Grazzi talli żort nature.com. Il-verżjoni tal-browser li qed tuża għandha appoġġ limitat għas-CSS. Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża l-aħħar verżjoni tal-browser (jew titfi l-modalità ta' kompatibilità fl-Internet Explorer). Barra minn hekk, biex niżguraw appoġġ kontinwu, dan is-sit mhux se jinkludi stili jew JavaScript.
Is-synthon 3-(anthracen-9-yl)-2-cyanoacryloyl chloride 4 ġie sintetizzat u użat biex jissintetizza varjetà ta' komposti eteroċikliċi attivi ħafna permezz tar-reazzjoni tiegħu ma' diversi nukleofili tan-nitroġenu. L-istruttura ta' kull kompost eteroċikliku sintetizzat ġiet ikkaratterizzata bir-reqqa bl-użu ta' analiżi spettroskopika u elementali. Għaxra mit-tlettax-il kompost eteroċikliku ġdid urew effikaċja inkoraġġanti kontra batterji reżistenti għal diversi mediċini (MRSA). Fosthom, il-komposti 6, 7, 10, 13b, u 14 urew l-ogħla attività antibatterika b'żoni ta' inibizzjoni qrib l-4 cm. Madankollu, studji ta' docking molekulari żvelaw li l-komposti kellhom affinitajiet ta' rbit differenti mal-proteina 2a li torbot mal-peniċillina (PBP2a), mira ewlenija għar-reżistenza għall-MRSA. Xi komposti bħal 7, 10 u 14 urew affinità ta' rbit u stabbiltà ta' interazzjoni ogħla fis-sit attiv ta' PBP2a meta mqabbla mal-ligand quinazolinone ko-kristallizzat. B'kuntrast, il-komposti 6 u 13b kellhom punteġġi ta' docking aktar baxxi iżda xorta wrew attività antibatterika sinifikanti, bil-kompost 6 ikollu l-inqas valuri ta' MIC (9.7 μg/100 μL) u MBC (78.125 μg/100 μL). L-analiżi tad-docking żvelat interazzjonijiet ewlenin inkluż twaħħil tal-idroġenu u π-stacking, partikolarment ma' residwi bħal Lys 273, Lys 316 u Arg 298, li ġew identifikati bħala li jinteraġixxu mal-ligand ko-kristallizzat fl-istruttura kristallina ta' PBP2a. Dawn ir-residwi huma essenzjali għall-attività enżimatika ta' PBP2a. Dawn ir-riżultati jissuġġerixxu li l-komposti sintetizzati jistgħu jservu bħala mediċini promettenti kontra l-MRSA, u jenfasizzaw l-importanza li jiġi kkombinat id-docking molekulari ma' bijoassaġġi biex jiġu identifikati kandidati terapewtiċi effettivi.
Fl-ewwel ftit snin ta’ dan is-seklu, l-isforzi tar-riċerka kienu prinċipalment iffukati fuq l-iżvilupp ta’ proċeduri u metodi ġodda u sempliċi għas-sintesi ta’ diversi sistemi eteroċikliċi innovattivi b’attività antimikrobika bl-użu ta’ materjali tal-bidu faċilment disponibbli.
Il-partijiet akrilonitrile huma kkunsidrati bħala materjali tal-bidu importanti għas-sintesi ta' ħafna sistemi eteroċikliċi notevoli għaliex huma komposti reattivi ħafna. Barra minn hekk, id-derivattivi tal-klorur 2-ċjanoakrilojl intużaw ħafna f'dawn l-aħħar snin għall-iżvilupp u s-sintesi ta' prodotti ta' importanza vitali fil-qasam tal-applikazzjonijiet farmakoloġiċi, bħal intermedji tad-drogi1,2,3, prekursuri ta' aġenti kontra l-HIV, antivirali, kontra l-kanċer, antibatteriċi, antidipressanti u antiossidanti4,5,6,7,8,9,10. Riċentement, l-effikaċja bijoloġika tal-antraċen u d-derivattivi tiegħu, inklużi l-proprjetajiet antibijotiċi, kontra l-kanċer11,12, antibatteriċi13,14,15 u insettiċidi16,17 tagħhom, ġibdu ħafna attenzjoni18,19,20,21. Il-komposti antimikrobiċi li fihom partijiet akrilonitrile u antraċen huma murija fil-Figuri 1 u 2.
Skont l-Organizzazzjoni Dinjija tas-Saħħa (WHO) (2021), ir-reżistenza antimikrobika (AMR) hija theddida globali għas-saħħa u l-iżvilupp22,23,24,25. Il-pazjenti ma jistgħux jiġu kkurati, u dan jirriżulta f'waqfiet itwal l-isptar u l-ħtieġa għal mediċini aktar għaljin, kif ukoll żieda fil-mortalità u d-diżabilità. In-nuqqas ta' antimikrobiċi effettivi ħafna drabi jwassal għal falliment tat-trattament għal diversi infezzjonijiet, speċjalment waqt il-kimoterapija u kirurġiji maġġuri.
