Analiza interakcija butirilkolinesteraze s novim inhibitorima i reaktivatorima – AnalyseBChE

Voditelj projekta: Zrinka Kovarik

Suradnici na projektu:

Anita Bosak, Tena Čadež, Maja Katalinić, Nikolina Maček Hrvat, Ana Matošević, Goran Šinko, Tamara Zorbaz (Jedinica za biokemiju i organsku analitičku kemiju)

Suzana Žunec (Jedinica za toksikologiju),

Anamarija Knežević (Laboratorij za stereoselektivnu katalizu i biokatalizu, Institut Ruđer Bošković),

Zoran Radić (Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, University of California at San Diego),

Vesna Gabelica Marković (Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Sveučilište u Zagrebu)

3.10.2018.-2.10.2022.

SAŽETAK
Inhibicija ljudske butirilkolinesteraze (BChE) vezanjem spojeva na katalitički serin ima iznimnu ulogu u detoksikaciji i zaštiti organizma od ksenobiotika kao što su organofosfati (OP) te u metabolizmu lijekova kao što su karbamat bambuterol i fenotiazin etopropazin. Međutim, unatoč ovoj važnoj ulozi BChE, proučavanje kinetike tog enzima uglavnom je vezano uz istraživanje srodnog enzima acetilkolinesteraze (AChE) ključne za prijenos živčanih impulsa. Štoviše, reaktivatori inhibirane BChE, kao i lijekovi koji se koriste za liječenje neurodegenerativnih bolesti, sintetizirani su empirijski prije razriješenja kristalne strukture enzima. Zbog specifičnosti aktivnog mjesta BChE afinitet enzima te inhibicija i brzina reaktivacije nisu do sada detaljno istražene. Isto tako naša istraživanja ukazuju da na brzinu reakcije reaktivacije značajno utječe dizajn eksperimenta te reakcije poput oksimolize i reverzibilne inhibicije, kao i adekvatna razrjeđenja u Ellmanovoj metodi potrebna za zaustavljanje ovih reakcija. Stoga je cilj ovog projekta detaljno istražiti mehanizme interakcija BChE i moguća ograničenja, koristeći cjelovitu analizu dosadašnjih spoznaja te istraživanjem interakcija BChE s poznatim i novim spojevima. Biokemijski mehanizam enzimskih interakcija proučavat će se na molekulskom nivou pomoću in silico, in vitro i ex vivo metoda. Kinetičke konstante ispitivanih reakcija odredit će se na temelju poznatih kinetičkih modela, dok će u slučaju ne standardne regresijse biti razvijeni novi kinetički modeli. Ove složene analize dat će uvid u strukturna svojstva koje neki spoj mora zadovoljiti kako bi ostvario produktivne interakcije s BChE čime će se stvoriti osnove za dizajn i sintezu reaktivatora fosfilirane BChE kao i potencijalnih lijekova za bolesti koje uključuju inhibiciju BChE. Stoga, rezultati ovog projekta će otvoriti nove perspektive, a njihov će utjecaj izaći iz okvira istraživanja kolinesteraza.

ODABRANE PUBLIKACIJE

  1. T. Zorbaz, D. Malinak, K. Kuca, K. Musilek, Z. Kovarik. Butyrylcholinesterase inhibited by nerve agents is efficiently reactivated with chlorinated pyridinium oximes. Chemico-Biological Interactions (2019) [IF=3.407, Q2].
  2. A. Bosak, D. M. Opsenica, G. Šinko, M. Zlatar, Z. Kovarik. Structural aspects of 4-aminoquinolines as reversible inhibitors of human acetylcholinesterase and butyrylcholinesterase. Chemico-Biological Interactions. [IF=3.407, Q2].
  3. Z. Kovarik, N. Maček Hrvat, J. Kalisiak, M. Katalinić,R. K. Sit, T. Zorbaz, Z. Radić, V. V. Fokin, K. B. Sharpless, P. Taylor.Counteracting tabun inhibition by reactivation by pyridinium aldoximes that interact with active center gorge mutants of acetylcholinesterase. Toxicology and Applied Pharmacology. [IF=3,585; Q1].

OSTALE PUBLIKACIJE

Dostupne na: http://bib.irb.hr/lista-radova?sif_proj=HRZZ-IP-2018-01-7683&period=2007

JAVNA/POZVANA PREDAVANJA

  1. T. Zorbaz: Pharmacodynamic and pharmacokinetic evaluation of morpholine-3-hydroxy-2-pyridine oxime, centrally active antidote for nerve agent poisoning. HDBMB2019 Kongres “Crossroads in Life Sciences”, Lovran, Hrvatska, 2019.
  2. Z. Kovarik: Nerve agent bioscavengers based on an efficient oxime-assisted reactivation of cholinesterases. 3rd International Conference CBRNE Research and Innovation, Nantes, France, 2019.
  3. Z. Kovarik, Zrinka: Novel oximes in counteracting organophosphates exposure. The 17th Medical Chemical Defense Conference “Chemical Warfare Agents – old problems and new challenges”, München, Njemačka, 2019.
  4. T. Zorbaz: Novi pristup analizi oksima dizajniranih za zaštitu središnjeg živčanog sustava pri trovanju organofosfornim spojevima, IMI; 3.12.2018.
  5. A. Matošević: Synthesis of biscarbamates as potential selective inhibitors of butyrylcholinesterase. 2nd Mini-symposium of Medicinal and Pharmaceutical Chemistry, Young Medicinal Chemist`s Meeting; 6.11.2018.

NAGRADE

  1. Z. Kovarik: Godišnja nagrada za Izniman doprinos razvoju molekularnih znanosti o životu, Hrvatsko društvo za biokemiju i molekularnu biologiju (HDBMB), 2018.
  2. Z. Kovarik: Annual Award for Science, natural sciences; Ministry of Science and Education, Hrvatska, 2018. (PDF)
  3. Z. Kovarik: Panel Excellence Award, Sjevernoatlantski savez (NATO), Organizacija za znanost i tehnologiju.
  4. T. Zorbaz: Nagrada za poster, Kongres Hrvatskog društva za biokemiju i molekularnu biologiju HDBMB2019 „Crossroads in Life Sciences“, Lovran, Hrvatska (25.-28.9.2019.)
  • Panel Excellence Award Sjevernoatlantskog saveza (NATO) i Godišnja nagrada Hrvatskog društva za biokemiju i molekularnu biologiju

  • Nagrada za poster, Kongres Hrvatskog društva za biokemiju i molekularnu biologiju „Crossroads in Life Sciences“, Lovran, Hrvatska (25.-28.9.2019.)