CC BY
10
УДК 547.94:834.23+544.165+577.322.23 Б01: 10.33184/Ьи11е1т-Ь Би-2021.2.7
т БШСв ПОИСК ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ИНГИБИТОРОВ РЕПРОДУКЦИИ ВИРУСА ЛИХОРАДКИ ДЕНГЕ СРЕДИ ПРОИЗВОДНЫХ АЛКАЛОИДА (-)-ЦИТИЗИНА
© Д. О. Цыпышев1'2, А. В. Ковальская1, И. П. Цыпышева1*
1Уфимский институт химии УФИЦ РАН Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 71.
2Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.
Тел.: +7 (347) 235 52 88.
*Етай: tsipisheva@anrb.ru
С целью разработки новых противовирусных агентов - потенциальных ингибиторов репродукции вируса лихорадки Денге 2 типа, получены новые М-пропил-, -пентил-, -гексил-, -нонил- производные хинолизидинового алкалоида (-)-цитизина, а также их тиоаналоги. Проведена т silico оценка способности полученных соединений взаимодействовать с активными сайтами вирусных мишеней БЕМУ2: протеазы МБЗрго, геликазы N83, метилтрансферазы N85 и РНК-зависимой РНК полимеразы RdRp. Показано, что метилцитизин-2-тион 8 превосходит по значению AGbind референсный лиганд Б-аденозил-Ь-гомоцистеин, реализуя, возможно, иной режим связывания с 2P3Q активным сайтом метилтрансферазы N85 ОЕМУ2.
Ключевые слова: хинолизидиновые алкалоиды, (-)-цитизин, тионирование, вирус лихорадки Денге, молекулярный докинг.
Введение
Вызывающий лиходрадку Денге вирус DENV (Flaviviridae), переносчиками которого являются комары Aedes aegypti L. и Ae. albopictus, представляет собой реальную опасность для жителей стран Азии, Карибского бассейна, Центральной и Южной Америки и в последнее время России [1-2]. Из-за отсутствия средств вакцинации и лекарственной терапии, а также заметного расширения ареала Aedes, начиная с 2009 г., ВОЗ регулярно включает DENV в список глобальных вирусных угроз [3]. Поэтому разработка новых средств химиотерапии этого опасного инфекционного заболевания, в т.ч. на основе веществ растительного происхождения, не теряет своей актуальности.
Ранее нами было показано, что амиды, карбок-самиды и некоторые аддукты Дильса-Альдера, полученные на основе алкалоида (-)-цитизина, проявляют выраженную противовирусную активность [4-6], что послужило основанием для направленного поиска анти-DENV агентов среди его новых производных. В настоящей статье представлен синтез ряда новых Ж-алкилцитизинов и соответствующих им тиоаналогов (дополняющих библиотеку полученных ранее соединений [7]) с последующей in silico оценкой их способности взаимодействовать с вирусными белками, регулирующими жизненный цикл DENV2: протеазой NS3pro, геликазой NS3, метилтрансферазой NS5 и РНК-зависимой РНК полимеразой RdRp.
Экспериментальная часть
Контроль за ходом реакций осуществляли методом ТСХ на пластинах ALUGRAM®. Колоночная хроматография (КХ) выполнена на силикагеле
(0.05-0.1 мм) (MACHEREY-NAGEL, Germany). Углы оптического вращения измерены на поляриметре Perkin Elmer 341 LC - натриевая лампа с длиной волны 589 нм. Спектры ЯМР и 13С записаны на оборудовании ЦКП «Химия» УфИХ УфИЦ РАН -импульсный спектрометр Bruker Avance III с рабочей частотой 500.13 МГц (1H) и 125.47 МГц (13C). Алкалоид (-)-цитизин (CAS 485-35-8) и реагент Лавессона (CAS 19172-47-5) - коммерчески доступны. Синтез производных 2-8 описан нами ранее [7].
(1й,5&)-3-Пропил-1,2,3,4,5,6-гексагидро-8Я-1,5-метанопиридо[1,2-а][1,5]диазоцин-8-он (9). К
раствору 0.2 г (1.1 ммоль) (-)-цитизина 1 в 20 мл ацетона, добавили 0.3 мл (3.3 ммоль) и-про-пилбромида и 0.450 г (3.3 ммоль) K2CO3. Реакционную массу кипятили с обратным холодильником. По окончании реакции (контроль по ТСХ) реакционную массу отфильтровали, промыли горячим ацетоном (3x10 мл). Ацетоновый экстракт сконцентрировали и хроматографировали на SiO2 (элюент CHCl3:MeOH=98:2). Выделили 0.19 г продукта 9 с выходом 78%. [а]20с = -182.4 (CHCl3, с 7.0). Спектр ЯМР 13C (CDCl3, 5 м.д.): 11.37 (C3'), 19.61 (C2'), 25.94 (C12), 27.99 (C5), 35.47 (C1), 50.04 (C6), 59.44 (C1'), 60.12 (C4), 60.27 (C2), 104.52 (C11), 116.26 (C9), 138.61 (C10), 151.76 (C11a), 163.56 (C8). Спектр ЯМР 1H (CDCl3, 5 м.д., У/Гц): 0.66 (т, 3H, 3J3'-2' = 7.4, H-3'), 1.29 (м, 2H, 3J2-3> = 7.4, H-2'), 1.78 (ДВД, l-H, J = 12.8, У12анги-1 = 3.3, J12aH-m-5 = 3.3, J