Skont ir-rapport tal-Organizzazzjoni Dinjija tas-Saħħa tal-2024, Staphylococcus aureus reżistenti għall-methicillin (MRSA) u E. coli huma inklużi fil-lista ta’ patoġeni prijoritarji. Iż-żewġ batterji huma reżistenti għal ħafna antibijotiċi, għalhekk jirrappreżentaw infezzjonijiet li huma diffiċli biex jiġu kkurati u kkontrollati, u hemm bżonn urġenti li jiġu żviluppati komposti antimikrobiċi ġodda u effettivi biex tiġi indirizzata din il-problema. L-antraċen u d-derivattivi tiegħu huma antimikrobiċi magħrufa sew li jistgħu jaġixxu kemm fuq batterji Gram-pożittivi kif ukoll fuq batterji Gram-negattivi. L-għan ta’ dan l-istudju huwa li jiġi sintetizzat derivattiv ġdid li jista’ jiġġieled dawn il-patoġeni li huma perikolużi għas-saħħa.
L-Organizzazzjoni Dinjija tas-Saħħa (WHO) tirrapporta li ħafna patoġeni batteriċi huma reżistenti għal diversi antibijotiċi, inkluż Staphylococcus aureus reżistenti għall-methicillin (MRSA), kawża komuni ta’ infezzjoni fil-komunità u f’ambjenti tal-kura tas-saħħa. Pazjenti b’infezzjonijiet MRSA huma rrappurtati li għandhom rata ta’ mortalità 64% ogħla minn dawk b’infezzjonijiet suxxettibbli għall-mediċini. Barra minn hekk, E. coli toħloq riskju globali għaliex l-aħħar linja ta’ difiża kontra Enterobacteriaceae reżistenti għall-carbapenem (jiġifieri, E. coli) hija l-colistin, iżda batterji reżistenti għall-colistin ġew irrappurtati reċentement f’diversi pajjiżi. 22,23,24,25
Għalhekk, skont il-Pjan ta' Azzjoni Globali tal-Organizzazzjoni Dinjija tas-Saħħa dwar ir-Reżistenza Antimikrobika26, hemm bżonn urġenti għall-iskoperta u s-sinteżi ta' antimikrobiċi ġodda. Il-potenzjal kbir tal-antraċen u l-akrilonitril bħala aġenti antibatteriċi27, antifungali28, kontra l-kanċer29 u antiossidanti30 ġie enfasizzat f'bosta dokumenti ppubblikati. F'dan ir-rigward, jista' jingħad li dawn id-derivattivi huma kandidati tajbin għall-użu kontra Staphylococcus aureus reżistenti għall-methicillin (MRSA).
Reviżjonijiet preċedenti tal-letteratura mmotivawna biex nisintetizzaw derivattivi ġodda f'dawn il-klassijiet. Għalhekk, l-istudju preżenti kellu l-għan li jiżviluppa sistemi eteroċikliċi ġodda li fihom gruppi ta' antraċen u akrilonitril, jevalwa l-effikaċja antimikrobika u antibatterika tagħhom, u jinvestiga l-interazzjonijiet potenzjali ta' rbit tagħhom mal-proteina 2a li torbot il-peniċillina (PBP2a) permezz ta' docking molekulari. Filwaqt li jibni fuq studji preċedenti, l-istudju preżenti kompla s-sinteżi, l-evalwazzjoni bijoloġika, u l-analiżi komputazzjonali ta' sistemi eteroċikliċi biex jidentifika aġenti promettenti ta' Staphylococcus aureus reżistenti għall-antimethicillin (MRSA) b'attività inibitorja qawwija ta' PBP2a31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49.
Ir-riċerka attwali tagħna tiffoka fuq is-sintesi u l-evalwazzjoni antimikrobika ta' komposti eteroċikliċi ġodda li fihom gruppi ta' antraċen u akrilonitrile. 3-(antraċen-9-il)-2-ċjanoakrilojl klorur 4 ġie ppreparat u użat bħala element kostitwenti għall-kostruzzjoni ta' sistemi eteroċikliċi ġodda.
L-istruttura tal-kompost 4 ġiet determinata bl-użu ta' dejta spettrali. L-ispettru 1H-NMR wera l-preżenza ta' CH= f'9.26 ppm, l-ispettru IR wera l-preżenza ta' grupp karbonil f'1737 cm−1 u grupp ċjano f'2224 cm−1, u l-ispettru 13CNMR ikkonferma wkoll l-istruttura proposta (ara t-taqsima Sperimentali).
Is-sintesi ta' 3-(antraċen-9-il)-2-ċjanoakrilojl klorur 4 twettqet permezz tal-idroliżi tal-gruppi aromatiċi 250, 41, 42, 53 b'soluzzjoni etanolika tas-sodju idrossidu (10%) biex tagħti l-aċidi 354, 45, 56, li mbagħad ġew ittrattati b'tijonil klorur fuq banju tal-ilma biex jagħtu d-derivattiv tal-akrilojl klorur 4 b'rendiment għoli (88.5%), kif muri fil-Figura 3.
Biex jinħolqu komposti eteroċikliċi ġodda bl-effikaċja antibatterika mistennija, twettqet ir-reazzjoni tal-acyl chloride 4 ma' diversi dinukleofili.
Il-klorur tal-aċidu 4 ġie ttrattat bl-idrat tal-idrażina f'0° għal siegħa. Sfortunatament, il-pirażolon 5 ma nkisebx. Il-prodott kien derivattiv tal-akrilamide li l-istruttura tiegħu ġiet ikkonfermata minn dejta spettrali. L-ispettru IR tiegħu wera meded ta' assorbiment ta' C=O f'1720 cm−1, C≡N f'2228 cm−1 u NH f'3424 cm−1. L-ispettru 1H-NMR wera sinjal singlet ta' skambju tal-protoni tal-olefina u l-protoni NH f'9.3 ppm (ara t-Taqsima Sperimentali).
