CC BY
14Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 23 (62). 2010. № 2. С. 270-275.
УДК 547.918:577.112.37:547.757:543:42
МОЛЕКУЛЯРНОЕ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ ТРИТЕРПЕНОВЫХ ГЛИКОЗИДОВ С ТРИПТОФАНОМ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
Яковишин Л.А.1, Гришковец В.И.2, Епишина Н.В.1, Куртаметов И.С. 3
1 Севастопольский национальный технический университет, Севастополь, Украина
2 Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь, Украина
3 Севастопольская городская государственная инспекция по контролю качества
лекарственных средств, Севастополь, Украина
E-mail: [email protected]
Впервые методом УФ-спектроскопии исследовано молекулярное комплексообразование триптофана с 3-О-а-£-рамнопиранозил-(1^2)-О-а-£-арабинопиранозидом хедерагенина (а-хедерином) и его 28-О-а-£-рамнопиранозил-(1 ^4)-О-Р-Г>-глюкопиранозил-(1 ^6)-О-Р-,0-глюкопиранозиловым эфиром (хедерасапонином С) в водных растворах. Установлено, что гликозиды образуют комплексы с триптофаном состава 1:1. Сделан вывод о влиянии строения гликозидов и триптофана на процесс комплексообразования.
Ключевые слова: тритерпеновые гликозиды, а-хедерин, хедерасапонин С, триптофан, молекулярный комплекс, УФ-спектроскопия.
ВВЕДЕНИЕ
Одним из возможных способов снижения терапевтических доз лекарственных веществ, повышения растворимости в воде и расширения спектра биологической активности является их клатрирование растительными гликозидами [1, 2]. Поэтому в последние годы значительно возрос интерес к изучению молекулярных комплексов сапонинов. В частности, были получены комплексы сапонинов с аминокислотами, как соединениями с высокой биологической активностью. Некоторые из аминокислот являются индивидуальными лекарственными веществами.
Недавно установлено комплексообразование тритерпенового гликозида а-хедерина (3-О-а-Х-рамнопиранозил-(1^2)-О-а-Х-арабинопиранозид хедерагенина, гликозид 1, рис. 1) с Gly, Ala, Val, Asp, Asn и His на основе ИК-спектроскопии [3, 4]. Масс-спектрометрически с ионизацией электрораспылением рассмотрено комплексообразование ароматических аминокислот с гликозидом 1 и его 28-О-а-Х-рамнопиранозил-(1 ^4)-О-Р-^-глюкопиранозил-( 1 ^6)-О-Р-,0-глюкопиранозиловым эфиром (хедерасапонин С, гликозид 2, рис .1) [5]. Гликозиды 1 и 2 входят в состав лекарственных препаратов «Проспан», «Геделикс», «Пектолван плющ», «Бронхипрет», «Бронхиал плюс с плющом, мальвой и витамином С» и других, содержащих экстракт листьев плюща обыкновенного Hedera helix L. [6-10].
Синтезированы комплексы аминокислот со стероидными агликонами неотигогенином и гитогенином, а также их гликозидами. Наиболее устойчивые
комплексы образует Ala, что было установлено методом времяпролетной плазменно-десорбционной масс-спектрометрии с ионизацией осколками деления 252Cf [11, 12]. Однако Trp не образует комплексов с биозидом и триозидом неотигогенина, но дает их с биозидом гитогенина (петуниозидом D).
Получены комплексы сердечных гликозидов дигоксина и К-строфантина-Р с аминокислотами и тройные комплексы, содержащие дополнительно катионы Ca2+ и Mg2+ [13]. Соединения были охарактеризованы методами ЯМР- и УФ-спектроскопии. Показано, что комплекс дигоксина с Asn имеет наибольшую прочность среди бинарных комплексов. Константа устойчивости комплекса Trp с строфантином меньше в 5.5 раза, а с дигоксином - в 2.2 раза.