6эндо
= 1.0, H
= З.4, У12син-5 = 34, J1
J 12анти-5
-12), 1.87 (дтт, 1H, 2J = 12.8, 3J
= 17 4 Т = 17
______________12син-2эндо 1./, J 12син-4эндо 1./,
12), 2.17 (м, 2H, H-1'), 2.26 (ддд, 1H, 2J = 11.0,
12син-1
HOJi 3
J 4экзо-5 J = 10.8, <^2экзо-1
'^4экзо-6экзо = 1.0, Цжзо-4^ 2.27 ( Д^ Щ
= 2.2, H^-2), 2.42 (м, 1H, H-5),
2.87 (ддд, Ш, 2/ - 10.8, 3/2эндо-1 - 3-4, 4/2эндо-4эндо -
1.7, Нэндо-2), 2.92 (ддд, 1Н, 2/ - 11.0, Хндо-з - 3.1, 4^4эндо-2эндо - 1.7, Нэндо-4), 2.95 (м, ^ 1Н, Н-1), 3.87 (ддд, 1Н, / — 15.2, /бэкзо-5 — 6.7, /бэкзо-4экзо = 1.0, Нэкзо-6), 4.03 (дт, 1Н, 2/ - 15.2, /бэндо-5 - 1.0, /ндо-12анти - 1.0, Нэндо-б), 5.99 (дд, 1Н, 3/1Ы0 -6.8, 4.11 -9 -1.4, Н-11), б.41 (дд, 1Н, 3./9-10 - 9.0, 4.9-ц - 1.4, Н-9),
7.27 (дд, 1Н, 3.10-ц - б.8,3/10-9 - 9.0, Н-10). (1й,5^)-3-Пентил-1,2,3,4,5,6-гексагидро-8Я-
1,5-метанопиридо[1,2-а] [1,5]диазоцин-8-он (10). Получили из 0.2 г (1.1 ммоль) (-)-цитизина 1 и 0.4 мл (3.3 ммоль) амилбромида по методике для 9. Выделили 0.27 г продукта 10 с выходом 98%. [а]2°в --189.8 (СНС13, с 5.0). Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 14.04 (С5'), 22.30 (С4'), 25.95 (С2'), 2б.00 (С12), 28.02 (С5), 29.07 (С3'), 35.49 (С1), 50.05 (Сб), 57.49 (С1'), б0.18 (С4), б0.24 (С2), 104.5б (С11), 11б.3б (С9), 138.б0 (С10), 151.70 (С11а), 1б3.б0 (С8). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., ./Гц): 0.78 (т, 3Н, 3.5.-4. - 7.4, Н-5'), 1.04 (м, 2Н, 3.3.-2. - 7.4, 3.3.-4.
- 7.4 Н-3'), 1.15 (м, 2Н, 3.4.-3. - 7.4, 3/4-5' - 7.4, Н-4'),
1.28 (м, 2Н, 3.2.-а. - 7.4, 3/2-3 - 7.4, Н-2'), 1.78 (дтд,
1Н / - 12.8, .12анти-1 - 3.3, ^12анти-5 - 3.3, /12анти-бэндо - 1.0, Нанти-12) 1.88 (дтт, 1H, / - 12.8, .12син-1
- З.4, .12син-5 - З.4, /2син-2эндо - 1.7, .12
, - 1.7,
/ 12син-4эндо
Нсин-12), 2.21 (м, 2Н, Н-1'), 2.27 (ддд, 1Н, 2/ - 11.0, ^4экзо-5 2.2, /4экзо-бэкзо 1.0, Нэкзо- 4), 2.28 (дд, 1Н, / - 10.7, /2экзо-1 - 2.2, Нэ,
-2), 2.42 (м, 1Н, Н-5), 2.88 (ддд, 1Н, / - 10.7, /2эндо-1 - 3.4, /2эндо-4эндо -1.7, Нэндо-2), 2.93 (ддд, 1Н, 2/ - 11.0, Хндо-з - 3.1, 4.4эндо-2эндо - 1.7, Нэндо-4), 2.95 (м,4 1Н, Н-1), 3.87 (ддд, 1Н, / - 15.2, ./бэкзо-5 - б.7, /5экзо-4экзо - 1.0, Нэкзо-б), 4.03 (дт, 1Н, 2/ - 15.2, 3/бэндо-5 - 1.0, 4/бэндо-12анти - 1.0, Нэндо-б), 5.99 (дд, 1Н, 3/1Ы0 - б.8, 4/11-9 -1.4, Н-11), б.42 (дд, 1Н, 3/9-10 - 9.0, 4/9-ц - 1.4, Н-9), 7.27 (дд, 1Н, 3/10-ц - б.8, ъ/10_9 - 9.0, Н-10).
(1й,5^)-3-Гексил-1,2,3,4,5,6-гексагидро-8Я-1,5-метанопиридо[1,2-а][1,5]диазоцин-8-он (11). Получили из 0.2 г (1.1 ммоль) (-)-цитизина 1 и 0.44 мл (3.2 ммоль) гексилбромида по методике для 9. Выделили 0.28 г продукта 11 с выходом 98%. [а]2°в --188.7 (СНС13, с 4.75). Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 14.02 (Сб'), 22.54 (С5'), 25.98 (С12), 2б.34 (С2'), 2б.49 (С3'), 28.04 (С5), 31.47 (С4'), 35.52 (С1), 50.08 (Сб), 57.49 (С1'), б0.20 (С4), б0.30 (С2), 104.54 (С11), 11б.31 (С9), 138.59 (С10), 151.7б (С11а), 1б3.59 (С8). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., //Гц): 0.80 (т, 3Н, 3/в-5' - 7.4, Н-б'), 1.07 (м, 2Н, 3/3,-2, - 7.4, 3/3'-4' - 7.4, Н-3'), 1.11 (м, 2Н, 3/4,-3, - 7.4, 3/4,-5, - 7.4, Н-4'), 1.17 (м, 2Н, 3/5М' - 7.4, 3/5'-б' - 7.4, Н-5'), 1.27 (м, 2Н, 3/2Ч> - 7.4, 3/2'-3' - 7.4, Н-2'), 1.77 (дтд, 1Н, 2/
- 12.8, /12анти-1 - 3.3, /12анти-5 - 3.3, /12анти-бэндо - 1.0,
Нанти-12), 1.87 (дтт, 1Н, 2/ - 12.8, /12с1шЛ - 3.4,
анти
/12син-5 - 3.4, .1
