Лаборатория молекулярного дизайна и синтеза

Отдел функционирования живых систем

Руководитель: Коршун Владимир Аркадьевич, д. х. н.
v-korshun@yandex.ru+7(499)724-67-15

биоконъюгация, нуклеиновые кислоты, флуоресцентные красители, Синтетические методы органической химии, антигены, гаптены, флуоресцентные метки, нетрадиционные аминокислоты, полиазамакроциклы, хромофорные соединения, ионные жидкости, природные низкомолекулярные соединения

  • Получение веществ с противовирусной активностью.
  • Создание флуоресцентных ДНК-зондов.
  • Разработка олигонуклеотидных конъюгатов в качестве блоков для ДНК-наноструктур.
  • Создание масс-спектрометрических меток для детекции биомолекул.
  • Разработка инновационных методов синтетической органической химии и принципиально новых схем синтезов органических соединений
  • Практическое получение соединений различных классов: бензогетероциклов, арилсульфамидов и арилсульфоновых кислот, полициклических и каркасных соединений, арилборных кислот, продуктов деградации лекарственных веществ, антигенов и гаптенов, флуоресцентных меток, нетрадиционных аминокислот, спин-меченых аминокислот, хромофорных и фотосенсибилизирующих соединений, природных низкомолекулярных соединений.
  • Обнаружено образование межцепочечного пиренового эксимера в большой бороздке ДНК (ChemBioChem, 2003, 4:841).
  • В качестве улучшенной эксимеробразующей флуоресцентной метки для нуклеиновых кислот предложен 1-фенилэтинилпирен (Nucleosides Nucleotides, 1997, 16:1461; Eur. J. Org. Chem., 2004, 1298; Bioconjugate Chem., 2007, 18:1972), использованный в различных типах ДНК-зондов (Mutation Res., 2006, 599:144; Meth. Mol. Biol., 2009, 578:209; Chem. Eur. J., 2008, 14:11010; Chem. Commun., 2010, 46:8362; Bioconjugate Chem., 2011, 22:533; Analyst, 2016, 141:1331).
  • Впервые был применен метод прямого присоединения флуоресцентной метки к нуклеиновому основанию с помощью тройной связи (Биоорган. химия, 1996, 22:923; ChemBioChem, 2006, 7:810). Среди таких соединений обнаружен новый класс противовирусных нуклеозидов, активных по отношению к вирусам простого герпеса тип 1, гриппа, гепатита С, клещевого энцефалита и другим вирусам, имеющим липидную оболочку (Биоорган. химия, 2003, 29:289; Вопросы вирусологии, 2006:34; Tetrahedron, 2006, 62:1279; Org. Biomol. Chem., 2006, 4:1091; PNAS USA, 2010, 107:17339; J. Virol., 2013, 87:3640; Med. Chem. Commun., 2016, 7:495).
  • Разработаны новые масс-спектометрические метки (Org. Biomol. Chem., 2008, 6:4593; Масс-спектрометрия, 2015, 12:253; Analyst, 2016, 141:3289) и на их основе предложен метод детекции однонуклеотидного полиморфизма с помощью MALDI масс-спектрометрии (Anal. Chem., 2008, 80:2342; Meth. Mol. Biol., 2009, 578:345) и метод анализа аминогликозидных антибиотиков (Acta Naturae, 2016, 8:128).
  • Изучено применение реакции циклоприсоединения азидов и алкинов для получения конъюгатов ДНК (Биоорган. химия, 2010, 36:437), в том числе блоков для сборки ДНК-наноструктур (Изв. АН, Сер. хим., 2006:1220; Tetrahedron, 2008, 64:1467; Chem. Commun., 2013, 49:511; Org. Lett., 2014, 16:4590; Tetrahedron, 2016, 72:2386) и эффективных ДНК-зондов для ПЦР в режиме реального времени (Anal. Bioanal. Chem., 2012, 404:59; Analyst, 2014, 139:2867; Analyst, 2016, 141:1331; Anal. Meth., 2016, 8:5826; Mol. Cell. Probes, 2016, 30:285).
  • Синтезированы компоненты олигопептидных ингибиторов Plm II протеаз – ω-гидроксизамещенных L-α-аминокислот.
  • Разработан новый препаративный метод синтеза аргиопина, синтезировано 100 г. этого природного токсина. Найденный метод использовался в синтезе аналогов аргиопина.
  • Разработаны эффективные методы синтеза и получен представительный набор замещенных 2-тиазолил-1-алкил(арил)этанолов, перспективных шаблонов для получения новых фармакологических препаратов.
  • Разработаны синтетические схемы и проведен синтез гаптенов, необходимых компонентов в иммуноферментном анализе токсичных компонентов бытовых моющих средств, загрязняющих окружающую среду, современных пестицидов и антибиотиков.
  • Разработаны методы синтеза и получен фотопереключаемый фрагмент белка для создания управляемых элементов вторичной структуры; фотоактивируемые метки для исследования рецепторных систем; флуоресцентные метки для исследования строения и функционирования нуклеиновых кислот; фотосенсибилизирующие реагенты; флуоресцентные индикаторы.
  • В рамках Программ Президиума РАН «Происхождение и эволюция биосферы» проведен анализ с использованием методов компьютерного синтеза вариаций абиогенных условий образования аденина, а также конденсации аденина с рибозой и рибозофосфатом; сформирована библиотека моносахаридов, разработаны методики их определения методами хромато-масс-спектрометрии и ГЖХ.
  • Найден новый подкласс модифицированных нуклеозидов, обладающих высокой активностью в отношении оболочечных вирусов (см. рис. ниже). Cреди обнаруженного нами ранее (Биоорган. химия, 29 (3), 289–294 (2003), Nucleosides, Nucleotides & Nucleic Acids, 24(5/7), 923–926 (2005), Tetrahedron, 62 (6), 1279–1287 (2006), Вопросы вирусологии, 2006 (1), 34–38, Org. Biomol. Chem.,4 (6), 1091–1096 (2006)) класса противовирусных соединений выявлена группа веществ с высокой активностью в отношении оболочечных вирусов. В частности, IC50 5-(перилен-3-ил)этинил-2′-дезоксиуридина составляет 50 нмоль/л для вируса простого герпеса типа 1 и 180 нмоль/л для вируса гепатита C. Характерной особенностью структуры активных нуклеозидов является присутствие остатка пентациклического ароматического углеводорода перилена, жестко присоединенного к нуклеиновому основанию с помощью тройной связи. Высказано предположение, что уникальная структура полученных соединений обусловливает их встраивание в оболочку вириона, в результате чего слияние вириона с клеткой (инфицирование) становится весьма невыгодным процессом. Новые соединения практически не цитотоксичны.

