Константинова Ирина Дмитриевна

Научные интересы

Группа биосинтеза модифицированных нуклеозидов

Одним из основных направлений работ являются разработка фундаментальных и прикладных аспектов биотехнологии получения препаратов на основе модифицированных нуклеозидов для последующего внедрения в производство биофармацевтических препаратов.  Разработка биокаталитических технологий получения новых модифицированных нуклеозидов для изучения их противовирусной и противоопухолевой активности.

Нами созданы  технологии синтеза субстанций препаратов, используемых в современной клинической практике для терапии онкогематологических заболеваний:

Кладрибин - волосатоклеточный лейкоз, лечение рассеянного склероза рецидивирующего (ремиттирующего) течения (таблет. форма).

Флудара - В-клеточный хронический лимфолейкоз, неходжкинские лимфомы низкой степени злокачественности, а также фолликулярные В-клеточные лимфомы и лимфомы из клеток мантийной зоны (при приеме внутрь).

Неларабин - Т-клеточный острый лимфобластный лейкоз и Т-клеточная лимфобластная лимфома (у пациентов с рефрактерным к химиотерапии или рецидивирующим заболеванием).

Клофарабин - лечение острого лимфобластного лейкоза у детей старше 1 года с рецидивом или рефрактерностью к терапии после применения, по крайней мере, двух предшествующих схем химиотерапии и при отсутствии иных способов достижения стойкой ремиссии.

Технологии масштабированы и апробированы в условиях фармпроизводства компаний ОАО «Фармсинтез» (С.-Петербург) и ЗАО «Р-Фарм» (Москва).

Внедрение технологий на этих предприятиях сдерживается необходимостью проведения клинических исследований полученных субстанций и небольшой потребностью препаратов на рынке РФ (от 0.5 до 2 кг).

Получены метаболически устойчивые аналоги нуклеозидного антибиотика кордицепина, которые представляют огромный интерес для терапии Африканского трипаносомоза человека [Human African trypanosomiasis (HAT)].

Разработаны биотехнологическте способы получения фармацевтических субстанций противовирусных препаратов  – рибавирина, видарабина, диданозина. Синтезирован новый нуклеозид - рибозид 2-амино-5,6-дифторбензимидазола, обладающий высокой активностью против вируса герпеса человека 2 типа и низкой цитотоксичностью.

Партнеры:

  • Институт органического синтеза им. И.Я.Постовского (ИОС УрОРАН) – синтез новых оснований бензимидазола.
  • Институт тонких химических технологий им. М.В.Ломоносова Московского технологического университета, лаб. Биотехнологии – синтез новых оснований 1,2,4-триазола.
  • Институт Биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси  – совместные работы в области каскадной полиферментативной технологии получения модифицированных нуклеозидов
  • Институт молекулярной биологии им. В.А.Энгельгардта - синтез флексимерных гетероциклических оснований для получения новых нуклеозидов
  • НИИ Экспериментальной диагностики и терапии опухолей РОНЦ им. Н.Н.Блохина  - изучение цитотоксичности серии новых модифицированных нуклеозидов в лаборатории М.В.Киселевского
  • Институт вирусологии им. Д.И.Ивановского (ФНИЦЭМ им.Н.Ф.Гамалеи Минздрава РФ)  - тестирование противовирусной активности новых модифицированных нуклеозидов на моделях in vitro и in vivo

Премии и заслуги

Премия РАН-НАН Беларуси 2015 г. за цикл совместных работ с Институтом биоорганической химии НАН Беларуси (проф. Михайлопуло И.А.) по теме: «Мультиферментное каскадное превращение углеводов в нуклеозиды: новая стратегия синтеза биологически важных нуклеозидов»

Основные научные результаты

Основные научные результаты опубликованы в следующих статьях:

1. Fateev, I.V.; Antonov, K.V.; Konstantinova, I.D.; Muravyova, T.I.; Seela, F.; Esipov, R.S.; Miroshnikov, A.I.; Mikhailopulo, I.A. The chemoenzymatic synthesis of clofarabine and related 2′-deoxyfluoroarabinosyl nucleosides: the electronic and stereochemical factors determining substrate recognition by E. coli nucleoside phosphorylases // Beilstein J. Org. Chem. 2014, 10, pp. 1657-1669. DOI: 10.3762/bjoc.10.173

