ml) da eritildi va gidrazin gidrat (2 mmol, 0,16 ml, 80%) tomchilab qo'shildi va 1 soat davomida aralashtirildi. Cho'kkan qattiq modda filtrlash orqali yig'ildi va 6-birikma hosil qilish uchun etanoldan qayta kristallandi.
Yashil kristallar, erish nuqtasi 190-192℃, hosildorlik 69.36%; IR (KBr) ν=3424 (NH), 2228 (C≡N), 1720 (C=O), 1621 (C=N) sm−1. 1H-NMR (400 MGts, DMSO-d6) δ (ppm): 9.3 (br s, H, NH, almashtiriladigan), 7.69-8.51 (m, 18H, geteroaromatik), 9.16 (s, 1H, CH=), 8.54 (s, 1H, CH=); C33H21N3O uchun hisoblangan qiymat (475.53): C, 83.35; H, 4.45; N, 8.84. Topildi: C, 84.01; H, 4.38; N, 8.05%.
20 ml suvsiz dioksan eritmasida (tarkibida bir necha tomchi trietilamin bor) 4 ta (2 mmol, 0,7 g) eriting, fenilgidrazin/2-aminopiridin (2 mmol) qo'shing va xona haroratida mos ravishda 1 va 2 soat aralashtiring. Reaksiya aralashmasini muz yoki suvga quying va suyultirilgan xlorid kislotasi bilan kislotalang. Ajratilgan qattiq moddani filtrlang va 7 ga yetguncha etanoldan qayta kristallang va 8 ga yetguncha benzoldan qayta kristallang.
Yashil kristallar, erish nuqtasi 160-162℃, hosildorligi 77%; IR (KBr, ν, sm−1): 3245 (NH4), 2222 (C≡N), 1691 (C=O), 1671 (C=O) sm−1. 1H-NMR (400 MGts, DMSO-d6): δ (ppm): 10.88 (s, 1H, NH4, almashtiriladigan), 9.15 (s, 1H, CH4=), 8.81 (s, 1H, CH4=), 6.78-8.58 (m, 23H, heteroaromatik); C42H26N4O2 (618.68) uchun hisoblangan qiymat: C, 81.54; H, 4.24; N, 9.06. Topildi: C, 81.96; H, 3.91; N, 8.91%.
4 (2 mmol, 0,7 g) 20 ml suvsiz dioksan eritmasida (tarkibida bir necha tomchi trietilamin bor) eritildi, 2-aminopiridin (2 mmol, 0,25 g) qo'shildi va aralashma xona haroratida 2 soat davomida aralashtirildi. Reaksiya aralashmasi muzli suvga quyildi va suyultirilgan xlorid kislotasi bilan kislotalandi. Hosil bo'lgan cho'kma filtrlandi va benzoldan qayta kristallandi, natijada erish harorati 146-148 °C va hosildorligi 82,5% bo'lgan 8 ta yashil kristallar hosil bo'ldi; infraqizil spektr (KBr) ν: 3148 (NH4), 2222 (C≡N), 1665 (C=O) sm−1. 1H NMR (400 MGts, DMSO-d6): δ (ppm): 8.78 (s, H, NH, almashtiriladigan), 9.14 (s, 1H, CH=), 7.36-8.55 (m, 13H, geteroaromatizatsiya); C23H15N3O (348.38) uchun hisoblangan: C, 79.07; H, 4.33; N, 12.03. Topildi: C, 78.93; H, 3.97; N, 12.36%.
4-birikma (2 mmol, 0,7 g) 20 ml quruq dioksanda (tarkibida bir necha tomchi trietilamin va 2 mmol tiourea/semikarbazid bor) eritildi va 2 soat davomida reflyuks ostida qizdirildi. Erituvchi vakuumda bug'lantirildi. Qoldiq aralashma hosil qilish uchun dioksandan qayta kristallandi.