Kemister vid RUDN-universitetet har tillsammans med kollegor från Chemnitz tekniska högskola (Tyskland) syntetiserat den första kemiska receptorn som effektivt kan binda till cykliskt guanosinmonofosfat (cGMP) i en vattenlösning – cGMP reglerar många fysiologiska processer i hjärt- och kärl- och nervsystemet. Detta kan leda till mer effektiva läkemedel för behandling av hjärtinfarkt, såväl som metoder för att detektera virus genom deras nukleotider. Artikeln publiceras i Journal of Organic Chemistry .

Nukleinsyror, DNA och RNA, består av nukleotider, eller nukleosidfosfater. Fria nukleotider är involverade i syntesen av kemikalier i celler, påverkar enzymers aktivitet och fungerar som energibärare. Därför, att lösa många medicinska och biotekniska problem, det är nödvändigt att skapa receptorer - molekyler som kan binda till specifika typer av nukleotider. Detta avslöjar vilka typer av nukleotider som finns i lösningen för att bättre förstå mekanismerna för fysiologiska processer, samt att skapa riktade läkemedel som selektivt påverkar vissa cellfunktioner utan att påverka andra.

Victor Khrustalev, chef för institutionen för oorganisk kemi vid RUDN-universitetet och hans kollegor löste detta problem angående cGMP-nukleotiden, cykliskt guanosinmonofosfat. Det är en cyklisk form av nukleotid som bildas av guanosintrifosfat (GTP). Det fungerar som en sekundär medlare och utlöser en kaskad av reaktioner som aktiverar fysiologiska funktioner i hjärtats släta muskler, hypofys, näthinnan och andra celler. Det är möjligt att påverka cGMP med hjälp av lämpliga receptorer, och sålunda, konsekvenserna av hjärtinfarkt, hjärthypertrofi, och hjärtsvikt kan behandlas.

I en vattenlösning, molekyler är svårare att binda till nukleotider. CGMP -molekylen består av en nukleotidbas och en fosfatrest. För att skapa en molekyl som kan binda starkt till cGMP i en vattenlösning, författarna till studien kombinerade en cyklisk makromolekyl, som på grund av sin struktur kan fästa till nukleotidbasen av cGMP, och naftalimidfärgämnen, som kan binda fosfatdelen av cGMP.

Strukturen för den erhållna molekylen är huvudsakligen strukturen av [2+2], det är, två ställen i den anjonbindande makromolekylen och två ställen med naftalimidfärgämnen. Biokemister fann också att under förhållanden med hög utspädning av de ursprungliga ämnena under skapandet av en ny molekyl, en större makrocykel bildas oftare [4 + 4].

För att testa effektiviteten av att binda den erhållna molekylen till cGMP, biokemisterna bestämde och visualiserade molekylens struktur med hjälp av kärnmagnetisk resonansspektroskopi och testade lösningen genom UV-visuell och fluorescerande titrering. Denna metod är baserad på en direkt proportion mellan fluorescens och koncentrationen av det bestämda ämnet i lösning.

Forskarna jämförde också strukturerna hos de erhållna makromolekylerna med sulfat och ATP genom atomdriven mikroskopi. Bindningsstudier har visat att receptorn är selektiv (dvs. benägna att binda) till cGMP.

De erhållna resultaten är det första steget mot utvecklingen av selektiva receptorer för nukleosidmonofosfater, som, i framtiden, kommer att tillåta forskare att reglera kemiska processer i celler, upptäcka viruspartiklar i blodet, och skapa läkemedel som interagerar med specifika områden i cellen, selektivt förenas med en specifik nukleinsyra.