Исследование комплексообразования Trp с гликозидами 1 и 2 в водном растворе ранее не проводилось.
OH
HO
Рис. 1. Строение компонентов молекулярных комплексов (гликозид 1: Я=Н; гликозид 2: R=^pGlc/>-(6^1)-pGlc/>-(4^1)-aRha/>).
O
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Гликозиды 1 и 2 выделяли из листьев плющей Hederá taurica Carr. и Hederá canariensis Willd. и подтверждали их строение по методикам, приведенным в работах [14, 15].
Комплексы получали путем смешивания водных растворов Trp и гликозидов 1 и 2. Полученные смеси выдерживали при комнатной температуре (20-22 °С) в течение 40 мин при постоянном перемешивании.
УФ-спектры получены при комнатной температуре (20-22 °С) на спектрофотометре Unico UV-Vis 4802 (США) в кварцевых кюветах (l = 1 см). Для составления изомолярной серии использовали 10-4 М растворы гликозидов и Trp. УФ-спектры приведены на рис. 2 и 3, изомолярные кривые - на рис. 4.
РЕЗУЛЬТАТЫ И обсуждение
Наличие межмолекулярных взаимодействий между триптофаном и гликозидами 1 и 2 установлено на основе УФ-спектроскопии. Нами показано, что
при увеличивающейся концентрации гликозидов 1 и 2 и постоянной концентрации Тгр (10-4 М) наблюдается повышение оптической плотности растворов -гиперхромный эффект (см. рис. 2 и 3). Для серии растворов, содержащих гликозид 2 и Тгр, также отмечен слабый батахромный сдвиг, в результате которого Хтах растворов увеличивается с 278 (10-4 М раствор Тгр) до 281 нм (раствор, содержащий 10-4 М Тгр и 10-3 М гликозида 2).
X, нм
Рис. 2. УФ-спектры растворов Trp (10-4 М = const) при различных концентрациях гликозида 1: 0 М (кривая 1), 0.50-10-4 М (2), 10-4 М (3), 0.25-10-3 М (4), 0.50-10-3 М (5) и 0.75-10-3 М (6).
Состав комплексов определен методом изомолярных серий [16]. Для комплекса-гликозида 1 с Trp получено молярное отношение 0.81 (рис. 4), что соответствует комплексу состава 1:1 (рис. 1). Для комплекса гликозида 2 и Trp получено молярное отношение « 0.84 (рис. 4). Таким образом, состав комплекса равен 1:1 (рис. 1). Образование комплексов аналогичного состава между Trp и гликозидами 1 и 2 было недавно подтверждено масс-спектрометрически с ионизацией электрораспылением [5].
Аминокислоты в растворах и твердом виде преимущественно существуют в цвиттер-ионной форме ЯСН(КИ3+)СОО-. Ранее было установлено, что комплексообразование аминокислот с макроциклическими лигандами происходит посредством группы NH3 [17]. На основе ИК-спектроскопии было показано, что в
межмолекулярном взаимодействии в основном участвуют карбоксильная группа агликона хедерагенина гликозида 1 и цвиттер-ион аминокислот [3, 4].
к, нм
Рис. 3. УФ-спектры растворов Trp (10-4 М = const) при различных концентрациях гликозида 2: 0 М (кривая 1), 0.50-10-4 М (2), 10-4 М (з), 0.50-10-3 М (4), 0.75-10-3 М (5) и 10-3 М (6).
Рис. 4. Зависимость оптической плотности А от соотношения компонентов изомолярной серии при X = 278 нм: с(гликозида 1 и 2) = 10-4 М, с(Тгр) = 10-4 М.
С учетом вышесказанного, можно предположить, что группа КИ3+ цвиттер-ионной формы аминокислоты образует водородную связь с группой СО карбоксила гликозида 1. Гликозид 2 связывается с КИ3+ триптофана посредством водородных связей с ОН-группами моносахаридных остатков. Возможно, что связывание также происходит за счет взаимодействия КИ-группы индольного кольца Тгр с ОН-
группами углеводных частей гликозидов и гидрофобных взаимодействий
индольного кольца аминокислоты с неполярным агликоном гликозидов.