2.I. V. Fateev, M. I. Kharitonova, K. V. Antonov, I. D. Konstantinova, V. N. Stepanenko, R. S. Esipov, F. Seela, K. W. Temburnikar, K. L. Seley-Radtke, V. A. Stepchenko, Y. A. Sokolov, A. I. Miroshnikov, I. A. Mikhailopulo. Recognition of the Challenging Heterocyclic Bases by E. coli Purine Nucleoside Phosphorylase vs its Ser90Ala Mutant. // Chem. Eur. J., 2015, V. 21 (38). P. 13401-13419. DOI: 10.1002/chem.201501334

3. M. I. Kharitonova, I. V. Fateev, A. L. Kaushin, I. D. Konstantinova, S. K. Kotovskaya, V. L. Leont’eva, G. A. Galegov, V. N. Charushin, A. I. Miroshnikov. Chemo-Enzymatic Syntheses and Antiviral Evaluation of 5-substituted 4,6-difluorobenzimidazoles Ribo- and 2’-Deoxyribo-Nucleosides // Synthesis, 2016; 48(03): 394-406, DOI: 10.1055/s-0035-1560911

4. B. Z. Eletskaya, I. D. Konstantinova, A. S. Paramonov, R. S. Esipov, D. A. Gruzdev, A. Yu. Vigorov, G. L. Levit,  A. I. Miroshnikov, V. P. Krasnov and V. N. Charushin. Chemoenzymatic arabinosylation of 2-aminopurines bearing the chiral fragment of 7,8-difluoro-3-methyl-3,4-dihydro-2H-[1,4]benzoxazines //  Mendeleev Commun., 2016, 26, p. 6−8.

5. M. V. Chudinov, A. N. Prutkov, A. V. Matveev, L. E. Grebenkina, I. D.Konstantinova, Y. V. Berezovskaya. An alternative route to the arylvinyltriazole nucleosides.// Bioorg. Med. Chem. Lett. 2016. V. 26, р. 3223-3225.   DOI: 10.1016/j.bmcl.2016.05

6. Chudinov, M.V., Matveev, A.V., Prutkov, A.N.,  Konstantinova,I.D., Fateev, I.V., Prasolov, V.S., Smirnova, O.A., Galegov, G.A., Deryabin, P.G. Novel 5-alkyl(aryl)-substituted ribavirine analogues: Synthesis and antiviral evaluation. // Mendeleev Communications V. 26 (3), 2016, pp. 214-21

7. Konstantinova, I.D., Fateev, I.V., Miroshnikov, A.I.  The arsenolysis reaction in the biotechnological method of synthesis of modified purine β-D-arabinonucleosides. // Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 2016, 42 (4), 372-380

8. M. I. Kharitonova, I. V. Fateev, K.V.Antonov, A. L. Kaushin, I. D. Konstantinova, S. K. Kotovskaya, V. L. Andronova, G. A. Galegov, V. N. Charushin, A. I. Miroshnikov. Chemo-Enzymatic Syntheses and Antiviral Evaluation of 5-substituted 4,6-difluorobenzimidazoles 2’-fluoro-arabinosides // Synthesis 2017, V. 49, pp. 1043-1052. DOI 10.1055/s-0036-1588625

9. M. I. Kharitonova, A. O. Denisova, V. L. Аndronova, A.L. Kayushin, I.D. Konstantinova, S.K. Kotovskaya, G.A. Galegov, V.N. Charushin, A.I. Miroshnikov. New modified 2-aminobenzimidazole nucleosides: synthesis and evaluation of their activity against herpes simplex virus type 1// Bioorg. Med. Chem. Lett., 2017, V. 27, p. 2484-2487. DOI 10.1016/j.bmcl.2017.03.100

10. Denisova A.O., Tokunova Y.A., Fateev I.V., Breslav A.A., Leonov V.N., Dorofeeva E.V., Lutonina O.I., Muzyka I.S., Esipov R.S., Kayushin A.L., Konstantinova I.D., Miroshnikov A.I., Stepchenko V.A., Mikhailopulo I.A. The Chemoenzymatic Synthesis of 2-Chloro- and 2-Fluorocordycepins // Synthesis, 2017, V. 49, DOI: 10.1055/s-0036-1590804