Żewġ moli ta' klorur tal-aċidu 4 irreaġixxew ma' mol wieħed ta' fenil-idrażina biex jagħtu d-derivattiv ta' N-fenilakriloil-idrażina 7 b'rendiment tajjeb (77%) (Figura 5). L-istruttura ta' 7 ġiet ikkonfermata minn dejta ta' spettroskopija infra-aħmar, li wriet assorbiment ta' żewġ gruppi C=O f'1691 u 1671 cm−1, assorbiment tal-grupp CN f'2222 cm−1 u assorbiment tal-grupp NH f'3245 cm−1, u l-ispettru 1H-NMR tiegħu wera grupp CH f'9.15 u 8.81 ppm u proton NH f'10.88 ppm (ara t-taqsima Sperimentali).
F'dan l-istudju, ġiet investigata r-reazzjoni tal-acyl chloride 4 ma' 1,3-dinukleofili. It-trattament tal-acyl chloride 4 b'2-aminopyridine f'1,4-dioxane b'TEA bħala bażi f'temperatura tal-kamra ta d-derivattiv tal-acrylamide 8 (Figura 5), ​​li l-istruttura tiegħu ġiet identifikata bl-użu ta' dejta spettrali. L-ispettri IR urew meded ta' assorbiment ta' ċjano li jiġġebbed f'2222 cm−1, NH f'3148 cm−1, u karbonil f'1665 cm−1; l-ispettri 1H NMR ikkonfermaw il-preżenza ta' protoni olefini f'9.14 ppm (ara t-Taqsima Sperimentali).
Il-kompost 4 jirreaġixxi mat-thiourea biex jagħti pyrimidinethione 9; il-kompost 4 jirreaġixxi mat-thiosemicarbazide biex jagħti d-derivattiv tat-thiopyrazole 10 (Figura 5). L-istrutturi tal-komposti 9 u 10 ġew ikkonfermati permezz ta' analiżi spettrali u elementali (ara t-taqsima Sperimentali).
Tetrazine-3-thiol 11 ġie ppreparat bir-reazzjoni tal-kompost 4 mat-thiocarbazide bħala 1,4-dinukleofilu (Figura 5), ​​u l-istruttura tiegħu ġiet ikkonfermata permezz ta' spettroskopija u analiżi elementali. Fl-ispettru infra-aħmar, ir-rabta C=N dehret f'1619 cm−1. Fl-istess ħin, l-ispettru 1H-NMR tiegħu żamm sinjali multipli ta' protoni aromatiċi f'7.78–8.66 ppm u protoni SH f'3.31 ppm (ara t-Taqsima Sperimentali).
Il-klorur tal-akrilojl 4 jirreaġixxi ma' 1,2-diaminobenżin, 2-aminotijofenol, aċidu antraniliku, 1,2-diaminoetan, u etanolamina bħala 1,4-dinukleofili biex jifforma sistemi eteroċikliċi ġodda (13–16).
L-istrutturi ta’ dawn il-komposti sintetizzati ġodda ġew ikkonfermati permezz ta’ analiżi spettrali u elementali (ara t-taqsima Sperimentali). Id-derivattiv ta’ 2-Hydroxyphenylacrylamide 17 inkiseb permezz ta’ reazzjoni ma’ 2-aminophenol bħala dinucleophile (Figura 6), u l-istruttura tiegħu ġiet ikkonfermata permezz ta’ analiżi spettrali u elementali. L-ispettru infra-aħmar tal-kompost 17 wera li s-sinjali C=O u C≡N dehru f’1681 u 2226 cm−1, rispettivament. Sadanittant, l-ispettru 1H-NMR tiegħu żamm is-sinjal singlet tal-proton tal-olefina f’9.19 ppm, u l-proton OH deher f’9.82 ppm (ara t-taqsima Sperimentali).
Ir-reazzjoni tal-klorur tal-aċidu 4 ma' nukleofilu wieħed (eż., etilamina, 4-toluidina, u 4-metossianilina) fid-diossan bħala solvent u TEA bħala katalist f'temperatura tal-kamra tat id-derivattivi kristallini ħodor tal-akrilamide 18, 19a, u 19b. Id-dejta elementali u spettrali tal-komposti 18, 19a, u 19b ikkonfermat l-istrutturi ta' dawn id-derivattivi (ara t-Taqsima Sperimentali) (Figura 7).
