Производные смоляных кислот: фунгицидные свойства и прогнозирование спектра биологической активности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Поиск биологически активных веществ, обладающих противовирусным, противоопухолевым и антимикробным действием, среди компонентов растительного сырья, а также продуктов их химической модификации ведется многие годы. К таким объектам относятся трициклические дитерпеноиды – экстрактивные вещества древесины абиетанового и пимаранового типа (смоляные кислоты). Присутствие в структуре смоляных кислот двух реакционных центров (двойные связи и карбоксильная группа) открывает широкие возможности для синтеза большого количества полезных соединений на их основе. Одним из перспективных направлений исследования смоляных кислот и их производных является оценка фунгицидных свойств с целью введения их в состав в качестве добавок и нанесения защитных пленок для повышения стойкости композиционных строительных материалов против агрессивного воздействия микроорганизмов. В настоящей работе проведена оценка фунгицидной активности синтезированных нами N-фенилимида малеопимаровой кислоты и его полифторалкиловых эфиров на клетках мицелиальных грибов Aspergillus niger, Alternaria alternata и Penicillium sp. по скорости колониеобразования и роста. Выполнен сравнительный анализ биологической активности смоляных кислот и их производных in silico. Согласно прогнозированию AntiBag Pred выявлено, что для исследуемых соединений с максимальными значениями вероятностей наличия и отсутствия каждого вида активности характерно проявление антибактериальной активности по отношению к штаммам грамположительных бактерий. Результаты прогностической модели согласуются с ранее полученными экспериментальными данными. Данные, полученные с помощью AntiFun Pred и связанные с расчетом фунгицидной активности, не нашли подтверждения in vitro.

Об авторах

А. С. Цырульникова

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; Научно-исследовательский институт синтетического каучука им. академика С.В. Лебедева

Email: London2295@yandex.ru

Л. М. Попова

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; Научно-исследовательский институт синтетического каучука им. академика С.В. Лебедева; Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна

Email: Lorapopova@mail.ru

О. Б. Иванченко

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: obivanchenko@yandex.ru

Х. Сюй

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: xuhuawei666@mail.ru

Е. И. Почкаева

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: pochkaeva_ei@spbstu.ru

С. В. Вершилов

Научно-исследовательский институт синтетического каучука им. академика С.В. Лебедева