ВЫВОДЫ
1. Впервые получены молекулярные комплексы тритерпеновых гликозидов с ароматической аминокислотой Trp в водных растворах.
2. Mетодом изомолярных серий установлено, что Trp формирует комплексы с гликозидами состава 1:1.
3. Показано, что межмолекулярное взаимодействие сопровождается гиперхромным эффектом, а в случае бисдесмозидного гликозида - еще и слабым батахромным сдвигом.
4. Сделано предположение об участии группы NH3 аминокислоты в связывании с гликозидами.
Список литературы
1. Толстикова Т.Г. На пути к низкодозным лекарствам / Т.Г. Толстикова, А.Г. Толстиков, Г.А. Толстиков // Вестник РАН. - 2007. - Т. 77, № 10. - С. 8б7-874.
2. Солодка: Биоразнообразие, химия, применение в медицине / [Г.А. Толстиков, Л.А. Балтина, В.П. Гранкина и др.]. - Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2007. - 311 с.
3. Комплексообразование тритерпенового гликозида a-хедерина с гидрофильными протеиногенными аминокислотами / Л.А. Яковишин, В.И. Гришковец, MA. Рубинсон [и др.] // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Сер. «Биология, химия». - 2009. - Т. 22, № 1. - С. 208-213.
4. Яковшин Л.О. Mолекулярнi комплекси тритерпенового глжозиду a-хедерину з ал1фатичними протешогенними амшокислотами / Л.О. Яковшин, MA. Рубшсон // Ukr. Bioorgan. Acta. - 2009. -Т. 7, № 1. - С. 32-35.
5. Mатериалы X Mеждунар. семинара по магнитному резонансу (спектроскопия, томография и экология), 2-7 мар. 2010 г., Ростов-на-Дону. - Ростов-на-Дону: Рос. фонд фунд. исслед. - 2010. - С. 30.
6. Яковишин Л.А. Комплекс тритерпеновых гликозидов лекарственного препарата Hedelix® / Л.А. Яковишин, В.И. Гришковец // Химия природ. соедин. - 2003. - № 5. - С. 417-418.
7. Исследование тритерпеновых гликозидов лекарственного препарата проспан® / Л. А. Яковишин, MA. Вожжова, А.Л. Кузнецова [и др.] // Журн. орг. и фарм. химии. - 2005. - Т. 3, №. 1. - С. 57-59.
8. Визначення тритерпенових глiкозидiв у препарата «Геделжс» за допомогою тонкошаровоï хроматографи / Л.О. Яковшин, Г. Л. Кузнецова, MA. Рубшсон [и др.] // Фармац. журн. - 200б. -№ б. - С. б2-б5.
9. Зузук БМ. Плющ вьющийся Hedera helix L. / Б.M. Зузук, Р.В. Куцик, Л.И. Зузук // Провизор. -2003. - № 12. - С. 13-14.
10. Актуальные вопросы теоретической и прикладной биофизики, физики и химии. БФФХ - 2010: матер. VI Mеждунар. науч.-техн. конф., 2б-30 апр. 2010 г., Севастополь. Т. 1 / M-во образования и науки Украины, Севастоп. нац. тех. ун-т [и др.] - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2010. - С. 34б-348.
11. Взаeмодiя стероïдних глжозидш з амшокислотами: дослвдження методом плазменно-десорбцiйноï мас-спектрометрп / В.В. Пилипенко, С.О. Аксьонов, ОЖ. Калшкевич [та ш] // Biopolym. Cell. -2000. - Т. 1б, № 3. - С. 212-219.
12. 252Cf Plasma desorption mass spectrometric study of interactions of steroid glycosides with amino acids / V.V. Pilipenko, L.F. Sukhodub, S.A. Aksyonov [et al.] // Rapid Commun. Mass Spectrom. - 2000. -Vol. 14. - P. 819-823.