Wara skrinjar tal-attività antimikrobika ta' diversi komposti sintetiċi, inkisbu riżultati differenti kif muri fit-Tabella 1 u l-Figura 8 (ara l-fajl tal-figura). Il-komposti kollha ttestjati wrew gradi differenti ta' inibizzjoni kontra l-batterju Gram-pożittiv MRSA, filwaqt li l-batterju Gram-negattiv Escherichia coli wera reżistenza sħiħa għall-komposti kollha. Il-komposti ttestjati jistgħu jinqasmu fi tliet kategoriji bbażati fuq id-dijametru taż-żona ta' inibizzjoni kontra l-MRSA. L-ewwel kategorija kienet l-aktar attiva u kienet tikkonsisti f'ħames komposti (6, 7, 10, 13b u 14). Id-dijametru taż-żona ta' inibizzjoni ta' dawn il-komposti kien qrib l-4 ċm; l-aktar komposti attivi f'din il-kategorija kienu l-komposti 6 u 13b. It-tieni kategorija kienet moderatament attiva u kienet tikkonsisti f'ħames komposti oħra (11, 13a, 15, 18 u 19a). Iż-żona ta' inibizzjoni ta' dawn il-komposti varjat minn 3.3 sa 3.65 ċm, bil-kompost 11 juri l-akbar żona ta' inibizzjoni ta' 3.65 ± 0.1 ċm. Min-naħa l-oħra, l-aħħar grupp kien fih tliet komposti (8, 17 u 19b) bl-inqas attività antimikrobika (inqas minn 3 cm). Il-Figura 9 turi d-distribuzzjoni taż-żoni ta' inibizzjoni differenti.
Investigazzjoni ulterjuri tal-attività antimikrobika tal-komposti ttestjati involviet id-determinazzjoni tal-MIC u l-MBC għal kull kompost. Ir-riżultati varjaw xi ftit (kif muri fit-Tabelli 2, 3 u l-Figura 10 (ara l-fajl tal-figura)), bil-komposti 7, 11, 13a u 15 apparentement jiġu kklassifikati mill-ġdid bħala l-aqwa komposti. Kellhom l-istess valuri baxxi ta' MIC u MBC (39.06 μg/100 μL). Għalkemm il-komposti 7 u 8 kellhom valuri ta' MIC aktar baxxi (9.7 μg/100 μL), il-valuri tal-MBC tagħhom kienu ogħla (78.125 μg/100 μL). Għalhekk, tqiesu bħala aktar dgħajfa mill-komposti msemmija qabel. Madankollu, dawn is-sitt komposti kienu l-aktar effettivi minn dawk ittestjati, peress li l-valuri tal-MBC tagħhom kienu taħt il-100 μg/100 μL.
Il-komposti (10, 14, 18 u 19b) kienu inqas attivi meta mqabbla ma' komposti oħra ttestjati peress li l-valuri tal-MBC tagħhom varjaw minn 156 sa 312 μg/100 μL. Min-naħa l-oħra, il-komposti (8, 17 u 19a) kienu l-inqas promettenti peress li kellhom l-ogħla valuri tal-MBC (625, 625 u 1250 μg/100 μL, rispettivament).
Fl-aħħar nett, skont il-livelli ta' tolleranza murija fit-Tabella 3, il-komposti ttestjati jistgħu jinqasmu f'żewġ kategoriji bbażati fuq il-mod ta' azzjoni tagħhom: komposti b'effett batteriċida (7, 8, 10, 11, 13a, 15, 18, 19b) u komposti b'effett antibatteriku (6, 13b, 14, 17, 19a). Fost dawn, il-komposti 7, 11, 13a u 15 huma preferuti, li juru attività ta' qtil f'konċentrazzjoni baxxa ħafna (39.06 μg/100 μL).
Għaxra mit-tlettax-il kompost ittestjati wrew potenzjal kontra Staphylococcus aureus reżistenti għall-methicillin (MRSA) reżistenti għall-antibijotiċi. Għalhekk, huwa rakkomandat aktar skrinjar b'patoġeni aktar reżistenti għall-antibijotiċi (speċjalment iżolati lokali li jkopru batterji Gram-pożittivi u Gram-negattivi patoġeniċi) u ħmira patoġenika, kif ukoll ittestjar ċitotossiku ta' kull kompost biex tiġi vvalutata s-sigurtà tiegħu.
Saru studji ta' docking molekulari biex jiġi evalwat il-potenzjal tal-komposti sintetizzati bħala inibituri tal-proteina 2a li torbot mal-peniċillina (PBP2a) fi Staphylococcus aureus reżistenti għall-methicillin (MRSA). PBP2a hija enzima ewlenija involuta fil-bijosintesi tal-ħajt taċ-ċelluli batteriċi, u l-inibizzjoni ta' din l-enzima tinterferixxi mal-formazzjoni tal-ħajt taċ-ċelluli, li fl-aħħar mill-aħħar twassal għal-liżi batterika u l-mewt taċ-ċelluli1. Ir-riżultati tad-docking huma elenkati fit-Tabella 4 u deskritti f'aktar dettall fil-fajl tad-dejta supplimentari, u r-riżultati juru li diversi komposti wrew affinità qawwija ta' rbit għal PBP2a, partikolarment residwi ewlenin tas-sit attiv bħal Lys 273, Lys 316, u Arg 298. L-interazzjonijiet, inkluż ir-rbit tal-idroġenu u l-π-stacking, kienu simili ħafna għal dawk tal-ligand quinazolinone ko-kristallizzat (CCL), li jindika l-potenzjal ta' dawn il-komposti bħala inibituri potenti.