Email: svershilov@mail.ru

Список литературы

  1. Yadav B.K., Gidwani B., Vyas A. Rosin: recent advances and potential applications innovel drug delivery system // Journal of Bioactive and Compatible Polymers. 2016. Vol. 31, no. 2. P. 111–126. doi: 10.1177/0883911515601867.
  2. Толстиков Г.А., Толстикова Т.Г., Шульц Э.Э., Толстиков С.Е., Хвостов М.В. Смоляные кислоты хвойных России. Химия, фармакология. Новосибирск: Гео, 2011. 395 с.
  3. Rosu L., Mustata F., Varganici C.-D., Rosu D., Rusu T., Rosca I. Thermal behaviour and fungi resistance of composites based on wood and natural and synthetic epoxy resins cured with maleopimaric acid // Polymer Degradation and Stability. 2019. Vol. 160. P. 148–161. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2018.12.022.
  4. Wang J., Chen Y.P., Yao K., Wilbon P.A., Zhang W., Ren L., et al. Robust antimicrobial compounds and polymers derived from natural resin acids // Chemical Communications. 2012. Vol. 48, no. 6. P. 916–918. doi: 10.1039/C1CC16432E.
  5. Berger M., Roller A., Maulide N. Synthesis and antimicrobial evaluation of novel analogues of dehydroabietic acid prepared by C-H-Activation // European Journal of Medicinal Chemistry. 2017. Vol. 126. P. 937–943. doi: 10.1016/j.ejmech.2016.12.012.
  6. Fonseca T., Gigante B., Marques M.M., Gilchrist T.L., de Clercq E. Synthesis and antiviral evaluation of benzimidazoles, quinoxalines and indoles from dehydroabietic acid // Bioorganic & Medicinal Chemistry. 2004. Vol. 12, no. 1. P. 103–112. doi: 10.1016/j.bmc.2003.10.013.
  7. Sadashiva M.P., Gowda R., Wu X., Inamdar G.S., Kuzu O.F., Rangappa K.S., et al. A non-cytotoxic N-dehydroabietylamine derivative with potent antimalarial activity // Experimental Parasitology. 2015. Vol. 155. P. 68–73. doi: 10.1016/j.exppara.2015.05.002.
  8. Chen N., Duan W., Lin G., Liu L., Zhang R., Li D. Synthesis and antifungal activity of dehydroabietic acidbased 1,3,4-thiadiazole-thiazolidinone compounds // Molecular Diversity. 2016. Vol. 20, no. 4. P. 897–905. doi: 10.1007/s11030-016-9691-x.
  9. Pertino M.W., Vega C., Rolón M., Coronel C., de Arias A.R., Schmeda-Hirschmann G. Antiprotozoal activity of triazole derivatives of dehydroabietic acid and oleanolic acid // Molecules. 2017. Vol. 22, no. 3. P. 369. doi: 10.3390/molecules22030369.
  10. Ganewatta M.S., Chen Y.P., Wang J., Zhou J., Ebalunode J., Nagarkatti M., et al. Bio-inspired resin acid-derived materials as anti-bacterial resistance agents with unexpected activities // Chemical Science. 2014. Vol. 5, no. 5. P. 2011–2016. doi: 10.1039/c4sc00034j.
  11. Popova L., Ivanchenko O., Pochkaeva E., Klotchenko S., Plotnikova M., Tsyrulnikova A., et al. Rosin derivatives as a platform for the antiviral drug design // Molecules. 2021. Vol. 26, no. 13. P. 3836. doi: 10.3390/molecules26133836.
  12. Попова Л.М., Иванченко О.Б., Анисимова А.О., Вершилов С.В., Цырульникова А.С. Экологические аспекты и перспективы использования 12-бром и 12-сульфодегидроабиетиновой кислот и их калиевых солей // Экологическая химия. 2020. Т. 29. N 6. С. 331–337. EDN: KBIXHA.
  13. Junier P., Joseph E. Microbial biotechnology approaches to mitigating the deterioration of construction and heritage materials // Microbial Biotechnology. 2017. Vol. 10, no. 5. P. 1145–1148. doi: 10.1111/1751-7915.12795.
  14. Козлов А.В., Куликова А.Х., Уромова И.П. Продукты выщелачивания в бактериальной системе «порода-культура» при биохимической деградации силикатными бактериями диатомита, цеолита и бентонита // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2017. Т. 19. N 2. С. 281–288. EDN: ZFHZWZ.
  15. Popova L., Ivanchenko O., Njanikova G., Vershilov S., Suchilova V., Gaurav B. Perfluorosubstituted derivatives of 1,3-diazine and 1,2,4-triazole as a means of protecting industrial structures from microbiologically induced corrosion // Proceedings of EECE 2020. Energy, Environmental and Construction Engineering / eds N. Vatin, A. Borodinecs, B. Teltayev. Cham: Springer, 2021. Vol. 150. P. 47–54. doi: 10.1007/978-3-030-72404-7_5.
  16. Попова Л.М., Иванова В.А., Вершилов С.В. Синтез N-фенилимидов полифторалкиловых эфиров малеопимаровой кислоты // Химия растительного сырья. 2019. N 2. С. 205–211. doi: 10.14258/jcprm.2019023999. EDN: YPAZYP.
  17. Li Q., Wu L., Hao J., Luo L., Cao Y., Li J. Biofumigation on post-harvest diseases of fruits using a new volatile-producing fungus of Ceratocystis fimbriata // PLoS ONE. 2015. Vol. 10, no. 7. P. e0132009. doi: 10.1371/journal.pone.0132009.
