Вісник НАН України. 2018. № 3. С. 73-78
https://doi.org/10.15407/visn2018.03.073

ШЕСТЕРЕНКО Євгенія Аркадіївна —
кандидат біологічних наук, науковий співробітник лабораторії фізико-хімічних основ біотехнології відділу медичної хімії Фізико-хімічного інституту ім. О.В. Богатського НАН України

НОВІ БІОКАТАЛІЗАТОРИ ДЛЯ СТВОРЕННЯ ПОТЕНЦІЙНИХ ЛІКАРСЬКИХ ЗАСОБІВ
За матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 13 грудня 2017 року

Розроблено способи іммобілізації карбоксилестерази у складі мікросомальної фракції печінки свині в кріогелі полівінілового спирту; філофорині з Phyllophora nervosa і альгінаті натрію. Одержано високоактивні (65–80% збереження вихідної естеразної активності), стійкі при зберіганні і до дії підвищених температур біокаталізатори. Створено біотехнології енантіоселективного гідролізу естерів 3-гідрокси-1,4-бенздіазепін-2-ону за допомогою вільних та іммобілізованих препаратів мікросомальної фракції. У результаті ферментативного гідролізу вперше отримано S-енантіомери субстратів зі збільшеним афінітетом до центральних бенздіазепінових рецепторів та протисудомною активністю. Показано, що іммобілізовані препарати мікросомальної фракції печінки свині каталізують енантіоселективний гідроліз естерів 3-гідрокси-1,4-бенздіазепін-2-ону з 50% ступенем трансформації протягом 5–12 циклів використання в періодичному режимі.

Ключові слова: іммобілізація, мікросомальна фракція печінки свині, полімерні носії, енантіоселективний гідроліз, естери 3-гідрокси-1,4-бенздіазепін-2-ону.

Енантіомери — хімічні сполуки, які мають однакову будову, але відрізняються просторовим розташуванням атомів. Відомо, що енантіомери лікарських речовин можуть мати істотні відмінності у біологічній активності [1]. Сьогодні на світовому фармацевтичному ринку представлено досить багато лікарських препаратів, що випускаються у вигляді окремих енантіомерів. Їх перевагами є менша токсичність та знижене дозування порівняно з рацематами [2]. Однак кількість опублікованих досліджень, присвячених ферментативному розділенню енантіомерів естерів 3-гідрокси-1,4-бенздіазепін-2-ону, потенційних анксіолітичних і снодійних засобів, вкрай обмежена [3–5]. Тому їх синтез і детальне дослідження є актуальним завданням.

Оскільки хімічні методи асиметричного синтезу та розділення енантіомерів пов'язані з рядом труднощів [6], розроблення більш доступних біотехнологічних методів їх отримання є перспективним завданням.

Карбоксилестераза печінки свині — один з найбільш досліджуваних ферментів, які застосовуються для отримання енантіомерів лікарських речовин [7–12]. Разом з тим, недоліками її застосування є нестабільність, висока вартість комерційного препарату і одноразове використання. У зв'язку з цим актуалізується застосування доступнішої карбоксилестерази у складі мікросомальної фракції печінки свині та створення біокаталізаторів багаторазової дії з її використанням.

Об’єкти досліджень були синтезовані у відділі медичної хімії Фізико-хімічного інституту ім. О.В. Богатського НАН України під керівництвом академіка НАН України С.А. Андронаті [13]. Це естери 3-гідрокси-1,4-бенздіазепін-2-ону, які відрізняються один від одного замісником в 1-му положенні молекули (рис. 1). За даними фармакологічних досліджень, вони мають анксіолітичну, протисудомну дію, а також аналгетичну активність.

Карбоксилестераза міститься у мікросомальній фракції — везикулах ендоплазматичного ретикулуму, що утворюються в результаті гомогенізації і центрифугування гепатоцитів — клітин печінки. У таблиці наведено основні біохімічні характеристики отриманої нами мікросомальної фракції печінки свині.

У розроблених умовах за допомогою мікросомальної фракції здійснено енантіоселективний гідроліз обраних сполук з 50% ступенем трансформації (рис. 2).

У результаті енантіоселективного гідролізу відбувається розщеплення естерного зв’язку в R-енантіомері досліджуваних сполук з утворенням відповідних продуктів — 3-гідроксипохідних, що швидко рацемізуються. Однак S-енантіомери в цих умовах не піддаються гідролізу мікросомальною фракцією [8].