Karboanhidrazės (CA) yra metalofermentai, katalizuojantys virsmus tarp anglies dioksido ir bikarbonato. Jų slopinimas gali būti taikomas gydyti tokias skirtingas ligas kaip glaukoma, vėžys, nutukimas, epilepsija, osteoporozė ir kt. Šiuo metu yra beveik 30 mažamolekulinių junginių, kurie naudojami kaip vaistai, su padidėjusiu karboanhidrazių aktyvumu susijusioms ligoms gydyti. Darbe tirta rekombinantinių žmogaus karboanhidrazių I, II, VII, IX ir XIII sąveika su sulfonamidiniais ligandais. Įvertintas tirtų baltymų stabilumas skirtingomis eksperimentinėmis sąlygomis, nustatyta priešvėžinio taikinio CA IX oligomerinė būsena. Modeliniais baltymais naudojant karboanhidrazes, praplėstos terminio poslinkio metodo taikymo ribos. Išmatuoti 40 naujų susintetintų junginių sąveikos su karboanhidrazėmis termodinaminiai parametrai, išanalizuota CA XIII sąveikos su sulfonamidiniais slopikliais termodinamika, atskiriant tikruosius, nuo eksperimento sąlygų ir susijusių reakcijų nepriklausančius jungimosi parametrus. / Carbonic anhydrases (CAs) are metalloenzymes that catalyze the conversion between carbon dioxide and bicarbonate. Their inhibition can be applied for treatment of different diseases, such as glaucoma, cancer, obesity, epilepsy, osteoporosis, etc. There are nearly 30 small molecule ligands that are used as drugs for carbonic anhydrase related diseases. In this work interaction between recombinant human carbonic anhydrases I, II, VII, IX, XIII and sulfonamide ligands was analysed. Stability of selected carbonic anhydrases was evaluated in different experimental conditions. Oligomeric structure of anticancer target CA IX was determined. Using carbonic anhydrases as model proteins, the application range of thermal shift assay was extended. Binding parameters of 40 new compounds to human carbonic anhydrases were measured. The binding thermodynamics of sulfonamide ligands to CA XIII was analyzed and intrinsic binding parameters, independent of the experimental conditions and linked protonation reactions, were determined.

Carbonic anhydrases (CAs) are metalloenzymes that catalyze the conversion between carbon dioxide and bicarbonate. Their inhibition can be applied for treatment of different diseases, such as glaucoma, cancer, obesity, epilepsy, osteoporosis, etc. There are nearly 30 small molecule ligands that are used as drugs for carbonic anhydrase related diseases. In this work interaction between recombinant human carbonic anhydrases I, II, VII, IX, XIII and sulfonamide ligands was analysed. Stability of selected carbonic anhydrases was evaluated in different experimental conditions. Oligomeric structure of anticancer target CA IX was determined. Using carbonic anhydrases as model proteins, the application range of thermal shift assay was extended. Binding parameters of 40 new compounds to human carbonic anhydrases were measured. The binding thermodynamics of sulfonamide ligands to CA XIII was analyzed and intrinsic binding parameters, independent of the experimental conditions and linked protonation reactions, were determined. / Karboanhidrazės (CA) yra metalofermentai, katalizuojantys virsmus tarp anglies dioksido ir bikarbonato. Jų slopinimas gali būti taikomas gydyti tokias skirtingas ligas kaip glaukoma, vėžys, nutukimas, epilepsija, osteoporozė ir kt. Šiuo metu yra beveik 30 mažamolekulinių junginių, kurie naudojami kaip vaistai, su padidėjusiu karboanhidrazių aktyvumu susijusioms ligoms gydyti. Darbe tirta rekombinantinių žmogaus karboanhidrazių I, II, VII, IX ir XIII sąveika su sulfonamidiniais ligandais. Įvertintas tirtų baltymų stabilumas skirtingomis eksperimentinėmis sąlygomis, nustatyta priešvėžinio taikinio CA IX oligomerinė būsena. Modeliniais baltymais naudojant karboanhidrazes, praplėstos terminio poslinkio metodo taikymo ribos. Išmatuoti 40 naujų susintetintų junginių sąveikos su karboanhidrazėmis termodinaminiai parametrai, išanalizuota CA XIII sąveikos su sulfonamidiniais slopikliais termodinamika, atskiriant tikruosius, nuo eksperimento sąlygų ir susijusių reakcijų nepriklausančius jungimosi parametrus.