Ф.И.О.ДолжностьКонтакты
Коршун Владимир Аркадьевич, д. х. н.зав. лаб.v-korshun@yandex.ru+7(499)724-67-15
Михура Ирина Владиславовна, к. х. н.с.н.с.ivmikhura@yandex.ru+7(495)335-39-30
Прохоренко Игорь Адамович, к. х. н.с.н.с.igorproh@ibch.ru+7(499)724-67-15
Устинов Алексей Викторович, к. х. н.с.н.с.austinov@yandex.ru+7(499)724-67-15
Апарин Илья Олегович, к. х. н.н.с.aparinmgu@mail.ru+7(929)571-63-62
Брылёв Владимир Анатольевичм.н.с.v.brylev@yandex.ru+7(499)724-67-15
Сапожникова Ксения Андреевнам.н.с.ksapozh@mail.ru
Чистов Алексей Александровичм.н.с.dobr14@yandex.ru+7(499)724-67-15
Проскурин Глеб Витальевичасп.proskuringlebvit@gmail.com
Берлина Яна Юрьевнастуд.yaberlina@gmail.com+7(499)724-67-15
Докукин Юрий Сергеевичстуд.serzhdo@yandex.ru
Кокин Егор Александровичстуд.tujhxz09@mail.ru
Мещеряков Николай Вадимовичстуд.illum407@gmail.com
Цыгольник Данил Андреевичстуд.biz-tsygolnik@yandex.ru
Слесарчук Никита Андреевичтех.-лаб.n.slesarchuk@ichto.org
Орлов Алексей Александровичинженерorlovaa.qsar@gmail.com
Топольян Артём Павловичинженерgumista@yandex.ru
Тюрин Антон Павловичинженерanton2rin@gmail.com
Хватов Евгений Владиславовичинженер

Все публикации (показать избранные)

Загружаются...

Коршун Владимир Аркадьевич

Противовирусные соединения на основе 5-(перилен-3-илэтинил)урацильных производных