  18. Пройков В.В., Филимонов Д.А., Глориозова Т.А., Лагунин А.А., Дружиловский Д.С., Рудик А.В.. Компьютерный прогноз спектров биологической активности органический соединений: возможности и ограничения // Известия Академии наук. Серия химическая. 2019. N 12. C. 2143–2154. EDN: YQLMTT.
  19. Daina A., Michielin O., Zoete V. SwissADME: a free web tool to evaluate pharmacokinetics, drug-likeness and medicinal chemistry friendliness of small molecules // Scientific Reports. 2017. Vol. 7, no. 1. P. 42717. doi: 10.1038/srep42717.
  20. Токач Е.Ю., Рубанов Ю.К., Василенко М.И., Гончарова Е.Н. К решению вопроса о создании строительных композиционных материалов с высокой активной защитой от микробиологического воздействия // Фундаментальные и прикладные аспекты современных эколого-биологических исследований / Н.М. Фатеева, П.А. Карпенко, А.П. Шутко, Киялбаев А.К., Кравченко М.Ф., Тумаев Е.Н.. Одесса: Изд-во ИП С.В. Куприенко, 2015. С. 8–43. EDN: TTZKJH.
  21. Liu W., Xu X., Wu X., Yang Q., Luo Y., Christie P. Decomposition of silicate minerals by Bacillus mucilaginosus in liquid culture // Environmental Geochemistry and Health. 2006. Vol. 28, no. 1-2. P. 133–140. doi: 10.1007/s10653-005-9022-0.
  22. Emerson D. The role of iron-oxidizing bacteria in biocorrosion: a review // Biofouling. 2018. Vol. 34, no. 9. P. 989–1000. doi: 10.1080/08927014.2018.1526281.
  23. Ерофеев В.Т., Богатов А.Д., Богатова С.Н., Казначеев С.В., Смирнов В.Ф. Влияние эксплуатационной среды на биостойкость строительных композитов // Инженерно-строительный журнал. 2012. N 7. С. 23–31. EDN: PHGQPF.
  24. Xu L., Tao N., Yang W., Jing G. Cinnamaldehyde damaged the cell membrane of Alternaria alternata and induced the degradation of mycotoxins in vivo // Industrial Crops and Products. 2018. Vol. 112. P. 427–433. doi: 10.1016/j.indcrop.2017.12.038.
  25. Aranda F.J., Villalaı́n J. The interaction of abietic acid with phospholipid membranes // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes. 1997. Vol. 1327, no. 2. P. 171–180. doi: 10.1016/s0005-2736(97)00054-0.
  26. Tao P., Wu C., Hao J., Gao Y., He X., Li J., et al. Antifungal application of rosin derivatives from renewable pine resin in crop protection // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2020. Vol. 68, no. 14. P. 4144–4154. doi: 10.1021/acs.jafc.0c00562.
  27. Onoda Y., Magaribuchi T., Tamaki H. Effects of 12-sulfodehydroabietic acid monosodium salt (TA-2711), a new anti-ulcer agent, on gastric secretion and experimental ulcers in rats // Japanese Journal of Pharmacology. 1989. Vol. 51, no. 1. P. 65–73. doi: 10.1254/jjp.51.65.
  28. Xu Q.A., Madden T.L. Ecabet sodium // Analytical methods for therapeutic drug monitoring and toxicology. Hoboken: John Wiley & Sons, 2011. P. 183−207. doi: 10.1002/9780470909799.ch5.
  29. Yao G., Ye M., Huang R., Li Y., Zhu Y., Pan Y., et al. Synthesis and antitumor activity evaluation of maleopimaric acid N-aryl imide atropisomers // Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 2013. Vol. 23, no. 24. P. 6755–6758. doi: 10.1016/j.bmcl.2013.10.028.
  30. Pogodin P.V., Lagunin A.A., Rudik A.V., Druzhilovskiy D.S., Filimonov D.A., Poroikov V.V. AntiBac-Pred: a web application for predicting antibacterial activity of chemical compounds // Journal of Chemical Information and Modeling. 2019. Vol. 59, no. 11. P. 4513–4518. doi: 10.1021/acs.jcim.9b00436.
  31. Urzúa A., Rezende M.С., Mascayano C., Vásquez L. A structure-activity study of antibacterial diterpenoids // Molecules. 2008. Vol. 13, no. 4. P. 882–891. doi: 10.3390/molecules13040822.
  32. Söderberg T.A., Holm S., Gref R., Hallmans G. Antibacterial effects of zinc oxide, rosin, and resin acids with special reference to their interactions. Scandinavian // Journal of Plastic and Reconstructive Surgery and Hand Surgery. 1991. Vol. 25, no. 1. P. 19–24. doi: 10.3109/02844319109034918.
  33. Savluchinske Feio S., Gigante B., Carlos Roseiro J., Marcelo-Curto M.J. Antimicrobial activity of diterpene resin acid derivatives // Journal of Microbiological Methods. 1999. Vol. 35, no. 3. P. 201–206. doi: 10.1016/s0167-7012(98)00117-1.
  34. Попова Л.М., Иванченко О.Б., Сюй Х., Цырульникова А.С., Касьянова Е.А., Гинак А.И. Оценка антимикробных свойств N-фенилимидов полифторалкиловых эфиров малеопимаровой кислоты // Бутлеровские сообщения. 2022. T. 71. N 8. С. 67–78. doi: 10.37952/ROI-jbc-01/22-71-8-67. EDN: KTOBKT.
  35. Fukui H., Koshimizu K., Egawa H. A new diterpene with antimicrobial activity from Chamaecyparis pisifera endle // Agricultural and Biological Chemistry. 1978. Vol. 42, no. 7. P. 1419–1423. doi: 10.1271/bbb1961.42.1419.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».