Biopolym. Cell. 2016; 32(4):289-299.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.00092B
Біоорганічна хімія
Дизайн (4-(4-диалкіламіностирил)–піридинових барвників для флуоресцентної детекції амілоїдних фібрил
1Іньшин Д. І., 1Черній С. В., 1Ковальська В. Б., 1Ярмолюк С. М.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680

Abstract

Патологічна агрегація білків у бета-складчасті фібрилярні структури пов’язана з великою групою важких захворювань, серед яких нейродегенеративні розлади. У зв’язку з цим актуальною є розробка аналітичних інструментів, зокрема, флуоресцентних зондів, що дозволяють детектувати амілоїдні фібрили. Мета. дизайн амілоїд-чутливих стирилпіридинових флуоресцентних барвників. Методи. Метод QSAR для передбачення чутливості барвників до амілоїдних фібрил, хімічних синтез, спектральні дослідження . Результати. Із віртуальної бази на 1500 стирилціанінів були обрані дев’ять структур із найвищою передбаченою ефективністю. Обрані сполуки були синтезовані, їх спектрально-люмінесцентні властивості були вивчені у присутності амілоїдогенного білка інсуліну. Ці барвники мають низьку власну флуоресценцію та низьку чутливість до мономерного інсуліну. У присутності фібрилярного інсуліну вони можуть збільшувати інтенсивність флуоресценції до десятків разів залежно від природи кінцевого замісника в молекулі барвника. Барвник із 4-метилпіридиновим замісником має найвищу флуоресцентну відповідь (до 23 разів) і широкий діапазон детекції амілоїд них фібрил (1–40 мкг / мл). Висновки. (4-(4- диалкіламіностирил) -піридинові барвники з циклічними аліфатичними кінцевими замісниками демонструють перспективні властивості як флуоресцентні зонди для детекції амілоїдних фібрил. Регресійна модель показала хорошу точність передбачення для більшості барвників, виключенням є стирилціаніни, що містять піперазиніловий та інші ароматичні замісники.
Keywords: флуоресценті зонди, стирилціанінові барвники, синтез, регресійна модель QSAR, амілоїдні фібрили, детекція білка
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Agorogiannis EI, Agorogiannis GI, Papadimitriou A, Hadjigeorgiou GM. Protein misfolding in neurodegenerative diseases. Neuropathol Appl Neurobiol. 2004;30(3):215-24.
[2] Cohen FE, Kelly JW. Therapeutic approaches to protein-misfolding diseases. Nature. 2003;426(6968):905-9.
[3] Raychaudhuri S, Dey S, Bhattacharyya NP, Mukhopadhyay D. The role of intrinsically unstructured proteins in neurodegenerative diseases. PLoS One. 2009;4(5):e5566.
[4] Uversky VN, Gillespie JR, Fink AL. Why are "natively unfolded" proteins unstructured under physiologic conditions? Proteins. 2000;41(3):415-27.
[5] Groenning M. Binding mode of Thioflavin T and other molecular probes in the context of amyloid fibrils-current status. J Chem Biol. 2010;3(1):1-18.
[6] Volkova KD, Kovalska VB, Balanda AO, Losytskyy MY, Golub AG, Vermeij RJ, Subramaniam V, Tolmachev OI, Yarmoluk SM. Specific fluorescent detection of fibrillar alpha-synuclein using mono- and trimethine cyanine dyes. Bioorg Med Chem. 2008;16(3):1452-9.
[7] Kuperman MV, Chernii SV, Losytskyy MY, Kryvorotenko DV, Derevyanko NO, Slominskii YL, Kovalska VB, Yarmoluk SM. Trimethine cyanine dyes as fluorescent probes for amyloid fibrils: The effect of N,N'-substituents. Anal Biochem. 2015;484:9-17.
[8] Kovalska V, Chernii S, Losytskyy M, Dovbii Y, Tretyakova I, Czerwieniec R, Chernii V, Yarmoluk S, Volkov S. β-ketoenole dyes: Synthesis and study as fluorescent sensors for protein amyloid aggregates. Dyes Pigm. 2016; 132:274–81.
[9] Inshyn DI, Kovalska VB, Losytskyy MY, Slominskii Y, Tolmachev OI, Yarmoluk SM. Development of a quantitative struc-ture activity relations (QSAR) model to guide the design of fluorescent dyes for detecting amyloid fibrils. Biotech Histochem. 2014;89(1):1–7.
[10] Haugland RP. The handbook: a guide to fluorescent probes and labeling technologies. 10th ed. Invitrogen Corp. 2005; 1126 p.
[11] Ivanova MI, Sievers SA, Sawaya MR, Wall JS, Eisenberg D. Molecular basis for insulin fibril assembly. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009;106(45):18990-5.
[12] Kubin RF, Fletcher AN. Fluorescence quantum yields of some rhodamine dyes. J Lumin. 1982;27(4):455–62.
[13] Williams ATR, Winfield SA, Miller JN. Relative fluorescence quantum yields using a computer controlled luminescence spectrometer. Analyst. 1983; 108(1290):1067–71.
[14] Todeschini R, Consonni V. Handbook of molecular descriptors. WILEY-VCH, 2000, 392 p.
[15] Krebs MR, Bromley EH, Donald AM. The binding of thioflavin-T to amyloid fibrils: localisation and implications. J Struct Biol. 2005;149(1):30-7.
[16] Ivanova MI, Thompson MJ, Eisenberg D. A systematic screen of beta(2)-microglobulin and insulin for amyloid-like segments. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006;103(11):4079-82.