Id-dejta tad-docking molekulari, flimkien ma' parametri komputazzjonali oħra, issuġġeriet bil-qawwa li l-inibizzjoni ta' PBP2a kienet il-mekkaniżmu ewlieni responsabbli għall-attività antibatterika osservata ta' dawn il-komposti. Il-punteġġi tad-docking u l-valuri tad-devjazzjoni kwadratika medja tal-għerq (RMSD) żvelaw aktar l-affinità u l-istabbiltà tal-irbit, u appoġġjaw din l-ipoteżi. Kif muri fit-Tabella 4, filwaqt li diversi komposti wrew affinità ta' rbit tajba, xi komposti (eż., 7, 9, 10, u 14) kellhom punteġġi ta' docking ogħla mil-ligand ko-kristallizzat, u dan jindika li jista' jkollhom interazzjonijiet aktar b'saħħithom mar-residwi tas-sit attiv ta' PBP2a. Madankollu, l-aktar komposti bijoattivi 6 u 13b urew punteġġi ta' docking kemxejn aktar baxxi (-5.98 u -5.63, rispettivament) meta mqabbla mal-ligandi l-oħra. Dan jissuġġerixxi li għalkemm il-punteġġi tad-docking jistgħu jintużaw biex ibassru l-affinità tal-irbit, fatturi oħra (eż., l-istabbiltà tal-ligand u l-interazzjonijiet molekulari fl-ambjent bijoloġiku) għandhom ukoll rwol ewlieni fid-determinazzjoni tal-attività antibatterika. Ta' min jinnota li l-valuri RMSD tal-komposti sintetizzati kollha kienu taħt iż-2 Å, u dan jikkonferma li l-pożizzjonijiet ta' docking tagħhom huma strutturalment konsistenti mal-konformazzjoni tal-irbit tal-ligand ko-kristallizzat, u dan jappoġġja aktar il-potenzjal tagħhom bħala inibituri potenti ta' PBP2a.
Għalkemm il-punteġġi tad-docking u l-valuri RMS jipprovdu tbassir siewi, il-korrelazzjoni bejn dawn ir-riżultati tad-docking u l-attività antimikrobika mhux dejjem tkun ċara mal-ewwel daqqa t'għajn. Għalkemm l-inibizzjoni tal-PBP2a hija appoġġjata bil-qawwa bħala fattur ewlieni li jinfluwenza l-attività antimikrobika, diversi differenzi jissuġġerixxu li proprjetajiet bijoloġiċi oħra wkoll għandhom rwol importanti. Il-komposti 6 u 13b urew l-ogħla attività antimikrobika, kemm b'dijametru taż-żona ta' inibizzjoni ta' 4 ċm kif ukoll bl-inqas valuri MIC (9.7 μg/100 μL) u MBC (78.125 μg/100 μL), minkejja l-punteġġi tad-docking aktar baxxi tagħhom meta mqabbla mal-komposti 7, 9, 10 u 14. Dan jissuġġerixxi li għalkemm l-inibizzjoni tal-PBP2a tikkontribwixxi għall-attività antimikrobika, fatturi bħas-solubbiltà, il-bijodisponibbiltà u d-dinamika tal-interazzjoni fl-ambjent batterjali jinfluwenzaw ukoll l-attività ġenerali. Il-Figura 11 turi l-pożizzjonijiet tad-docking tagħhom, li tindika li ż-żewġ komposti, anke bi punteġġi ta' rbit relattivament baxxi, xorta jistgħu jinteraġixxu ma' residwi ewlenin tal-PBP2a, u potenzjalment jistabbilizzaw il-kumpless ta' inibizzjoni. Dan jenfasizza li filwaqt li l-akkoppjar molekulari jipprovdi għarfien importanti dwar l-inibizzjoni tal-PBP2a, fatturi bijoloġiċi oħra jridu jiġu kkunsidrati biex jinftiehmu bis-sħiħ l-effetti antimikrobiċi fid-dinja reali ta' dawn il-komposti.
Bl-użu tal-istruttura kristallina ta' PBP2a (PDB ID: 4CJN), inbnew mapep ta' interazzjoni 2D u 3D tal-aktar komposti attivi 6 u 13b marbuta mal-proteina 2a li torbot mal-peniċillina (PBP2a) ta' Staphylococcus aureus reżistenti għall-methicillin (MRSA). Dawn il-mapep iqabblu x-xejriet ta' interazzjoni ta' dawn il-komposti mal-ligand quinazolinone ko-kristallizzat (CCL) li ġie mqabbad mill-ġdid, u jenfasizzaw interazzjonijiet ewlenin bħal twaħħil tal-idroġenu, π-stacking, u interazzjonijiet joniċi.
Xejra simili ġiet osservata għall-kompost 7, li wera punteġġ ta' docking relattivament għoli (-6.32) u dijametru taż-żona ta' inibizzjoni simili (3.9 ċm) għall-kompost 10. Madankollu, l-MIC (39.08 μg/100 μL) u l-MBC (39.06 μg/100 μL) tiegħu kienu sinifikament ogħla, u dan jindika li kien jeħtieġ konċentrazzjonijiet ogħla biex juri effett antibatteriku. Dan jissuġġerixxi li għalkemm il-kompost 7 wera affinità qawwija ta' rbit fi studji ta' docking, fatturi bħall-bijodisponibbiltà, l-assorbiment ċellulari, jew proprjetajiet fiżikokimiċi oħra jistgħu jillimitaw l-effikaċja bijoloġika tiegħu. Għalkemm il-kompost 7 wera proprjetajiet batteriċidali, kien inqas effettiv fl-inibizzjoni tat-tkabbir batterjali meta mqabbel mal-komposti 6 u 13b.