The aim of this work was formulated - the synthesis of potent human carbonic anhydrase inhibitors, and their structure - activity study. The synthesized 136 new compounds were subjected to the studies of their inhibitory activity towards CA I, II, VII, XII and XIII (VU IBT). An efficient method for N-and S-alkylation of heterocyclic compounds (benzimidazole), S-alkylation of heterocyclic and aromatic compounds (imidazole, benzothiazole, benzimidazothiadiazole, pyrimidine, benzenethiol) with 3 - and 4 - (bromoacetyl)benzenesulfonamides and 4 - and 5 - (bromoacetyl)-2-chlorobenzenesulfonamides has ben deveoped. 2-[(6-oksopyrimidine-2-yl)thio]acetylbenzenesulfonamides in dimethylsulfoxide solution were found to exists in two forms - open chain and cyclic. 4-(Hetarylmethylcarbonyl)benzenesulfonamides exibited more inhibitory potency to CA than the 3-(hetarylmethylcarbonyl)benzenesulfonamides. Among all compound studied S-alkylated benzenethiol derivatives exibit the best CA inhibitory properties, while 1,3-thiazole derivatives – the lowest. Sulfonamide group position on the benzene ring is more important for CA binding than the acidic properties of sulfonamide group. The inhibitors having the selectivity of any one CA were selected from synthesized compounds. Most of the compounds possess selectivity to CA I and CA XIII, while selectivity to CA XII almost is not observed. The benzenesulfonamide ring position in CA II active site is unique to each class of compounds as showed in... [to full text] / Šio darbo tikslas – potencialių žmogaus karboanhidrazių (CA) slopiklių sintezė ir jų struktūros – aktyvumo tyrimas. CA slopinimo tyrimams susintetinti 136 įvairiais heterociklais pakeisti benzensulfonamidai ir išmatuotas jų CA I, II, VI, XII ir XIII slopinimo aktyvumas (VU BTI mokslininkai). Paruoštos efektyvios benzimidazolų N- ir S-alkilinimo, imidazolų, benztiazolo, benzimidazotiadiazolo, pirimidinų, benzenalkiltiolių S-alkilinimo 3- ir 4-(bromacetil)benzensulfonamidais bei 4- ir 5-(bromacetil)-2-chlorbenzensulfonamidais metodikos. Nustatyta, kad [(6-oksopirimidin-2-il)tio]acetilbenzensulfonamidai tirpaluose egzistuoja atviroje ir ciklinėje formose. Ištyrus benzensulfonamidinio ir heterociklinio/aromatinio fragmentų struktūros įtaka CA slopinančioms savybėms nustatyta, kad benzensulfonamidinės dalies įtaka CA slopinančiam aktyvumui yra didesnė nei heterociklinės/aromatinės. Sulfonamidinės grupės padėties benzeno žiede įtaka jungimuisi prie CA yra reikšmingesnė nei sulfonamidinės grupės rūgštingumo įtaka. Tiriant atrankumą vienai CA nustatyta, kad iš visų junginių daugiausiai atrankių yra CA I ir XIII, o CA XII atrankių junginių beveik nėra. Daugiausiai kuriai nors CA atrankių junginių yra tarp 4-(hetarilmetilkarbonil)benzensulfonamidų, bei tarp 1,3-tiazolo ir benzenalkiltiolio darinių. Remiantis rentgenostruktūrine CA II, XII ir XIII kompleksų (VU BTI) su kai kuriais slopikliais analize, paaiškintas sumažėjęs junginių giminingumas CA XII, lyginant su CA II, sumažėjęs... [toliau žr. visą tekstą]

