Σύνθεση και μελέτη βιοδραστικών ενώσεων με φασματομετρία μάζας υψηλής διακριτικής ικανότητας

Abstract

Histone deacetylases (HDACs) are enzymes that catalyze the hydrolysis of acetyl L-lysine side chains, a process that is essential for cellular transcription. They are associated with pathological conditions such as cancer and constitute an attractive target for the discovery of anti-cancer drugs. Hydroxamic acids and benzamides are interesting classes of compounds that target HDACs, and such compounds, i.e. vorinostat, have been approved for the treatment of diseases or are in clinical trials. In the present work, hydroxamic acid analogs and a benzamide analog of vorinostat, bearing a benzoxazole moiety, were synthesized. In addition, a hydroxamic acid based on 4-aminobenzoic acid and L-phenylalanine and a benzamide based on δ-L-norleucine, were synthesized. Then, the synthesized compounds were evaluated in vitro for their biological activity against three cancer cell lines (A549, SF268, Caco-2) using the MTT test. Also, a series of benzamide analogs, as well as a series of saturated hydroxy and oxo fatty acids that were synthesized in our laboratory, were evaluated against the same cancer cell lines, in an effort to study their structure-activity relationship. Furthermore, using an innovative photochemical protocol for the synthesis of hydroxamic acids assisted by ultraviolet or visible light, the drug bufexamac was synthesized, while at the same time, the reaction conditions were studied and optimized, and the mechanism of the reaction was investigated using high resolution mass spectrometry (HRMS). Having studied the biological activity of saturated hydroxy fatty acids, they were used, along with a number of common fatty acids, as reference compounds for their determination in milk and yogurt using LC-HRMS. Finally, the derivatization of short chain fatty acids was studied, initially with 4- and 3-nitrophenylhydrazine, followed by the design and synthesis of a new amine (primary amine based on 8-hydroxyquinoline) used for charge reversal and determination with mass spectrometry.

Οι αποακετυλάσες των ιστονών (HDACs) είναι ένζυμα που καταλύουν την υδρόλυση των πλευρικών αλυσίδων ακέτυλο L-λυσίνης, μια διαδικασία που είναι απαραίτητη για την κυτταρική μεταγραφή. Σχετίζονται με παθολογικές καταστάσεις όπως ο καρκίνος και αποτελούν ελκυστικό στόχο για την ανακάλυψη αντικαρκινικών φαρμάκων. Τα υδροξαμικά οξέα και τα βενζαμίδια αποτελούν δύο ενδιαφέρουσες κατηγορίες ενώσεων που στοχεύουν τις HDACs και μάλιστα τέτοιες ενώσεις, με χαρακτηριστικό παράδειγμα το vorinostat, είναι εγκεκριμένα φάρμακα για τη θεραπεία κακοηθειών ή βρίσκονται υπό κλινικές δοκιμές. Στην παρούσα εργασία, πραγματοποιήθηκε η σύνθεση υδροξαμικών οξέων και ενός βενζαμιδίου, αναλόγων του vorinostat, που φέρουν ομάδα βενζοξαζολίου. Aκόμη, συντέθηκε ένα υδροξαμικό οξύ βασισμένο σε 4-αμινοβενζοϊκό οξύ και L-φαινυλαλανίνη και ένα βενζαμίδιο βασισμένο σε δ-L-νορλευκίνη. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε η in vitro μελέτη της βιολογικής δράσης των ενώσεων που συντέθηκαν, έναντι τριών καρκινικών σειρών (Α549, SF268, Caco-2) με τη μέθοδο ΜΤΤ. Επίσης, στις ίδιες καρκινικές σειρές, εξετάστηκαν και μια σειρά βενζαμιδικών αναλόγων καθώς και μια σειρά κορεσμένων υδρόξυ και όξο λιπαρών οξέων που είχαν συντεθεί στο εργαστήριό μας, προκειμένου να μελετηθεί η σχέση δομής-δράσης τους. Ακόμη, με χρήση ενός καινοτόμου φωτοχημικού πρωτοκόλλου σύνθεσης υδροξαμικών οξέων υποβοηθούμενου από υπεριώδες ή ορατό φως, συντέθηκε το φάρμακο bufexamac, ενώ παράλληλα, έγινε μελέτη και βελτιστοποίηση των συνθηκών της αντίδρασης, καθώς και διερεύνηση του μηχανισμού, με χρήση φασματομετρίας μάζας υψηλής διακριτικής ικανότητας (HRMS). Έχοντας μελετήσει τη βιολογική δράση των κορεσμένων υδρόξυ λιπαρών οξέων, αυτά μαζί με μια σειρά από συνήθη λιπαρά οξέα, χρησιμοποιήθηκαν ως ενώσεις αναφοράς για τον ποιοτικό και ποσοτικό τους προσδιορισμό σε δείγματα γάλακτος και γιαουρτιού με τη χρήση LC-HRMS. Τέλος, πραγματοποιήθηκε μελέτη για την παραγωγοποίηση λιπαρών οξέων μικρού μήκους, αρχικά με 4- και 3-νιτροφαινυλυδραζίνη και ακολούθησε ο σχεδιασμός και σύνθεση μιας νέας αμίνης (πρωτοταγής αμίνη βασισμένη σε 8-υδρόξυ κινολίνη) με σκοπό την αναστροφή του φορτίου τους σε προσδιορισμό φασματομετρίας μάζας.