Совместно с: Группа кросс-сшивающих ферментов

Жесткие амфипатического ингибиторы сслияния (RAFI) являются мощными противовирусными препаратами на основе периленового фрагмента, связанного с нуклеозидным остатком. Синтез безуглеводных аналогов RAFI, 5-(перилен-3-илетинил)урацил-1-уксусной кислоты и ее амидов, проводился с использованием стратегии комбинации защитных групп. Соединения обладают низкой токсичностью для клеток PEK и RD, а также проявляют высокую активность против вируса клещевого энцефалита (TBEV): значения EC50 варьируются от 0,077 мкМ до субнаномолярных. Примечательно, что 3-пивалоилоксиметил (Pom) защищенные промежуточные вещества проявляли еще более ярко выраженную активность. Пропаргиламид 3-Pom-5-(перилен-3-илетинил)урацил-1-уксусной кислоты в качестве универсального предшественника использовался в реакции циклоприсоединения алкинов и азидов (CuAAC) для синтеза нескольких производных, включая три разветвленные молекулы. Для сборки молекул, содержащих 2...4 антивирусных 5-(перилен-3-илэтинил)урацильных остатков (первых поливалентных периленовых антивирусных препаратов) применялись полиазиды на основе пентаэритрита. Четыре синтезированных соединения, включая разветвленный кластер, показали хорошие значения EC50 (1...3 нМ) против TBEV в клеточной культуре. Полученные результаты свидетельствуют о том, что углеводный остаток в нуклеозидах RAFI не играет решающей роли в их противовирусном действии, а биологическая активность 5-(перилен-3-илетинил)-урацилового фармакофорного скаффолда может быть эффективно модулирована заместителями в положениях 1 и 3. Высокая противовирусная активность новых соединений в сочетании с низкой токсичностью свидетельствуют об их потенциальной применимости для противовирусной терапии. Тестирование противовирусных свойств веществ проводилось в Институте полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М.В. Чумакова.

Флуоресцентные инь-янь зонды для от-кПЦР детекции низкокопийной РНК ВИЧ

Флуорогенные олигонуклеотидные зонды широко используются в количественной ПЦР для диагностики патогенов. Обычно зонды содержат флуорофор и тушитель флуоресценции, например, в варианте инь-янь (рисунок, А). Мы синтезировали модельные ДНК-шпильки с двойным мечением идентичными красителями (R6G, ROX и Cy5) по 5' и 3'-терминальных положениям и обнаружили, что экситонное тушение флуоресценции гомодимера позволяет использовать такие пары красителей в гомогенном анализе. Инь-янь зонды с двумя идентичными красителями (рисунок, B) превосходили эти же зонды в варианте краситель-тушитель, а также продемонстрировали повышенную чувствительность (предел детекции 10 и 30 копий/мл, соответственно) обнаружения низкокопийной РНК ВИЧ по сравнению с использованием коммерческого набора Abbott RealTime HIV-1 на основе красителей VIC-BHQ. Тестирование проводилось как на модельных смесях (плазма крови с добавлением дезактивированного вируса ВИЧ-1), так и на 36 подтвержденных клинических образцах (на низкокопийных образцах выявлено 4 положительных результата присутствия ВИЧ РНК по сравнению с 1 выявленным с помощью набора Abbott). Исследование выполнено в сотрудничестве с коллегами из других институтов (Сколтех, Институт эпидемиологии и др.).

Публикации

  1. (книга) Kireev DE, Farzan VM, Shipulin GA, Korshun VA, Zatsepin TS (2020). RT-qPCR Detection of Low-Copy HIV RNA with Yin-Yang Probes. Methods Mol Biol 2063, 27–35
  2. Farzan VM, Kvach MV, Aparin IO, Kireev DE, Prikazchikova TA, Ustinov AV, Shmanai VV, Shipulin GA, Korshun VA, Zatsepin TS (2019). Novel homo Yin-Yang probes improve sensitivity in RT-qPCR detection of low copy HIV RNA. Talanta 194, 226–232

Авторы: Апарин И.О., Проскурин Г.В., Прохоренко И.А., Коршун В.А. (Лаборатория молекулярного дизайна и синтеза), Шенкарев З.О. (Группа структурной биологии ионных каналов), Парамонов А.С. (Лаборатория биомолекулярной ЯМР-спектроскопии), Рогожин Е.А. (Лаборатория нейрорецепторов и нейрорегуляторов).

Установлена структура двух компонентов липопептидного антибиотика кристалломицина из образца, полученного 60 лет назад. Установлена идентичность компонентов кристалломицина двум компонентам аспартоцина, структура которых была выяснена недавно. Антибиотик проявляет Ca2+-зависимую активность к грам-положительным бактериям. С помощью ЯМР исследованы конформации кристалломицина 2 в растворе.

В составе пептидного антибиотика INA-5812 обнаружена аминокислота 4-хлор-L-кинуренин, ранее встречавшаяся в природных продуктах лишь однажды. Нами впервые описаны флуоресцентные свойства 4-хлор-L-кинуренина и его использование в качестве донора энергии для возбуждения других флуорофоров.

С использованием различных методов 2D ЯМР установлена структура двух новых макролидных антибиотиков, астолидов А и Б. Молекулы астолидов одновременно содержат в качестве агликонов мембрано-активный полиольный макролид и редокс-активный нафтохиноновый остаток. Наличие гидроксильной группы в положении 18 принципиальным образом меняет спектр биологической активности по сравнению с известными аналогами – возрастает противогрибковая активность и снижается цитотоксичность.