- 1.7, 4/
12син-2эндо
12син-4 эндо
- 1.7, Нс
12), 2.19 (м, 2Н, Н-1'), 2.25 (ддд, 1Н, 2/ - 11.0,
4), 2.2б (дд, 1Н,
34
/4экзо-5 2.2, /4экзо-бэкзо 1.0, Н:
2/ - 10.7, 3/2экз2о-1 - 2.2, Нэкзо-2), 2.41 (м, 1Н, Н-5),
2.87 (1ДДД, 1H, / - 10.7, .2эндо -1 - 3.4, .2эндо -4эндо -
23
4/4эндо -2эндо2 - 1.7, Нэндо-4), 2.94 (м^ 1Н, Н-1), 3.87
(од^ 1H, / - 15.2, •/бэкзо-5 - б.7, /бэкзо-4экзо - 1.0,
Нэкзо-б), 4.02 (дт, 1Н, 2/ - 15.2, 3/бэндо-5 - 1.0, 4/бэндо-12анти - 1.0, Нэндо-б), 5.98 (дд, 1Н, 3/„-Ю - б.8, 4/11-9 -1.4, Н-11), б.41 (дд, 1Н, 3/9-10 - 9.0, 4/9-„ - 1.4, Н-9),
7.26 (дд, 1Н, 3/10-ц - б.8, 3.Ло-9 - 9.0, Н-10). (1й,5£)-3-Нонил-1,2,3,4,5,6-гексагвдро-8Я-
1,5-метанопиридо[1,2-а] [1,5]диазоцин-8-он (12). Получили из 0.2 г (1.1 ммоль) (-)-цитизина 1 и 0.44 мл (3.2 ммоль) нонилбромида по методике для 9. Выделили 0.27 г продукта 12 с выходом 82%. [а]20с - -141.б (СНС13, с 3.3). Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 14.13 (С9'), 22.бб (С8'), 2б.02 (С12), 2б.44 (С2'), 2б.88 (С3'), 28.0б (С5), 29.25 (С5'), 29.32 (С4'), 29.51 (Сб), 31.87 (С7'), 35.57 (С1), 50.08 (Сб), 57.57 (С1'), б0.25 (С4), б0.35 (С2), 104.44 (С11), 11б.40 (С9), 138.55 (С10), 151.80 (С11а), 1б3.58 (С8). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., //Гц): 0.87 (т, 3Н, 3/9'-8' - 7.4, Н-9'), 1.0б (м, 2Н, 3/3,-2. - 7.4, 3/3'-4 - 7.4, Н-3'), 1.13-128 (м, 12Н, Н-4', Н-5', Н-б', Н-7', Н-8', Н-2'), 1.7б (уш.д, 1Н, 2/ - 12.8, Нанти-12); 1.87 (уш.д, 1Н, 2/ - 12.8, Нсин-12), 2.18 (м, 2Н, Н-1'), 2.24-2.25 (м, 2Н, Нэкзо-2, Нэкзо-4), 2.41 (м, 1Н, Н-5), 2.92 (уш.д, 1Н, 2/- 11.0, Нэндо-4), 2.87 (уш.д, 1Н, 2/ - 10.7, Нэндо-2), 2.93 (м, 1Н, Н-1), 3.88 (дд, 1Н, 2/ - 15.2, /бэкзо-5 - б.7, Нэкзо-б), 4.02 (уш.д, 1Н, 2/ -15.2, Нэндо-б), 5.98 (уш.д, 1Н, 3/ц-10 -б.8, Н-11), б.41 (дд, 1Н, 3/9-10 - 9.0, 4/9-ц - 1.4, Н-9), 7.2б (дд, 1Н, /10-11 - б.8,3/10-9 - 9.0, Н-10).
(1й,55)-3-Пропил-1,2,3,4,5,6-гексагидро-8Я-1,5-метанопиридо[1,2-а][1,5]диазоцин-8-тион (13). К суспензии 0.2 г (0.86 ммоль) Ж-про-пилцитизина 9 в 5 мл толуола добавили 0.5 ммоля реагента Лавессона и кипятили с обратным холодильником до окончания реакции (контроль по ТСХ). Затем реакционную массу упарили, остаток растворили в минимальном количестве воды, нейтрализовали кристаллическим №2С03 и экстрагировали СНС13 (3x20 мл), Органические слои объединили и высушили над №2804. Хлороформ упарили, остаток хроматографировали на 8Ю2 (элюент СбНб:Ме0Н-98:2).
Выделили 0.16 г продукта 13 с выходом 74%. [а]20с - -410.0 (СНС13, с 1.1). Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 11.38 (С3'), 19.58 (С2'), 25.49 (С12), 29.09 (С5), 3б.б3 (С1), 58.49 (Сб), 59.33 (С1'), 59.95 (С4), б0.1б (С2), 113.25 (С11), 133.31 (С10), 133.32 (С9), 154.84 (С11а), 179.33 (С8). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., //Гц): 0.б4 (т, 3Н, 3/3'-2 - 7.4, Н-3'),
1.27 (м, 2Н, 3/2'-3' - 7.4, Н-2'), 1.84 (дтд, 1Н, 2/ - 12.8,
334
/12анти-1 3.3, /12анти-5 3.3, / 12анти-бэндо 1.0, Нанти-12),
1.90 (дтт, 1Н, 2/ - 12.8, 3/12Син-1 - 3.4, /12^-5 - 3.4,
44
/12син-2эндо 1.7, /1
12син-4эндо - 1.7, Hсин-12), 2.17 (м,
2Н, Н-1'), 2.29 (ддд, 1Н, 2/ - 11.0, 3/4экзо-5 - 2.2, 4/4экзо-бэкзо - 1.0, Нэкзо-4), 2.32 (дд, 1Н, 2/ - 10.8, 3/2экзо-1 - 2.2, Нэкзо-2), 2.53 (м, 1Н, Н-5), 2.87 (ддд,
1Н, 2/ - 10.8, 3/
,-1 - 3.4, 4/
2эндо-
2эндо-4эндо
- 1.7, Нэндо-2),
17, Н эндо-2), 2.92 (ддд, 1Н, 2/ - 11.0, /
4эндо -5
- 3.1,
2.9б (ддд, 1Н, 2/ - 11.0, 3/4эндо-5 - 3.1, 4/4эндо-2эндо -1.7, Нэндо-4), 3.07 (м, 1Н, Н-1), 4.2б (ддд, 1Н, 2/ -
1-6.0, 3./бэкзо-5 = 6.7, 4./бэкзо-4экзо = 10, НЭКз0-6), 4.53 (дт,
1H, 2J = 16.0, J
бэндо-5 1.0, ^6эндо-12анти 1.0, Нэндо-6),
6.51 (дд, 1H, 3Jn_w =7.1, 4J11-9 = 1.6, H-11), 7.14 (дд, 1H, 3J10-n = 7.1, 3J10-9 = 8.6, H-10), 7.64 (дд, 1H, 3J9-10 =
8.6, 4J9-11 = 1.6, H-9).
