Влияние производных бензохинона на радиационно-индуцированную фрагментацию биомолекул и моделирующих их соединений

1. Влияние производных бензохинона на радиационно-индуцированную фрагментацию биомолекул и моделирующих их соединений

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Химический факультет
Кафедра радиационной химии и химико-фармацевтических
технологий
Влияние производных бензохинона на
радиационно-индуцированную
фрагментацию биомолекул и
моделирующих их соединений
Исполнитель:
Фролова Ольга Михайловна
Научный руководитель:
Шадыро Олег Иосифович

2.

Цель исследования:
Изучить радикалрегуляторные свойства тимохинона по отношению к органическим
радикалам, образующимся при γ-радиолизе деаэрированных водных растворов глицеро-1-фосфата
и водных дисперсий липидов, а также исследовать свободнорадикальные превращения
тестируемых веществ.
Задачи исследования:
1. Разработка методик качественного и количественного анализа продуктов радиолиза глицеро-1фосфата, водных дисперсий глицерофосфолипидов и продуктов свободнорадикальных
превращений тестируемых веществ.
2. Исследовать способность тимохинона регулировать радиационно-индуцированный процесс
дефосфорилирования глицеро-1-фосфата и исследуемых дисперсий липидов.
3. Проанализировать свободнорадикальные превращения исследуемых соединений и установить
взаимосвязь между структурой и радикалрегуляторными свойствами тимохинона.

3. Актуальность

Важными компонентами клетки являются липиды, свободнорадикальные повреждения
химической структуры которых может приводить к нарушению их свойств и функций, и,
следовательно, жизнедеятельности клетки, что в целом определяет необходимость и
актуальность изучения процессов деструкции липидов и поиска эффективных регуляторов
для ингибирования таких повреждений.
СРФ
ПОЛ

4.

5. Структурные формулы использованных в работе соединений

1,2-димиристоил-sn-глицеро-3фосфо-rac-(1-глицерин) соль
аммония
1,2-дипальмитоил-sn-глицеро-3фосфо-rac-(1-глицерин) натриевая
соль
Динатриевая соль
глицеро-1-фосфата
1,2-димиристоил-snглицеро-3-фосфат
мононатриевая соль
Тимохино
н

6.

Тимохинон является активным компонентом выделенным из растения
Nigella Sativa, которое является широко используемым в восточной
медицине в виде эфирного масла семян черного тмина. Были
зафиксированны его антиоксидантные свойства на таких моделях
заболеваний
как,
энцефаломиелит,
сахарный
диабет,
астма,
злокачесвенные опухоли. Следует отметить перспективность тимохинона
как
противодиабетического,
противовоспалительного,
противоопухолевого лекарственного средства.
Есть необходимость дальнейшего исследования механизмов действия
тимохинона и разработка наиболее эффективных препаратов на его
основе.

7. Методика эксперимента

Концентрации тестируемого соединения в деаэрированных растворах глицерофосфата составляли 10 4÷2×10-3 моль/л, водных растворов глицеро-1-фосфата – 10 -3÷10-1 моль/л, дисперсий липидов – 10 -2
моль/л.
Свободнорадикальные реакции инициировали γ-излучением изотопа 60Со (мощность поглощенной
дозы излучения — 0,186±0,003 Гр/с. Интервал поглощенных доз для деаэрированных водных растворов
глицеро-1-фосфата составлял 0,11 - 0,56 кГр, для водных дисперсий липидов – 0,45-1,78 кГр.
Определение фосфат-аниона проводили на спектрофотометре «Specord S600» при λ=720,0 нм. В основе
метода лежит цветная реакция фосфат-аниона с молибдатом аммония, длина волны.
Концентрацию добавок в облученных и исходных исследуемых водных растворах глицеро-1-фосфата
определяли спектрофотометрически, в дисперсиях липидов – методом жидкостной хроматографии с
масс-спектрометрометрическим детектированием.
Продукты радиационно-индуцированных превращений дисперсий липидов определяли методом
жидкостной хроматографии с масс-спектрометрометрическим детектированием на хроматографе
“Shimadzu LCMS-2020”.
Радиационно-химический выход – G (молекула/100 эВ) - образования продуктов дефосфорилирования
или расходования исходных веществ рассчитывали на линейных участках зависимостей концентраций
продуктов или исходных веществ от поглощенной дозы.