Публикации

  1. Alferova VA, Shuvalov MV, Suchkova TA, Proskurin GV, Aparin IO, Rogozhin EA, Novikov RA, Solyev PN, Chistov AA, Ustinov AV, Tyurin AP, Korshun VA (2018). 4-Chloro-l-kynurenine as fluorescent amino acid in natural peptides. Amino Acids 50 (12), 1697–1705
  2. Alferova VA, Novikov RA, Bychkova OP, Rogozhin EA, Shuvalov MV, Prokhorenko IA, Sadykova VS, Kulko AB, Dezhenkova LG, Stepashkina EA, Efremov MA, Sineva ON, Kudryakova GK, Peregudov AS, Solyev PN, Tkachev YV, Fedorova GB, Terekhova LP, Tyurin AP, Trenin AS, Korshun VA (2018). Astolides A and B, antifungal and cytotoxic naphthoquinone-derived polyol macrolactones from Streptomyces hygroscopicus. Tetrahedron 74 (52), 7442–7449
  3. Jiang ZK, Tuo L, Huang DL, Osterman IA, Tyurin AP, Liu SW, Lukyanov DA, Sergiev PV, Dontsova OA, Korshun VA, Li FN, Sun CH (2018). Diversity, novelty, and antimicrobial activity of endophytic actinobacteria from mangrove plants in Beilun Estuary National Nature Reserve of Guangxi, China. Front Microbiol 9 (MAY), 868
  4. Tyurin AP, Alferova VA, Paramonov AS, Shuvalov MV, Malanicheva IA, Grammatikova NE, Solyev PN, Liu S, Sun C, Prokhorenko IA, Efimenko TA, Terekhova LP, Efremenkova OV, Shenkarev ZO, Korshun VA (2018). Crystallomycin revisited after 60 years: Aspartocins B and C. Medchemcomm 9 (4), 667–675

Новые противовирусные нуклеозидные производные для ингибирования репродукции вируса клещевого энцефалита и вируса варицелла-зостер

Совместно с: Группа молекулярных инструментов для исследования живых систем

Был получен ряд аналогов эффективного противовирусного периленового нуклеозида, dUY11, с метилтиометильной (МТМ), азидометильной (AZM) и HO-С1-4-алкил-1,2,3-триазол-1,4-диильными группами в 3`-O-положении, а также два продукта реакции безмедного алкин-азидного циклоприсоединения AZM производного, и исследована их активность относительно вируса клещевого энцефалита (ВКЭ). Четыре соединения показали EC50 ≤10 нМ, таким образом, являясь наиболее эффективными ингибиторами ВКЭ на сегодняшний день. Кроме того, эти нуклеозиды обладают большей липофильностью (clogP) и повышенной растворимостью в водном ДМСО по сравнению с исходным dUY11.

Феноксазиновый остов широко используется для стабилизации дуплексов нуклеиновых кислот, как часть флуоресцентных зондов для исследования структуры, узнавания и метаболизма нуклеиновых кислот и т.д. Мы осуществили синтез феноксазиновых нуклеозидных производных и исследовали их противовирусную активность относительно панели структурно разнообразных вирусов: оболочечных ДНК герпесвирусов: вируса варицелла-зостер (ВЗВ) и цитомегаловируса человека; оболочечного РНК вируса клещевого энцефалита (ВКЭ), а также необолочечных РНК энтеровирусов. Изучаемые соединения эффективно подавляли репродукцию ДНК и РНК вирусов в культуре клеток. 3-(2’-Дезокси-β-D-рибофуранозил)-1,3-диаза-2-оксофеноксазин оказался мощным ингибитором репликации ВЗВ с большей активностью по отношению к штамму дикого типа, по сравнению со штаммом с дефицитом тимидинкиназы (EC50 0,06 и 10 мкМ, соответственно). Данное соединение не проявляло цитотоксичности на всех изучаемых клеточных линиях. Несколько перспективных соединений показали активность относительно ВКЭ (EC50 0.35-0.91 мкМ), но активность сопровождалась выраженной цитотоксичностью. Данные соединения можно рассматривать в качестве отправной точки для дальнейшей оптимизации структуры антигерпесвирусных или антифлавивирусных соединений.

Публикации

  1. Proskurin GV, Orlov AA, Brylev VA, Kozlovskaya LI, Chistov AA, Karganova GG, Palyulin VA, Osolodkin DI, Korshun VA, Aralov AV (2018). 3′-O-Substituted 5-(perylen-3-ylethynyl)-2′-deoxyuridines as tick-borne encephalitis virus reproduction inhibitors. Eur J Med Chem 155, 77–83