(1й,5£)-3-Пентил-1,2,3,4,5,6-гексагидро-8Я-1,5-метанопиридо[1,2-а][1,5]диазоцин-8-тион
(14). Получили из 0.2 г (0.77 ммоль) Ж-амил-цитизина по методике для 13. Выделили 0.17 г продукта 14 с выходом 80%. [а]20с = -420.0 (CHCl3, с 0.7). Спектр ЯМР 13C (CDCl3, 5 м.д.): 14.02 (C5'), 22.30 (C4'), 25.50 (C12), 25.97 (C2'), 29.11 (C3'), 29.11 (C5), 36.66 (C1), 57.39 (C1'), 58.48 (C6), 60.00 (C4), 60.17 (C2), 113.20 (C11), 133.25 (C10), 133.42 (C9), 154.75 (C11a), 179.49 (C8). Спектр ЯМР 1H (CDCl3, 5 м.д., J/Гц): 0.78 (т, 3H, 3J5.-4. = 7.4, H-5'), 1.02 (м, 2H, 3J3-2' = 7.4, 3J3-4' = 7.4 H-3'), 1.14 (м, 2H, 3J4.-3. = 7.4, 3J4.-5. = 7.4, H-4'), 1.25 (м, 2H, 3J2-r = 7.4, 3J2.-3. = 7.4, H-2'), 1.83 (дтд, 1H, 2J= 12.8, J^-! = 3.3,
•^12анти-5 = 3.3, «^12анти-6эндо = 1.0, HaHra-12X 1.90 (дтт,
IH, J = 12.8, J12oni-1 = 3.4, ^12син-5 = 3.4, ^12син-2эндо =
1.7, ^син^эндо = 1.7, Ис^-12), 2.20 (м, 2H, H-1'), 2.29
(ДДД, 1H, J = 11.0, ^4экзо-5 = 2.2, •Дэкзо-6экзо = 1.0,
HэKзо-4), 2.32 (дд, 1H, 2J = 10.7, = 2.2, H^),
2.53 (м, 1H, H-5), 2.88 (ддд 1H, 2J = 10.7, 3J2w-1 = 3.4, 4J2эндо-4эндо = 1.7, ^^эндо-2), 2.97 (ддд, 1H, 2J =
II.0, ^4эндо-5 = 3.1, «^4эндо-2эндо = 1.7, H^), 3.06 (м, 1H, H-1), 4.26 (ддд, 1H, 2J = 16.0, 3J5экзо-5 = 6.7, 4J5экзо-4экзо = 1.0, ^кзо-6), 4.52 (дт, 1H, 2J = 16.0,
J5эндо-5 1.0, ^6эндо-12анти
1.0, Hэндо-6), 6.49 (дд, 1H, 3J11-10 =7.1, 4J11-9 = 1.6, H-11), 7.13 (дд, 1H, 3J10-11 = 7.1, 3J10-9 = 8.6, H-10), 7.65 (дд, 1H, 3J9-10 = 8.6, 4J9-11 = 1.6, H-9).
(1й,5^)-3-Гексил-1,2,3,4,5,6-гексагидро-8Я-1,5-метанопиридо[1,2-а][1,5]диазоцин-8-тион
(15). Получили из 0.2 г (0.73 ммоль) Ж-гек-силцитизина по методике для 13. Выделили 0.14 г продукта 15 с выходом 66%. [a]20D = -453.0 (CHCl3, с 1.7). Спектр ЯМР 13C (CDCl3, 5 м.д.): 14.05 (C6'), 22.54 (C5'), 25.46 (C12), 26.25 (C2'), 26.51 (C3'), 29.05 (C5), 31.45 (C4'), 36.60 (C1), 57.36 (C1'), 58.48 (C6), 59.97 (C4), 60.13 (C2), 113.25 (C11), 133.30 (C10), 133.32 (C9), 154.80 (C11a), 179.29 (C8). Спектр ЯМР 1H (CDCl3, 5 м.д., J/Гц): 0.81 (т, 3H, 3J6,-5, = 7.4, H-6'), 1.02 (м, 2H, 3J3.-2. = 7.4, 3J3.-4. = 7.4, H-3'), 1.11 (м, 2H, 3J4,-3, = 7.4, 3J4,-5, = 7.4, H-4'), 1.18 (м, 2H, 3J5,-4, = 7.4, 3J5,-6, = 7.4, H-5'), 1.26 (м, 2H, 3J2-1, = 7.4, 3J2-3 = 7.4, H-2'), L84 (дтд, 1H, 2J = 12.8, J^a = 3.3, ^12анти-5 3.3, ^12анти-6эндо 1.0, ^Нанти- 12), 1.90 (дтт, 1H, 2J = 12.8, 3/12син-1 = 3.4, J12син -5 = 3.4, -^12син-
= 1.7, 4J1
2эндо
12син-4эндо = 17, Нсин-12), 2.19 (м, 2Н, Н-1'), 2.29 (ддд, 1Н, 2J = 11.0, J4экзо -5 2.2, ^4экзо-6экзо 1.0, Нэкзо-4), 2.31 (дд, 1Н, 2J = 10.7, 3J2экзо-1 = 2.2, Нэкзо-2), 2.53 (м, 1Н, Н-5), 2.88 (ддд, 1Н, 2J = 10.7,
•Лэндо-1 = 3.4, 4j;
2эндо-4эндо =
1.7, Нэндо-2), 2.96 (ддд, 1Н,
J = 11.0, ^4эндо-5 = 3.1, ^4эндо-2эндо = 1.7, Hэндо-4), 3.08
(м, 1Н, Н-1), 4.26 (ддд, 1Н, 2J = 16.0, ^6экзо-5 = 6.7,
4 J
= 1.0, Нэкзо-6), 4.53 (дт, 1Н, 2J = 16.0,
Уц-ю =7.1, У11-9 = 1.6, Н-11), 7.14 (дд, 1Н, %0-и = 7.1, 3./10-9 = 8.6, Н-10), 7.65 (дд, 1Н, 3./9-10 = 8.6, 4^9-и = 1.6, Н-9).