8. Схема радиационно-индуцированного дефосфорилирования глицеро-1-фосфата в деаэрированных водных растворах:

1.8E-04
1.6E-04
1.4E-04
C , 1.2E-04
моль/л
Зависимость концентрации основного
молекулярного продукта радиолиза
деаэрированного водного раствора
глицеро-1-фосфата (неорганического
фосфата) от поглощенной дозы.
1.0E-04
8.0E-05
6.0E-05
4.0E-05
2.0E-05
0.0E+00
0
100
200
D , Гр
300
400
500
600

9. Влияние тимохинона на радиационно-химическое дефосфорилирование глицеро-1-фосфата (0,001 М) в деаэрированных водных растворах при рН=7.

Добавка,
С = 10-3 моль/л
Радиационно-химический выход (G), молекула/100 эВ
Неорганический фосфат
Расходование добавки
Без добавок
2,26 ± 0,06
–
Тимохинон
0,41 ± 0,08
– 4,16 ± 0,30

10. Влияние тимохинона на радиационно-химическое дефосфорилирование глицеро-1-фосфата (0,01 М) в деаэрированных водных растворах при рН=7.

Добавка,
С = 10-3 моль/л
Радиационно-химический выход (G), молекула/100 эВ
Неорганический фосфат
Расходование добавки
Без добавок
3,16 ± 0,11
–
Тимохинон
1,14 ± 0,05
– 3,96 ± 0,23

11. Влияние тимохинона на радиационно-химическое дефосфорилирование глицеро-1-фосфата (0,1 М) в деаэрированных водных растворах при рН=7.

Добавка,
С = 10-3 моль/л
Радиационно-химический выход (G), молекула/100 эВ
Неорганический фосфат
Расходование добавки
Без добавок
4,54 ± 0,26
–
Тимохинон
2,12 ± 0,15
– 2,32 ± 0,16

12.

Схема взаимодействия α-гидроксилсодержащих
углеродцентрированных радикалов, образующихся при радиолизе
деаэрированных водных растворов глицеро-1-фосфата, с тимохиноном

13. Влияние концентрации тимохинона на выходы неорганического фосфата при радиолизе деаэрированных 0,01М растворов глицеро-1-фосфата

Влияние концентрации тимохинона
Расходование тимохинона при радиолизе
на выходы неорганического фосфата
деаэрированных водных растворах 0,01 М
при радиолизе деаэрированных 0,01М
глицеро-1-фосфата при рН 7
растворов глицеро-1-фосфата

14. Свободнорадикальные повреждения глицерофосфолипидов

Quinones as free-radical fragmentation inhibitors in biologically important molecules / O.I.Shadyro [et al.] //
Free Rad. Res. – 2002. – Vol. 36, № 8. – P. 859-867.

15. Масс-спектр 1,2-димиристоил-sn-глицеро-3-фосфо-rac-(1-глицерин) соли аммония

Масс-спектр 1,2-димиристоил-sn-глицеро-3фосфо-rac-(1-глицерин) соли аммония
Inten.(x1,000,000)
665.35
1.00
[M-NH4]-
0.75
0.50
265.05
0.25
0.00 64.20 110.10 154.05
100
553.20
311.05
200
300
400
500
733.30
637.30
600
700
801.30
800
869.25
m/z

16. Масс-спектр 1,2-димиристоил-sn-глицеро-3-фосфат мононатриевой соли

Масс-спектр 1,2-димиристоил-snглицеро-3-фосфат мононатриевой соли
Inten.(x10,000)
591.30 [M-Na]-
7.5
5.0
2.5
0.0
441.15
100
200
300
400
731.30
637.30
500
600
700
800
m/z

17. Выводы

Тимохинон эффективно подавляет радиационно-индуцированные процессы
дефосфорилирования глицеро-1-фосфата в эквимолярных с органическим
фосфатом концентрациях (10-3 : 10-3 моль/л) за счет взаимодействия с
радикальными продуктами радиолиза воды
При увеличении концентрации глицеро-1-фосфата в 10 и 100 раз
тимохинона за счет взаимодействия с соответствующими α-ГУР
органического фосфата способно эффективно ингибировать радиационноиндуцированные реакции свободнорадикальной фрагментации, приводящие
к элиминированию неорганического фосфата.
Разрабатываются методы качественного и количественного анализа
основных продуктов радиолиза деаэрированных водных дисперсий липидов
в отсутствие и присутствии тимохинона

18.

Спасибо за внимание