MEOTA-BTZ deriváty inhibujú amyloidnú agregáciu lyzozýmu v závislosti od dĺžky linkera

Authors: Miroslav Gančár 1    Zuzana Bednáriková 1    Kiet Ho 2    Hoang Linh Nguyen 2    Thai Quoc Nguyen 2,3    Mai Suan Li 4    Zuzana Gažová 1   
1 Ústav experimentálnej fyziky, Slovenská akadémia vied, Košice, Slovensko    2 Inštitút počítačovej vedy a technológie, Quang Trung Software City, Tan Chanh Hiep Ward, obvod 12, mesto Ho Chi Minh, Vietnam    3 Divízia teoretickej fyziky, Univerzita Dong Thap, Ulica Pham Huu Lau č. 783, obvod 6, mesto Cao Lanh, Dong Thap, Vietnam    4 Inštitút fyziky, Poľská akadémia vied, Ul. Lotnikow 32/46, 02-668 Varšava, Poľsko   
Year: 2018
Section: Biophysics, mathematical modeling, biostatistics
Abstract No.: 1729
ISBN: 978-80-972360-2-1

Tvorba a hromadenie amyloidných agregátov je jedným zo sprievodných javov amyloidóz, medzi ktoré patrí Alzheimerova a Parkinsonova choroba, či non-neuropatická lyzozýmová systémová amyloidóza. Amyloidózy sú v súčasnosti neliečiteľné a incidencia Alzheimerovej choroby, najčastejšej formy demencie, dosiahla v roku 2016 úroveň 47 miliónov postihnutých [1]. Počet pacientov má pritom narastať odhadom až o takmer 10 miliónov ročne. V dnešnej dobe je teda prístup k liečbe týchto ochorení prevažne symptomatický a zameraný na dočasné zlepšenie kvality života. Preto je kladený veľký dôraz na štúdium týchto ochorení a vývoj stratégií na ich úspešnú liečbu.

Jedným zo sľubných prístupov k problematike amyloidóz je inhibícia amyloidnej agregácie poly/peptidov alebo odstránenie nerozpustných amyloidných fibríl z postihnutých tkanív. Podľa dostupných štúdií majú malé molekuly veľký potenciál interferovať s amyloidnou fibrilizáciou poly/peptidov [2, 3]. Medzi tri dôležité črty molekúl schopných inhibovať amyloidnú agregáciu patrí: prítomnosť aromatických cyklov, pozícia bočných skupín na aromátoch, a tiež dĺžka a flexibilita linkera spájajúceho funkčné skupiny [4]. V našej štúdii sme sa zamerali na malé organické molekuly, konkrétne na takrín-benzotiazolové (MEOTA-BTZ) deriváty. Ide o heterodiméry odvodené od štruktúr 7-metoxytakrínu a 2-amínobenzotiazolu prepojených pomocou alkylamínového linkera.

Za pomoci in vitro a in silico metód sme skúmali schopnosť študovaných látok významným spôsobom inhibovať amyloidnú agregáciu lyzozýmu z vaječného bielka (HEWL). Vplyv látok bol kvantifikovaný pomocou viazania tioflavínu T (ThT). Inhibičný efekt bol pozorovaný u všetkých látok s IC50 hodnotami v mikromolárnej oblasti, efektivita látok sa však líšila v závislosti od dĺžky linkera. Namerané údaje korelujú so snímkami z atómovej silovej mikroskopie. Najefektívnejší derivát obsahuje najdlhší, osem uhlíkov dlhý linker. Tieto pozorovania boli podporené in silico výpočtami, ktoré poukazujú na priamu závislosť medzi voľnou väzbovou energiou derivátov a dĺžkou linkera. MEOTA-BTZ deriváty presvedčivo demonštrovali schopnosť inhibovať amyloidnú agregáciu HEWL pri tolerovateľnej cytotoxicite.

Práca bola podporená grantmi VEGA 2/0145/17, APVV SK-CN-2015-0023, Poľským NCN grantom č. 2015/19/B/ST4/02721 a Oddelením vedy a technológie v meste Ho Chi Minh, Vietnam. Heterodiméry pre experimenty dodali J. Korábečný a E. Nepovimová.
[1] Prince et al., World Alzheimer report 2016: improving healthcare for people living with dementia: coverage, quality and costs now and in the future, (2016), London, UK.
[2] K. Simone Tranches Dias, C. Viegas, Current neuropharmacology, (2014), 12.3: 239-255.
[3] Z. Gazova et al., Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Basis of Disease, (2017), 1863.2: 607-619.
[4] A. A. Reinke, J. E. Gestwicki, Chemical biology & drug design, (2007), 70.3: 206-215.