(1й'5^)-3-Нонил-1'2'3'4'5'6-гексагидро-8Я-1'5-метанопиридо[1,2-а][1,5]диазоцин-8-тион (16). Получили из 0.2 г (0.63 ммоль) М-нонил-цитизина по методике для 13. Выделили 0.13 г продукта 16 с выходом 64%. [а]20с = -374.0 (СНС13, с 1.6). Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5 м.д.): 14.14 (С9'), 22.66 (С8'), 25.47 (С12), 26.31 (С2'), 26.88 (С3'), 29.05 (С5), 29.26 (С5'), 29.29 (С4'), 29.49 (С6'), 31.85 (С7'), 36.61 (С1), 57.41 (С1'), 58.48 (С6), 59.96 (С4), 60.14 (С2), 113.23 (С11), 133.29 (С10), 133.34 (С9), 154.79 (С11а), 179.31 (С8). Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 м.д., У/Гц): 0.87 (т, 3Н, = 7.4, Н-9'), 1.03 (м, 2Н, 3У3.-2. = 7.4, 3У3.-4. = 7.4, Н-3'), 1.13-1.26 (м, 12Н, Н-4', Н-5', Н-6', Н-7', Н-2', Н-8'), 1.83 (дтд, 1Н,
12анти-6эндо
2j = 12.8, ^^2анти-1 = 3.3, ^^2анти-5 = 3.3, J1
1.0, Нанти-12), 1.90 (дтт, 1Н, 2J = 12.8, 3Jl2син-1 = 3.4,
3 4 4
-5 = 3.4, 4J12
, = 1.7, 4Jv.
= 1.7, Нс,
12), 2.19 (м, 2Н, Н-1'), 2.28 (ддд, 1Н, 2J = 11.0, J^
5 = 2.2, <^экзо-6экзо = 1.0, Hэкзо-4), 2.31 (дд, 1H, J =
10.7, = 2.2, Нэкзо-2), 2.53 (м, 1Н, Н-5), 2.88
(ддд, 1Н J = 10.7, ^2эндо-1 = 3.4, -Лэндо-4эндо = 1.7, 2 3 4
Нэндо-2), 2.96 (ддд, 1Н, 2J = 11.0, J
4эндо-5
= 3.1,4J
4эндо-
4
гУ6эндо-5 1.0, J
6эндо-12анти
= 1.0, Нэндо-6), 6.51 (дд, 1Н,
2эндо = 1.7, Изцдо-4), 3.07^ (м, 1H, H-1), 4.26 (ддд, 1H,
1 = 16.0, >^бэкзо-5 = 6.7, |^6экзо-4экзо = 1.0, Иэкзо-6), 4.52 (дт, 1И, 1 = 16.0, 16эндо-5 = 1.0, 16эндо-12анти = 1.0,
Иэндо-6), 6.50 (дд, 1H, 311Ы0 =7.1, 4i11-9 = 1.6, H-11), 7.14 (дд, 1H, 3i10-11 = 7.1, 3i10-9 = 8.6, H-10), 7.65 (дд, 1H, J9-10 = 8.6, J9-11 = 1.6, H-9).
Молекулярный докинг синтезированных соединений в сайты связывания протеазы NS3pro, геликазы NS3, метилтрансферазы NS5 и РНК-зависимой РНК полимеразы RdRp DENV2 проведен с использованием модулей программного комплекса Schrodinger Suites 2018-1 (Schrodinger Release 2018-1: Maestro, Schrodinger, LLC, New York, NY, 2018). Соответствующие перечисленным вирусным белкам PDB коды: 2M9Q, 2BHR, 2P3Q и 5K5M загружены из базы данных RCSB PDB [8], референсные лиганды - PMC, ANP, AdoHCyt и соединение 27 (рис. 1) [9-12].
Для подготовки производных 2-16 и рефе-ренсных лигандов применили модуль 'LigPrep', геометрическая оптимизация силовым полем OPLS3e [13]. Для подготовки протеинов - модули 'Protein Preparation Wizard' [14] и 'Prime' [15-16].
Процедуру докинга 2-16 проводили сначала в режиме 'Glide' (протокол 'Extra Precision') в соответствующие 2M9Q, 2BHR, 2P3Q и 5K5M сайты вкупе с референсными лигандами [17-19], а затем в режиме 'nduced Fit Docking'. После чего «улучшенные» позы 2-16 были подвергнуты оценке MM-GBSA (в Тите') для расчета значений AGbind; на данном этапе оценки применялась модель сольватации VSGB (OPLS3e), все аминокислотные остатки в радиусе 3Á от лигандов рассматривались как «гибкие».
Результаты и их обсуждение
Соединения 2-8 синтезированы по литературным методикам [7]. Производные 9-12 получены кипячением 1 с соответствующими галоидными алкилами в ацетоне в присутствии К2С03 по методу [20]. Последующее тионирование до 13-16 осуществлено действием реагента Лавессона (ЬЯ) в толуоле при 110 °С. Отметим, что соединения 8-12 и 13-16 получены с высокими и количественными выходами (схема). Соединения 9-16 были выделены методом КХ на 8Ю2 и полностью охарактеризованы с помощью ИК и ЯМР спектроскопии, а также элементного анализа.