13. Комплексообразование сердечных гликозидов с аминокислотами и щелочноземельными металлами / Н.А. Горчакова, Т.Г. Самарская, В.А. Самарский [и др.] // Фармакол. и токсикол. -1992. - № 27. - С. 10б-109.
14. Шашков А.С. Тритерпеновые гликозиды Hederá taurica I. Строение таурозида Е из листьев Hederá taurica / А.С. Шашков, В.И. Гришковец, А.А. Лолойко [и др.] // Химия природ. соедин. - 1987. -№ 3. - С. 363-366.
15. Тритерпеновые гликозиды Hedera canariensis I. Строение гликозидов L-A, L-B1, L-B2, L-C, L-D, L-E1, L-G1, L-G2, L-G3, L-G4, L-H1, L-H2 и L-I1 из листьев Hedera canariensis / В.И. Гришковец, Д.Ю. Сидоров, Л.А. Яковишин [и др.] // Химия природ. соедин. - 1996. - № 3. - С. 377-383.
16. Булатов М.И. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа / М.И. Булатов, И.П. Калинкин. - [5-е изд.]. - Л.: Химия, 1986. - 432 с.
17. Куликов О.В. Термодинамика образования молекулярных комплексов в водных растворах аминокислот, пептидов, нуклеиновых оснований и макроциклических соединений: автореф. дис. на соиск. уч. степени докт. хим. наук: спец. 02.00.04 «Физическая химия» / О.В. Куликов. -Иваново, 2005. - 36 с.
Яковшин Л.О. Молекулярне комплексоутворення тритерпенових глiкозидiв з триптофаном у водних розчинах / Л.О. Яковшин, В.1 Гришковець, Н.В. бшшина [та ш.] // Вчеш записки Тавршського нацюнального ушверситету iм. В.1. Вернадського. Серш „Бюлогш, хiмiя". - 2010. -Т. 23 (62). - № 2. - С. 270-275.
Уперше методом УФ-спектроскопи дослвджено молекулярне комплексоутворення триптофану з 3-О-а-£-рамношранозил-(1^2)-О-а-£-арабшошранозидом хедерагетну (а-хедерином) та його 28-О-а-/,-рамнотранозил-(1^4)-О-Р-Г>-глюкошранозил-(1^6)-О-Р-Г>-глюкошранозиловь1м естером
(хедерасапошном С) у водних розчинах. Встановлено, що глжозиди утворюють комплекси з триптофаном складу 1:1. Зроблено висновок про вплив будови глжозидгв та триптофану на процес комплексоутворення.
Ключовi слова тритерпенж глжозиди, а-хедерин, хедерасапонш С, триптофан, молекулярний комплекс, УФ-спектроскотя.
Yakovishin L.A. Molecular complexation of the triterpene glycosides with tryptophan in water solutions
/ L.A. Yakovishin, V.I Grishkovets, N.V. Epishina [et al.] // Scientific Notes of Taurida V.Vernadsky
National University. - Series: Biology, chemistry. - 2010. - V.23 (62). - № 2. - P. 270-275.
For the first time by UV-spectroscopy the molecular complexation of tryptophan with hederagenin 3-O-a-L-
rhamnopyranosyl-(1^2)-O-a-L-arabinopyranoside (a-hederin) and its 28-0-a-L-rhamnopyranosyl-(1^4)-0-
P-D-glucopyranosyl-(1^6)-0-P-D-glucopyranosyl ester (hederasaponin C) in water solutions was
investigated. The glycosides form complexes with tryptophan in 1:1 molar proportion. It was concluded about
the impact of the structure of glycosides and tryptophan on the process of complexation.
Keywords: triterpene glycosides, a-hederin, hederasaponin C, tryptophan, molecular complex, UV-
spectroscopy.
Поступила в редакцию 18.05.2010 г.