Il-Kompost 10 wera differenza aktar drammatika bl-ogħla punteġġ ta' docking (-6.40), li jindika affinità qawwija ta' rbit ma' PBP2a. Madankollu, id-dijametru taż-żona ta' inibizzjoni tiegħu (3.9 ċm) kien komparabbli mal-kompost 7, u l-MBC tiegħu (312 μg/100 μL) kien sinifikament ogħla mill-komposti 6, 7, u 13b, li jindika attività batteriċida aktar dgħajfa. Dan jissuġġerixxi li minkejja tbassir tajjeb ta' docking, il-kompost 10 kien inqas effettiv fil-qtil tal-MRSA minħabba fatturi oħra ta' limitazzjoni bħas-solubbiltà, l-istabbiltà, jew il-permeabilità fqira tal-membrana batterika. Dawn ir-riżultati jappoġġjaw il-fehim li filwaqt li l-inibizzjoni tal-PBP2a għandha rwol ewlieni fl-attività antibatterika, ma tispjegax bis-sħiħ id-differenzi fl-attività bijoloġika osservati fost il-komposti ttestjati. Dawn id-differenzi jissuġġerixxu li huma meħtieġa aktar analiżi sperimentali u evalwazzjonijiet bijoloġiċi fil-fond biex jiġu ċċarati bis-sħiħ il-mekkaniżmi antibatteriċi involuti.
Ir-riżultati tad-docking molekulari fit-Tabella 4 u l-Fajl tad-Data Supplimentari jenfasizzaw ir-relazzjoni kumplessa bejn il-punteġġi tad-docking u l-attività antimikrobika. Għalkemm il-komposti 6 u 13b għandhom punteġġi ta' docking aktar baxxi mill-komposti 7, 9, 10, u 14, dawn juru l-ogħla attività antimikrobika. Il-mapep ta' interazzjoni tagħhom (murija fil-Figura 11) jindikaw li minkejja l-punteġġi ta' rbit aktar baxxi tagħhom, xorta jiffurmaw bonds tal-idroġenu sinifikanti u interazzjonijiet ta' π-stacking ma' residwi ewlenin ta' PBP2a li jistgħu jistabbilizzaw il-kumpless tal-enzima-inibitur b'mod bijoloġikament benefiċjali. Minkejja l-punteġġi ta' docking relattivament baxxi ta' 6 u 13b, l-attività antimikrobika mtejba tagħhom tissuġġerixxi li proprjetajiet oħra bħas-solubilità, l-istabbiltà, u l-assorbiment ċellulari għandhom jiġu kkunsidrati flimkien mad-dejta tad-docking meta jiġi vvalutat il-potenzjal tal-inibitur. Dan jenfasizza l-importanza li jiġu kkombinati studji ta' docking ma' analiżi antimikrobika sperimentali biex jiġi vvalutat b'mod preċiż il-potenzjal terapewtiku ta' komposti ġodda.
Dawn ir-riżultati jenfasizzaw li filwaqt li l-akkoppjar molekulari huwa għodda qawwija biex tbassar l-affinità tal-irbit u tidentifika mekkaniżmi potenzjali ta' inibizzjoni, m'għandux jiġi fdat biss biex tiġi ddeterminata l-effikaċja antimikrobika. Id-dejta molekulari tissuġġerixxi li l-inibizzjoni ta' PBP2a hija fattur ewlieni li jinfluwenza l-attività antimikrobika, iżda l-bidliet fl-attività bijoloġika jissuġġerixxu li proprjetajiet fiżikokimiċi u farmakokinetiċi oħra jridu jiġu ottimizzati biex itejbu l-effikaċja terapewtika. Studji futuri għandhom jiffokaw fuq l-ottimizzazzjoni tal-istruttura kimika tal-komposti 7 u 10 biex itejbu l-bijodisponibbiltà u l-assorbiment ċellulari, u jiżguraw li interazzjonijiet qawwija ta' akkoppjar jiġu tradotti f'attività antimikrobika attwali. Studji ulterjuri, inklużi bijoassaġġi addizzjonali u analiżi tar-relazzjoni struttura-attività (SAR), se jkunu kritiċi biex inkomplu nifhmu kif dawn il-komposti jiffunzjonaw bħala inibituri ta' PBP2a u biex niżviluppaw aġenti antimikrobiċi aktar effettivi.
Komposti sintetizzati minn 3-(anthracen-9-yl)-2-cyanoacryloyl chloride 4 urew gradi varji ta' attività antimikrobika, b'diversi komposti juru inibizzjoni sinifikanti ta' Staphylococcus aureus reżistenti għall-methicillin (MRSA). L-analiżi tar-relazzjoni struttura-attività (SAR) żvelat karatteristiċi strutturali ewlenin li fuqhom hija bbażata l-effikaċja antimikrobika ta' dawn il-komposti.
Il-preżenza kemm tal-gruppi tal-akrilonitrile kif ukoll tal-antraċen uriet li hija kritika għat-titjib tal-attività antimikrobika. Il-grupp tan-nitrile reattiv ħafna fl-akrilonitrile huwa neċessarju biex jiffaċilita l-interazzjonijiet mal-proteini batteriċi, u b'hekk jikkontribwixxi għall-proprjetajiet antimikrobiċi tal-kompost. Komposti li fihom kemm akrilonitrile kif ukoll antraċen urew b'mod konsistenti effetti antimikrobiċi aktar b'saħħithom. L-aromatiċità tal-grupp tal-antraċen stabbilizzat aktar dawn il-komposti, u potenzjalment tejbet l-attività bijoloġika tagħhom.