1п ьШсо оценка способности соединений 2-16 взаимодействовать с белками, регулирующими жизненный цикл ББ№У2, проведена методом молекулярного докинга в 2М9^, 2ВНЯ, 2Р3Р и 5К5М сайты связывания протеазы №3рг°, геликазы N83, метилтрансферазы N85 и РНК-зависимой РНК по-лимеразы ЯЛЯр [8]. Структуры референсных ли-гандов для перечисленных вирусных мишеней:
PMC, ANP, £-аденозил-/-гомоцистеина (AdoHCyt) и соединения 27 - приведены на рис 1.
Способность соединений 2-16 взаимодействовать с активными сайтами перечисленных выше вирусных мишеней оценивали путем сравнения: рассчитанных величин AGbmd с таковой для лиганда сравнения, количества совпадающих взаимодействий с аминокислотами сайта связывания (режим связывания) и способов локации внутри него (сравнение докинг-поз).
В результате выполненных расчетов установлено, что большинство синтезированных соединений демонстрируют умеренную тенденцию к связыванию с 2P3Q активным сайтом метилтрансферазы DENV2. Рассчитанные для них значения AGbind лежат в интервале от -56.94 до -24.70 ккал/моль. В то же время соединение 8 является лидирующим (табл.), превосходя по этому показателю даже ре-ференсный лиганд 2P3Q - AdoHCyt (-56.94 vs -49.03 ккал/моль).
Схема
NH
О 1 (-)-цитизин S 2-5
S 6
О 7,8
R = Н (2), Me (3), All (4), Bn (5); X1 = Н,Н, X2 = S (7); X1 = S, X2 = H,H (8).
"2 _ <
Л _ ,
г2 = 1
пр RHal, К2СР3 t ацетон, 56 °С
LR,
толуол, 110°С
О 9-12 S 13-16
R = Pr (9,13), пентил (10,14), гексил (11,15), нонил (12,16).
ОМе О
НО
.ОН
МеО
AdoHCyt
ОМе Соединение 27
Рис. 1. Соединение 8 и референсные лиганды 2M9Q, 2BHR, 2P3Q и 5K5M сайтов связывания протеазы NS3pro, геликазы NS3, метилтрансферазы NS5 и РНК-зависимой РНК полимеразы RdRp
Таблица
Результаты молекулярного докинга соединения 8 и референсных лигандов в сайты связывания протеазы NS3pro, геликазы NS3, метилтрансферазы NS5 и РНК-зависимой РНК полимеразы RdRp DENV2
Mol ID Водородные связи Иные взаимодействия AGbind (MM-GBSA), ккал/моль
Сайт 2M9Q
PMC ILE97 THR109 THR114 - -79.63
8 GLN88 - -60.96
Сайт 2BHR
ANP LYS199 THR200 LYS201 ARG202 THR397 LYS418 ARG463 солевой мостик: LYS199 LYS201 -42.95
8 - Pi-Cat: LYS201 -30.00
Сайт 2P3Q
AdoHCyt SER56 TRP87 LYS105 HIA110 GLU111 VAL132 ASP146 солевой мостик: ASP146 л-л-стэкинг: HIS110 -49.03
8 LYS105 - -56.94
Сайт 5K5M
Соед. 27 ARG729 THR794 TRP795 LYS800 GLU802 л-катионное: HIS711; л-л-стэкинг: ARG729 -91.63
8 LEU512 - -52.90
А
Рис. 2. Докинг позы соединения 8 в 2BHR активном сайте геликазы NS3 (A) и в 2P3Q активном сайте метилтрансферазы NS5 (В) вируса лихорадки Денге 2.
В то же время результаты докинга метилцити-зин-2-тиона 8 в 2М9^, 2ВНЯ и 5К5М активные сайты основных вирусных белков оказались неудовлетворительными. Согласно данным табл., ни в одном из случаев производное 8 не воспроизвело полностью режим связывания референсных лигандов с 2M9Q, 2ВНЯ и 5К5М сайтами вирусных белков DENV2; совпадения найдены только для двух мишеней: геликазы N83 (это солевой мостик с ЬУ8201) и для метилтрансферазы N85 (это водородная связь с LYS105) (табл., рис. 2А и 2В). Однако, учитывая рассчитанное для 8 значение ЛОЫпа, которое превосходит референсное на 7.91 ккал/моль, можно предположить, что связывание 8 с консервативной аминокислотной последовательностью 2P3Q активного сайта метилтрансферазы (N85) DENV2 реализуется за счет альтерна-
тивных типов нековалентных взаимодействий, например, гидрофобных.
Выводы
На основе хинолизидинового алкалоида (-)-ци-тизина получены новые Ж-алкильные производные, а также их тиоаналоги. Методом молекулярного докинга осуществлена ш зШсо оценка способности новых и полученных ранее соединений взаимодействовать с 2M9Q, 2ВНЯ, 2P3Q и 5К5М активными сайтами вирусных мишеней DENV2 - протеазы №3рг°, геликазы N83, метилтрансферазы N85 и РНК-зависимой РНК полимеразы ЯЛЯр. Показано, что метилцитизин-2-тион 8 превосходит по значению ЛОЫпа 5-аденозил-Ь-гомоцистеин - рефе-ренсный лиганд 2P3Q активного сайта метилтрансферазы N85 DENV2, реализуя, возможно,
инои режим связывания с его ключевой аминокислотной последовательностью.
Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект №18-53-52004 МНТ а.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Kyle J. L., Harris E. Global spread and persistence of dengue // Ann. Rev. Microbiol. 2008. Vol. 62. Pp. 71-92.
2. Sergeeva E. I, Ternovoi V. A, Chausov E. V, Berillo S. A. Imported cases of dengue fever in Russia during 2010-2013 // Asian Pac. J. Trop. Med. 2015. Vol. 8. Pp. 90-93.