Šio darbo tikslas – potencialių žmogaus karboanhidrazių (CA) slopiklių sintezė ir jų struktūros – aktyvumo tyrimas. CA slopinimo tyrimams susintetinti 136 įvairiais heterociklais pakeisti benzensulfonamidai ir išmatuotas jų CA I, II, VI, XII ir XIII slopinimo aktyvumas (VU BTI mokslininkai). Paruoštos efektyvios benzimidazolų N- ir S-alkilinimo, imidazolų, benztiazolo, benzimidazotiadiazolo, pirimidinų, benzenalkiltiolių S-alkilinimo 3- ir 4-(bromacetil)benzensulfonamidais bei 4- ir 5-(bromacetil)-2-chlorbenzensulfonamidais metodikos. Nustatyta, kad [(6-oksopirimidin-2-il)tio]acetilbenzensulfonamidai tirpaluose egzistuoja atviroje ir ciklinėje formose. Ištyrus benzensulfonamidinio ir heterociklinio/aromatinio fragmentų struktūros įtaka CA slopinančioms savybėms nustatyta, kad benzensulfonamidinės dalies įtaka CA slopinančiam aktyvumui yra didesnė nei heterociklinės/aromatinės. Sulfonamidinės grupės padėties benzeno žiede įtaka jungimuisi prie CA yra reikšmingesnė nei sulfonamidinės grupės rūgštingumo įtaka. Tiriant atrankumą vienai CA nustatyta, kad iš visų junginių daugiausiai atrankių yra CA I ir XIII, o CA XII atrankių junginių beveik nėra. Daugiausiai kuriai nors CA atrankių junginių yra tarp 4-(hetarilmetilkarbonil)benzensulfonamidų, bei tarp 1,3-tiazolo ir benzenalkiltiolio darinių. Remiantis rentgenostruktūrine CA II, XII ir XIII kompleksų (VU BTI) su kai kuriais slopikliais analize, paaiškintas sumažėjęs junginių giminingumas CA XII, lyginant su CA II, sumažėjęs... [toliau žr. visą tekstą] / The aim of this work was formulated - the synthesis of potent human carbonic anhydrase inhibitors, and their structure - activity study. The synthesized 136 new compounds were subjected to the studies of their inhibitory activity towards CA I, II, VII, XII and XIII (VU IBT). An efficient method for N-and S-alkylation of heterocyclic compounds (benzimidazole), S-alkylation of heterocyclic and aromatic compounds (imidazole, benzothiazole, benzimidazothiadiazole, pyrimidine, benzenethiol) with 3 - and 4 - (bromoacetyl)benzenesulfonamides and 4 - and 5 - (bromoacetyl)-2-chlorobenzenesulfonamides has ben deveoped. 2-[(6-oksopyrimidine-2-yl)thio]acetylbenzenesulfonamides in dimethylsulfoxide solution were found to exists in two forms - open chain and cyclic. 4-(Hetarylmethylcarbonyl)benzenesulfonamides exibited more inhibitory potency to CA than the 3-(hetarylmethylcarbonyl)benzenesulfonamides. Among all compound studied S-alkylated benzenethiol derivatives exibit the best CA inhibitory properties, while 1,3-thiazole derivatives – the lowest. Sulfonamide group position on the benzene ring is more important for CA binding than the acidic properties of sulfonamide group. The inhibitors having the selectivity of any one CA were selected from synthesized compounds. Most of the compounds possess selectivity to CA I and CA XIII, while selectivity to CA XII almost is not observed. The benzenesulfonamide ring position in CA II active site is unique to each class of compounds as showed in... [to full text]