L-introduzzjoni ta' ċrieki eteroċikliċi tejbet b'mod sinifikanti l-effikaċja antibatterika ta' diversi derivattivi. B'mod partikolari, id-derivattiv tal-benzothiazole 13b u d-derivattiv tal-acrylhydrazide 6 urew l-ogħla attività antibatterika b'żona ta' inibizzjoni ta' madwar 4 cm. Dawn id-derivattivi eteroċikliċi wrew effetti bijoloġiċi aktar sinifikanti, li jindikaw li l-istruttura eteroċiklika għandha rwol ewlieni fl-effetti antibatteriċi. Bl-istess mod, pyrimidinethione fil-kompost 9, thiopyrazole fil-kompost 10, u ċ-ċirku tat-tetrazine fil-kompost 11 ikkontribwew għall-proprjetajiet antibatteriċi tal-komposti, u enfasizzaw aktar l-importanza tal-modifika eteroċiklika.
Fost il-komposti sintetizzati, 6 u 13b spikkaw għall-attivitajiet antibatteriċi eċċellenti tagħhom. Il-konċentrazzjoni inibitorja minima (MIC) tal-kompost 6 kienet ta' 9.7 μg/100 μL, u l-konċentrazzjoni batteriċida minima (MBC) kienet ta' 78.125 μg/100 μL, li tenfasizza l-abbiltà eċċellenti tiegħu li jneħħi Staphylococcus aureus reżistenti għall-methicillin (MRSA). Bl-istess mod, il-kompost 13b kellu żona ta' inibizzjoni ta' 4 cm u valuri baxxi ta' MIC u MBC, li jikkonfermaw l-attività antibatterika qawwija tiegħu. Dawn ir-riżultati jenfasizzaw ir-rwoli ewlenin tal-gruppi funzjonali acrylohydrazide u benzothiazole fid-determinazzjoni tal-bijoeffikaċja ta' dawn il-komposti.
B'kuntrast, il-komposti 7, 10, u 14 urew attività antibatterika moderata b'żoni ta' inibizzjoni li jvarjaw minn 3.65 sa 3.9 cm. Dawn il-komposti kienu jeħtieġu konċentrazzjonijiet ogħla biex joqtlu l-batterji kompletament, kif rifless mill-valuri MIC u MBC relattivament għoljin tagħhom. Għalkemm dawn il-komposti kienu inqas attivi mill-komposti 6 u 13b, xorta wrew potenzjal antibatteriku sinifikanti, li jissuġġerixxi li l-inkorporazzjoni ta' gruppi ta' akrilonitril u antraċen fiċ-ċirku eteroċikliku tikkontribwixxi għall-effett antibatteriku tagħhom.
Il-komposti għandhom modi ta' azzjoni differenti, xi wħud juru proprjetajiet batteriċidi u oħrajn juru effetti batterjostatiċi. Il-komposti 7, 11, 13a, u 15 huma batterjostatiċi u jeħtieġu konċentrazzjonijiet aktar baxxi biex joqtlu l-batterji kompletament. B'kuntrast, il-komposti 6, 13b, u 14 huma batterjostatiċi u jistgħu jinibixxu t-tkabbir batterjali f'konċentrazzjonijiet aktar baxxi, iżda jeħtieġu konċentrazzjonijiet ogħla biex joqtlu l-batterji kompletament.
B'mod ġenerali, l-analiżi tar-relazzjoni bejn l-istruttura u l-attività tenfasizza l-importanza tal-introduzzjoni ta' gruppi ta' akrilonitrile u antraċen u strutturi eteroċikliċi biex tinkiseb attività antibatterika sinifikanti. Dawn ir-riżultati jissuġġerixxu li l-ottimizzazzjoni ta' dawn il-komponenti strutturali u l-esplorazzjoni ta' aktar modifiki biex titjieb is-solubbiltà u l-permeabilità tal-membrana jistgħu jwasslu għall-iżvilupp ta' mediċini kontra l-MRSA aktar effettivi.
Ir-reaġenti u s-solventi kollha ġew purifikati u mnixxfa bl-użu ta' proċeduri standard (El Gomhouria, l-Eġittu). Il-punti tat-tidwib ġew determinati bl-użu ta' apparat elettroniku tal-punt tat-tidwib GallenKamp u huma rrappurtati mingħajr korrezzjoni. L-ispettri infra-aħmar (IR) (cm⁻1) ġew irreġistrati fid-Dipartiment tal-Kimika, il-Fakultà tax-Xjenza, l-Università ta' Ain Shams bl-użu ta' pritkuni tal-bromur tal-potassju (KBr) fuq spettrometru Thermo Electron Nicolet iS10 FTIR (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, l-Istati Uniti).
L-ispettri 1H NMR inkisbu fi 300 MHz bl-użu ta' spettrometru GEMINI NMR (GEMINI Manufacturing & Engineering, Anaheim, CA, USA) u spettrometru BRUKER 300 MHz NMR (BRUKER Manufacturing & Engineering, Inc.). It-tetramethylsilane (TMS) intuża bħala standard intern b'deuterat dimethyl sulfoxide (DMSO-d₆). Il-kejl tal-NMR sar fil-Fakultà tax-Xjenza, l-Università tal-Kajr, Giza, l-Eġittu. L-analiżi elementali (CHN) twettqet bl-użu ta' Perkin-Elmer 2400 Elemental Analyzer u r-riżultati miksuba jaqblu sew mal-valuri kkalkulati.