3. URL: https://www.who.int/tdr/publications/documents/dengue-diagnosis.pdf
4. Tsypysheva I. P., Koval'skaya A. V., Lobov A. N., Zaru-baev V. V., Karpinskaya L. A., Petrenko I. A., Nikolaeva E. A., Yunusov M. S. Search for compounds with antiviral activity among synthetic (-)-cytisine derivatives // Chem. Nat. Compd. 2013. V. 48. No. 6. Pp. 1042-1046.
5. Fedorova V. A., Kadyrova R. A., Slita A. V., Muryleva A. A. Antiviral activity of amides and carboxamides of quinolizidine alkaloid (-)-cytisine against human influenza virus A(H1N1) and parainfluenza virus type 3 // Nat. Prod. Res. 2019. D0I:10.1080/14786419.2019.1696791.
6. Tsypysheva I., Koval'skaya A., Petrova P., Lobov A., Borisevich S., Tsypyshev D., Fedorova V., Gorbunova E., Galochkina A., Zarubaev V. Diels-Alder Adducts of 3-N-substituted Derivatives of (-)-Cytisine as Influenza A/H1N1 Virus Inhibitors; Stereodifferentiation of antiviral Properties and Preliminary Assessment of Action Mechanism // Tetrahedron, 2019. Vol. 75. Pp. 2933-2943.
7. Koval'skaya A. V., Petrova P. R., Tsypyshev D. O., Lo-bov A. N., Tsypysheva I. P. Thionation of quinolizidine alkaloids and their derivatives via Lawesson's reagent // Nat. Prod. Res. 2021. D0I:10.1080/14786419.2020.1868460.
8. URL: https://www.rcsb.org
9. Powers C. N, Setzer W. N. An In-Silico Investigation of Phy-tochemicals as Antiviral Agents Against Dengue Fever // Comb. Chem. High Throughput Screen. 2016. Vol. 19. No. 7. Pp. 516-536.
10. Luo D., Xu T., Watson R. P., Scherer-Becker D., Sampath A., Jahnke W., Lescar J. Insights into RNA unwinding and ATP hydrolysis by the flavivirus NS3 protein // The EMB0 Journal. 2008. Vol. 27. No. 23. Pp. 3209-3219.
11. Egloff M.-P., Decroly E., Malet H., Selisko B., Benarroch D., Ferron F., Canard B. Structural and Functional Analysis of Methylation and 5'-RNA Sequence Requirements of Short
Capped RNAs by the Methyltransferase Domain of Dengue Virus NS5 // J. Mol. Biol. 2007. Vol. 372. No. 3. Pp. 723-736.
12. Lim S. P., Noble C. G., Seh C. C., Soh T. S., El Sahili A., Chan G. K. Y., Yokokawa F. Potent Allosteric Dengue Virus NS5 Polymerase Inhibitors: Mechanism of Action and Resistance Profiling // PLOS Pathogens. 2016. Vol. 12. No. 8. P.e1005737.
13. Harder E., Damm W., Maple J., Wu C., Reboul M., Xiang J. Y., Wang L., Lupyan D., Dahlgren M. K., Knight J. L., Kaus J. W., Cerutti D., Krilov G., Jorgensen W. L., Abel R., Friesner R. A. OPLS3: a force field providing broad coverage of drug-like small molecules and proteins // J. Chem. Theory Comput. 2016. Vol. 12. Pp. 281-296.
14. Sastry G. M., Adzhigirey M., Day T., Annabhimoju R., Sherman W. Protein and ligand preparation: Parameters, protocols, and influence on virtual screening enrichments // J. Comput. Aid. Mol. Des. 2013. Vol. 27. No. 3. Pp. 221-234.
15. Jacobson M. P., Pincus D. L., Rapp C. S., Day T. J. F., Honig B., Shaw D. E., Friesner R. A. A Hierarchical Approach to All-Atom Protein Loop Prediction // Proteins. 2004. Vol. 55. Pp. 351-367.
16. Jacobson M. P., Friesner R. A., Xiang Z., Honig B. On the Role of Crystal Packing Forces in Determining Protein Sidechain Conformations // J. Mol. Biol. 2002. Vol. 320. Pp. 597-608.
17. Friesner R. A., Murphy R. B., Repasky M. P., Frye L. L., Greenwood J. R., Halgren T. A., Sanschagrin P. C., Mainz D. T. Extra Precision Glide: Docking and Scoring Incorporating a Model of Hydrophobic Enclosure for Pro-tein-Ligand Complexes // J. Med. Chem. 2006. Vol. 49. Pp. 6177-6196.
18. Halgren T. A., Murphy R. B., Friesner R. A., Beard H. S., Frye L. L., Pollard W. T., Banks J. L. Glide: A New Approach for Rapid, Accurate Docking and Scoring. 2. Enrichment Factors in Database Screening // J. Med. Chem. 2004. Vol. 47. Pp. 1750-1759.
19. Friesner R. A., Banks J. L., Murphy R. B., Halgren T. A., Klicic J. J., Mainz D. T., Repasky M. P., Knoll E. H., Shaw D. E., Shelley M., Perry J. K., Francis P., Shenkin P. S. Glide: A New Approach for Rapid, Accurate Docking and Scoring. 1. Method and Assessment of Docking Accuracy // J. Med. Chem. 2004. Vol. 47. Pp. 1739-1749.
20. Przybyl A. K., Kubicki M. A comparative study of dynamic NMR spectroscopy in analysis of selected N-alkyl-, N-acyl-, and halogenated cytisine derivatives // J. Mol. Struct. 2011. Vol. 985, No 2-3. Pp. 157-166.
Поступила в редакцию 11.05.2021 г.
DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2021.2.7
IN SILICO SEARCH FOR POTENTIAL INHIBITORS OF DENGUE VIRUS REPRODUCTION AMONG DERIVATIVES OF THE ALKALOID (-)-CYTISINE
© D. O. Tsypyshev1'2, A. V. Koval'skaya1, I. P. Tsypysheva1*
1Ufa Chemistry Institute, Ufa Federal Research Center of RAS 71 Oktyabrya Avenue, 450054 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.
2Bashkir State University 32 Zaki Validi Street, 450076 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.
Phone: +7 (347) 235 52 88.
