Модифицированные нуклеозиды составляют большую группу синтетических лекарственных препаратов. Широко применяются для терапии онкогематологических заболеваний кладрибин, неларабин, флудара, цитарабин, для вирусных инфекций – азидотимидин, марибавир, рибавирин, видарабин, софосбувир. Их получению способствует развитие комплексного химико-ферментативного подхода к синтезу с использованием рекомбинантных ферментов нуклеинового обмена. В рамках данного проекта планируется осуществить синтез новых потенциальных противоопухолевых препаратов: N6-пуринзамещенных аналогов Клофарабина – ингибитора рибонуклеотидредуктазы и ДНК-полимеразы, который используется в терапии острого лимфобластного лейкоза, а также провести гликозилирование обладающего высокой цитотоксической активностью конъюгата пурина с бензоксазином, где в качестве линкера используется остаток 11-аминоундекановой кислоты. Запланировано расширение серии 3-замещенных аналогов рибавирина – синтетического нуклеозида, использующегося в терапии гепатита С. При помощи биосинтеза будет получена серия новых рибо- и 2’-дезоксирибозидов 1,2,4-триазола с гидрофобными заместителями в С3 положении. Нами было показано, что 2-фторкордицепин обладает антипролиферативной активностью, однако биосинтез этого препарата с помощью рекомбинантной пуриннуклеозидфосфорилазы E.coli (ПНФ) протекает с низким выходом. В данном проекте предлагаются рассмотреть два потенциальных решения: а) изучение возможности использования 3'-дезоксиуридина в биосинтезе; б) рациональный дизайн активного центра нуклеозидфосфорилаз (НФ), направленный на увеличение сродства к ферменту. Субстратная специфичность ПНФ не позволяет получать противовирусные (фосфо)рибозилированные производные пиразин-2-карбоксамида, в частности, вещества T-705 – противовирусного миметика пуринов, пролекарства «фавипиравир» («авифавир»), использующегося в терапии вирусных инфекций, в том числе COVID-19. Действующим веществом является 5’-трифосфат рибозида T-705, образующийся in vivo, однако низкая эффективность активации препарата путем фосфорибозилирования требует очень высокой дозовой нагрузки. Опыт наших исследований (в т.ч. по грантам РНФ) показал, что задачу синтеза фосфорибозилированных производных пролекарства T-705 можно решить при помощи рационального дизайна ферментов. Мы планируем применение и развитие этого подхода для получения мутантных форм рекомбинантных НФ. Используя созданные мутанты, мы планируем осуществить биосинтез производных фавипиравира. Ранее нашей группой были разработаны моно- и полиферментативные каскады, предназначенные для получения противовирусных и противоопухолевых препаратов. Планируемые нами исследования направлены на оптимизацию этих систем путем рационального дизайна активных центров ферментов. Результаты таких исследований позволят преодолеть ограничения природной субстратной специфичности ферментов и упростить технологии получения фармацевтически значимых соединений. Цель настоящего проекта – развитие на новом уровне химико-ферментативного подхода к синтезу новых модифицированных нуклеозидов и нуклеотидов для получения серии соединений с неприродными гетероциклическими основаниями и углеводными фрагментами и исследование их противоопухолевой и противовирусной активности в экспериментах in vitro. Из-за большого разнообразия мишеней, на которые может воздействовать новое соединение, в данном проекте предусмотрено проведение скрининга противовирусной и противоопухолевой активности всех полученных веществ. Полученные в рамках реализации проекта результаты будут включать в себя не только новые активные модифицированные нуклеозиды и нуклеотиды, но и препараты рекомбинантных ферментов с измененными субстратными характеристиками, что способствует выполнению глобальной задачи проекта – целенаправленному созданию новых препаратов для терапии социально значимых заболеваний человека в соответствии с подходами “зеленой химии”.