Taħlita ta' aċidu 3 (5 mmol) u klorur tat-thionyl (5 ml) ġiet saħħna f'banju tal-ilma f'65 °C għal 4 sigħat. Il-klorur tat-thionyl żejjed tneħħa permezz ta' distillazzjoni taħt pressjoni mnaqqsa. Is-solidu aħmar li rriżulta nġabar u ntuża mingħajr aktar purifikazzjoni. Punt tat-tidwib: 200-202 °C, rendiment: 88.5%. IR (KBr, ν, cm−1): 2224 (C≡N), 1737 (C=O). 1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 9.26 (s, 1H, CH=), 7.27-8.57 (m, 9H, eteroaromatizzazzjoni). 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 115.11 (C≡N), 124.82–130.53 (CH antraċen), 155.34, 114.93 (CH=C–C=O), 162.22 (C=O); HRMS (ESI) m/z [M + H]+: 291.73111. Analista. Ikkalkulat għal C18H10ClNO (291.73): C, 74.11; H, 3.46; N, 4.80. Misjub: C, 74.41; H, 3.34; N, 4.66%.
F'0°C, 4 (2 mmol, 0.7 g) ġie maħlul f'dijossan anidru (20 ml) u l-idrat tal-idrażina (2 mmol, 0.16 ml, 80%) ġie miżjud qatra qatra u mħawwad għal siegħa. Is-solidu preċipitat inġabar permezz ta' filtrazzjoni u ġie rikristallizzat mill-etanol biex jagħti l-kompost 6.
Kristalli ħodor, punt tat-tidwib 190-192℃, rendiment 69.36%; IR (KBr) ν=3424 (NH), 2228 (C≡N), 1720 (C=O), 1621 (C=N) cm−1. 1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ (ppm): 9.3 (br s, H, NH, skambjabbli), 7.69-8.51 (m, 18H, eteroaromatiku), 9.16 (s, 1H, CH=), 8.54 (s, 1H, CH=); Valur ikkalkulat għal C33H21N3O (475.53): C, 83.35; H, 4.45; N, 8.84. Misjub: C, 84.01; H, 4.38; N, 8.05%.
Dewweb 4 (2 mmol, 0.7 g) f'20 ml ta' soluzzjoni ta' dijossan anidru (li fiha ftit qtar ta' triethylamine), żid phenylhydrazine/2-aminopyridine (2 mmol) u ħawwad f'temperatura tal-kamra għal siegħa u sagħtejn, rispettivament. Ferra t-taħlita tar-reazzjoni fis-silġ jew fl-ilma u aċidifika b'aċidu idrokloriku dilwit. Iffiltra s-solidu separat u erġa' kkristallizza mill-etanol biex tikseb 7 u erġa' kkristallizza mill-benżin biex tikseb 8.
Kristalli ħodor, punt tat-tidwib 160-162℃, rendiment 77%; IR (KBr, ν, cm−1): 3245 (NH), 2222 (C≡N), 1691 (C=O), 1671 (C=O) cm−1. 1H-NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ (ppm): 10.88 (s, 1H, NH, skambjabbli), 9.15 (s, 1H, CH=), 8.81 (s, 1H, CH=), 6.78-8.58 (m, 23H, eteroaromatiku); Valur ikkalkulat għal C42H26N4O2 (618.68): C, 81.54; H, 4.24; N, 9.06. Misjub: C, 81.96; H, 3.91; N, 8.91%.
4 (2 mmol, 0.7 g) ġie maħlul f'20 ml ta' soluzzjoni ta' dijossan anidru (li fiha ftit qtar ta' triethylamine), 2-aminopyridine (2 mmol, 0.25 g) ġie miżjud u t-taħlita tħawdet f'temperatura tal-kamra għal sagħtejn. It-taħlita ta' reazzjoni tferra' f'ilma bis-silġ u ġiet aċidifikata b'aċidu idrokloriku dilwit. Il-preċipitat iffurmat ġie ffiltrat u rikristallizzat mill-benżin, u ta kristalli ħodor ta' 8 b'punt tat-tidwib ta' 146-148 °C u rendiment ta' 82.5%; spettru infra-aħmar (KBr) ν: 3148 (NH), 2222 (C≡N), 1665 (C=O) cm−1. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ (ppm): 8.78 (s, H, NH, skambjabbli), 9.14 (s, 1H, CH=), 7.36-8.55 (m, 13H, eteroaromatizzazzjoni); Ikkalkulat għal C23H15N3O (348.38): C, 79.07; H, 4.33; N, 12.03. Misjub: C, 78.93; H, 3.97; N, 12.36%.
Il-kompost 4 (2 mmol, 0.7 g) ġie maħlul f'20 ml ta' dijossan niexef (li fih ftit qtar ta' triethylamine u 2 mmol ta' thiourea/semicarbazide) u saħħan taħt rifluss għal sagħtejn. Is-solvent ġie evaporat fil-vakwu. Ir-residwu ġie rikristallizzat mid-diossan biex jagħti taħlita.