*Email: tsipisheva@anrb.ru
The DENV2 virus (Flaviviridae) that causes Dengue fever is an emerging threat to the population of Asia, the Caribbean, Central and South America, and, more recently, Russia. Due to the lack of vaccination and drug therapy, as well as the marked expansion of the Aedes mosquitoes (them being carriers of DENV2) habitable area since 2009, the WHO has been regularly including DENV2 in the list of global viral threats. Therefore, the development of anti-DENV agents for this dangerous disease does not lose its urgency. This article presents the synthesis of a number of new ^-alkylated derivatives of quinolizidine alkaloid (-)-cytisine and their corresponding thio analogues, followed by in silico assessment of their ability to interact with viral proteins that regulate the life cycle of DENV2 - NS3 protease, NS3 helicase, NS5 methyltransferase, and RNA-dependent RNA polymerase. ^-propyl-, -pentyl-, -hexyl-, -nonylcytisine, as well as products of their thionation, were obtained using well-known literature methods with quantitative yields. The ability of the (-)-cytisine's derivatives to interact with viral proteins that regulate the DENV2 life cycle was evaluated by in silico approach - via molecular docking into the 2M9Q, 2BHR, 2P3Q, and 5K5M binding sites of NS3pro protease, NS3 helicase, NS5 methyltransferase, and RNA-dependent RNA polymerase RdRp. As a result of the calculations performed, it was found that methylcytisine-2-thione is the 'hit-compound' with the AGbind value exceeded the same of reference ligand. Despite the fact that methylcytisine-2-thione does not completely reproduce the docking pose of the reference (only the hydrogen bond with LYS105 is registered), it can be assumed that it can inhibit the NS5 methyltransferase activity due to alternative types of interactions with the key amino acids of 2P3Q active site, for example, such as hydrophobic ones.
Keywords: quinolizidine alkaloids, (-)-cytisine, thionation, Dengue virus, molecular docking.
Published in Russian. Do not hesitate to contact us at bulletin_bsu@mail.ru if you need translation of the article.
REFERENCES
1. Kyle J. L., Harris E. Ann. Rev. Microbiol. 2008. Vol. 62. Pp. 71-92.
2. Sergeeva E. I, Ternovoi V. A, Chausov E. V, Berillo S. A. Asian Pac. J. Trop. Med. 2015. Vol. 8. Pp. 90-93.
3. URL: https://www.who.int/tdr/publications/documents/dengue-diagnosis.pdf
4. Tsypysheva I. P., Koval'skaya A. V., Lobov A. N., Zarubaev V. V., Karpinskaya L. A., Petrenko I. A., Nikolaeva E. A., Yunusov M. S. Chem. Nat. Compd. 2013. Vol. 48. No. 6. Pp. 1042-1046.
5. Fedorova V. A., Kadyrova R. A., Slita A. V., Muryleva A. A. Nat. Prod. Res. 2019. D0I:10.1080/14786419.2019.1696791.
6. Tsypysheva I., Koval'skaya A., Petrova P., Lobov A., Borisevich S., Tsypyshev D., Fedorova V., Gorbunova E., Galochkina A., Zarubaev V. Tetrahedron, 2019. Vol. 75. Pp. 2933-2943.
7. Koval'skaya A. V., Petrova P. R., Tsypyshev D. O., Lobov A. N., Tsypysheva I. P. Nat. Prod. Res. 2021. DOI: 10.1080/14786419.20 20.1868460.
8. URL: https://www.rcsb.org
9. Powers C. N, Setzer W. N. Comb. Chem. High Throughput Screen. 2016. Vol. 19. No. 7. Pp. 516-536.
10. Luo D., Xu T., Watson R. P. The EMBO Journal. 2008. Vol. 27. No. 23. Pp. 3209-3219.
11. Egloff M.-P., Decroly E., Malet H., Selisko B., Benarroch D., Ferron F., Canard B. J. Mol. Biol. 2007. Vol. 372. No. 3. Pp. 723-736.
12. Lim S. P., Noble C. G., Seh C. C., Soh T. S., El Sahili A., Chan G. K. Y., Yokokawa F. PLOS Pathogens. 2016. Vol. 12. No. 8. P. e1005737.
13. Harder E., Damm W., Maple J., Wu C., Reboul M., Xiang J. Y., Wang L., Lupyan D., Dahlgren M. K., Knight J. L., Kaus J. W., Cerutti D., Krilov G., Jorgen-sen W. L., Abel R., Friesner R. A. J. Chem. Theory Comput. 2016. Vol. 12. Pp. 281-296.
14. Sastry G. M., Adzhigirey M., Day T., Annabhimoju R., Sherman W. J. Comput. Aid. Mol. Des. 2013. Vol. 27. No. 3. Pp. 221-234.
15. Jacobson M. P., Pincus D. L., Rapp C. S., Day T. J. F., Honig B., Shaw D. E., Friesner R. A. Proteins. 2004. Vol. 55. Pp. 351-367.
16. Jacobson M. P., Friesner R. A., Xiang Z., Honig B. J. Mol. Biol. 2002. Vol. 320. Pp. 597-608.
17. Friesner R. A., Murphy R. B., Repasky M. P., Frye L. L., Greenwood J. R., Halgren T. A., Sanschagrin P. C., Mainz D. T. J. Med. Chem. 2006. Vol. 49. Pp. 6177-6196.
18. Halgren T. A., Murphy R. B., Friesner R. A., Beard H. S., Frye L. L., Pollard W. T., Banks J. L. J. Med. Chem. 2004. Vol. 47. Pp. 1750-1759.
19. Friesner R. A., Banks J. L., Murphy R. B., Halgren T. A., Klicic J. J., Mainz D. T., Repasky M. P., Knoll E. H., Shaw D. E., Shelley M., Perry J. K., Francis P., Shenkin P. S. J. Med. Chem. 2004. Vol. 47. Pp. 1739-1749.
20. Przybyl A. K., Kubicki M. J. Mol. Struct. 2011. Vol. 985, No 2-3. Pp. 157-166.
Received 11.05.2021.