Избранные публикации

  1. Fateev I.V., Kharitonova M.I., Antonov K.V., Konstantinova I.D., Stepanenko V.N., Esipov R.S., Seela F., Temburnikar K.W., SeleyRadtke K.L., Stepchenko V.A., Sokolov Y.A., Miroshnikov A.I., Mikhailopulo I.A. (2015). Recognition of Artificial Nucleobases by E. coli Purine Nucleoside Phosphorylase versus its Ser90Ala Mutant in the Synthesis of Base-Modified Nucleosides. Chemistry 21 (38), 13401–19 [+]

    A wide range of natural purine analogues was used as probe to assess the mechanism of recognition by the wild-type (WT) E. coli purine nucleoside phosphorylase (PNP) versus its Ser90Ala mutant. The results were analyzed from viewpoint of the role of the Ser90 residue and the structural features of the bases. It was found that the Ser90 residue of the PNP 1) plays an important role in the binding and activation of 8-aza-7-deazapurines in the synthesis of their nucleosides, 2) participates in the binding of α-D-pentofuranose-1-phosphates at the catalytic site of the PNP, and 3) catalyzes the dephosphorylation of intermediary formed 2-deoxy-α-D-ribofuranose-1-phosphate in the trans-2-deoxyribosylation reaction. 5-Aza-7-deazaguanine manifested excellent substrate activity for both enzymes, 8-amino-7-thiaguanine and 2-aminobenzothiazole showed no substrate activity for both enzymes. On the contrary, the 2-amino derivatives of benzimidazole and benzoxazole are substrates and are converted into the N1- and unusual N2-glycosides, respectively. 9-Deaza-5-iodoxanthine showed moderate inhibitory activity of the WT E. coli PNP, whereas 9-deazaxanthine and its 2'-deoxyriboside are weak inhibitors.

    ID:1809
  2. Esipov R.S., Abramchik Y.A., Fateev I.V., Konstantinova I.D., Kostromina M.A., Muravyova T.I., Artemova K.G., Miroshnikov A.I. (2009). A Cascade of Thermophilic Enzymes As an Approach to the Synthesis of Modified Nucleotides. Acta Naturae 8 (4), 82–90 [+]

    We propose a new approach for the synthesis of biologically important nucleotides which includes a multi-enzymatic cascade conversion of D-pentoses into purine nucleotides. The approach exploits nucleic acid exchange enzymes from thermophilic microorganisms: ribokinase, phosphoribosylpyrophosphate synthetase, and adenine phosphoribosyltransferase. We cloned the ribokinase gene from Thermus sp. 2.9, as well as two different genes of phosphoribosylpyrophosphate synthetase (PRPP-synthetase) and the adenine phosphoribosyltransferase (APR-transferase) gene from Thermus thermophilus HB27 into the expression vectors, generated high-yield E. coli producer strains, developed methods for the purification of the enzymes, and investigated enzyme substrate specificity. The enzymes were used for the conversion of D-pentoses into 5-phosphates that were further converted into 5-phospho-α-D-pentofuranose 1-pyrophosphates by means of ribokinase and PRPP-synthetases. Target nucleotides were obtained through the condensation of the pyrophosphates with adenine and its derivatives in a reaction catalyzed by APR-transferase. 2-Chloro- and 2-fluoroadenosine monophosphates were synthesized from D-ribose and appropriate heterobases in one pot using a system of thermophilic enzymes in the presence of ATP, ribokinase, PRPP-synthetase, and APR-transferase.

    ID:1807
  3. Konstantinova I.D., Leonteva N.A., Galegov G.A., Ryzhova O.I., Chuvikovskiĭ D.V., Antonov K.V., Esipov R.S., Taran S.A., Verevkina K.N., Feofanov S.A., Miroshnikov A.I. (2009). [Biotechnological synthesis of ribavirin. Effect of ribavirin and its various combinations on the reproduction of Vaccinia virus]. Bioorg. Khim. 30 (6), 613–20 [+]

    The biotechnological method of synthesis of ribavirin, vidarabin, and 6-azauridine by the use of immobilized recombinant enzymatic preparations of nucleoside phosphorylase was improved. The effect of ribavirin and its combinations with the other synthesized nucleosides on the reproduction of Vaccinia virus was studied using cultures of Vero cells. The combination of ribavirin and vidarabin was shown to provide an antiviral effect at lesser concentrations than when these compounds were taken separately. The English version of the paper: Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 2004, vol. 30, no. 6; see also http://www.maik.ru.

    ID:1817