2. IRODALMI RÉSZ
2.2. Enzimatikus reakciók modellezése
2.2.5. MnSOD utánzó vegyületek
A természetes SOD enzimHN KLiQ\RV P N|GpVpW HQQHN N|YHWNH]WpEHQ D
szuperoxid gyök-anion kumulálódását, számos betegség (pl. AIDS, rák, gyulladásos
betegségek stb.) kiváltó okaként tartják számon [109]. Ennek eredményeképpen az
XWyEELpYWL]HGEHQMHOHQW VpUGHNO GpVLUiQ\XOWmesterségesKHO\HWWHVtW NHO iOOtWiViUDpV
vizsgálatára [110]. Annak ellenére, hogy a természetes enzimek mintájára, Fe, Mn és
&X=Q IpPWDUWDOP~ PRGHOOHNHW HJ\DUiQW HO iOOtWRWWDN pV WHV]WHOWHN in vivo
KHO\HWWHVtW NpQW YDOy DONDOPD]iVUD OHJLQNiEE D 0Q62' XWiQ]ó vegyületek alkalmasak.
(]I NpQWDV]DEDGPDQJiQ,,-LRQNLVHEEWR[LFLWiViQDNN|V]|QKHW >1].
$] HO iOOtWRWW NRPSOH[HN N|]O HGGLJ NpW WtSXV MXWRWW HO D NOLQLNDL WHV]WHNLJ D
helyettesített penta-aza-ciklusokkal [112] és a salen-típusú ligandumokkal [113] képzett komplexek.
A 17iEUiQD]HJ\pE~MOLJDQGXPRNNDOHO iOOtWRWW62'XWiQ]yDNWLYLWiVWPXWDWy
vegyületeket tüntettük föl a teljesség igénye nélkül. Az I50 értékek azt a komplex koncentrációt jelölik, ahol a közvetett módszer [114] során alkalmazott indikátor vegyület és a szuperoxid gyök-anion között lejátszódó redoxi reakció sebessége 50%-kal csökken. Ez az érték jelzi a komplex szuperoxiddal szembeni aktivitását.
-HOOHP] DNRPSOH[UHKRJ\DIpPPHO\UHGR[LiWPHQHWHjátszik szerepet a SOD katalízis során. Egy vegyület azon redoxi átmenete révén mutathat SOD utánzó
DNWLYLWiVWPHO\QHNIpOOpSFV SRWHQFLiOMDD22/O2− és O2−/H2O2iWPHQHWHNQHNPHJIHOHO
-0,33 V<E1/2 (vs. NHE)<0,89 V értékek közé esik [115]. A feltüntetett N-donor
OLJDQGXPRN HOV Vorban a természetes enzim aktív helyének szerkezetét utánozva próbálják annak funkcionalitását minél jobban biztosítani.
NH
N N
O O 2,93 Mn(III)/Mn(II) [122]
17. ábra. MnSOD utánzó vegyületek aktivitása és a felhasznált ligandumok
A kémiai alkalmasságon, vagyis a szuperoxid gyök-anionnal szembeni szelektív reakciókészségen kívül, más feltételeknek is teljesülniük kell egy vegyülettel szemben [110]. Ezek közé tartozik a ligandumok biológiai lebonthatósága káros termékek keOHWNH]pVHQpONODNRPSOH[NHOO VWDELOLWiVDWHUPpV]HWHVNRPSOH[NpS] NNHOV]HPEHQ SODOEXPLQYDODPLQWD]DONDOPD]RWWOLJDQGXPRNPHJIHOHO HQNLVPpUHWH8WyEELQDND ELROyJLDL PHPEUiQRNRQ YDOy iWMXWiV VRUiQ YDQ V]HUHSH (EE O D V]HPSRQWEyO QHP PHJOHS KRJ\ D V]LQWHWLNXV OLJDQGXPRN PHOOHWW HJ\UH QDJ\REE pUGHNO GpV |YH]L D Q|YpQ\L YDJ\ iOODWL HUHGHW NHOiWNpS] NHW pV H]HN DONDOPD]KDWyVigát MnSOD utánzó vegyületekként
&pONLW ]pVHN
$ NXWDWiVDLQN DODSMiW NpSH] pV D] HO ] IHMH]HWHNEHQ WiUJ\DOW R[LGRUeduktáz enzimek szerepe lényegében a szubsztrátum és a dioxigén közötti redoxireakció lejátszódásához szükséges körülmények biztosítása. Az elemi lépések szintjén egymást
N|YHW YDJ\SiUKX]DPRV&−H kötés felhasadás és új, C−O kötés(ek) kialakulása zajlik, aminek eredményeképpen oxidált termékhez és többnyire kis molekulájú melléktermékekhez jutunk (6).
C H
C O H
C O
+ O2 + H2O2
+ H2O + CO
(6)
Az enzim a molekulák egymással szembeni reakciókészségét képes kialakítani intra-, vagy intermolekuláris elektronátmeneti lépések révén. A legtöbb esetben az aktív helyükön fémet tartalmazó metalloenzimek rendelkeznek ilyen funkcióval, de láthattunk példát olyan proteinekre is, amelyek pusztán bázicitásuk révén játszanak szerepet a reakció során.
3.1. Pirokatechin oxidáz modellek
1. Ismert, hogy a CO enzim aktív helyén 3-as típusú rézcentrummal rendelkezik. A réz redoxaktivitása révén képes a koordinált molekuláktól elektront elvonni, vagy azoknak elektront átadni. Ezt a jelenséget nevezzük vegyérték izomerizációnak.
Feltételezésünk szerint a fém ezen tulajdonságának meghatározó szerepe van a CO enzimP N|GpVHVRUiQ
Ennek felderítésére szerettünk volna rezet, illetve cinket tartalmazó, hasonló
V]HUNH]HW NpWPDJY~ NRPSOH[HNHW D]RQRV OLJDQGXPPDO HO iOOtWDQL pV D V]XEV]WUiWXP
oxidációs reakciójában katalizátorként alkalmazni. A katalitikus reakció mecKDQL]PXViQDN YL]VJiODWiYDO OHKHW VpJQN Q\tOW D]RQRV N|UQ\H]HWEHQ YL]VJiOQL HJ\
2. A pirokatechin-WtSXV~PROHNXOiNDURPiVYHJ\OHWHNNDWDEROL]PXViQDNN|]EHQV WHUPpNHNpQW NpS] GQHN HO V]HUYH]HWekben. Enzimatikus reakciók során tovább bomolhatnak, de egyébként stabilisak. Kiderült, hogy az un. polifenolok már régóta ismert gyökfogó, illetve antioxidáns sajátsága az orto-KHO\]HW IHQRORV KLGUR[LOFVRSRUWRNQDNN|V]|QKHW
Szabad gyök jelenlétében dioxigénnel reagáltatva a szubsztrátumot, szerettük volna a reakció mechanizmusát vizsgálni, ezzel választ kapni arra a kérdésre, hogy
PLQHNN|V]|QKHW HV]HUNH]HWUpV]NLWQWHWHWWV]HUHSH
3.2. Kvercetin 2,3-dioxigenáz modellek
3. A 2,3QD enzim szubsztrátumot is tartalmazó modelljeinek autoxidációs reakcióját részletesen vizsgálták, és ennek alapján javaslatot tettek az enzimatikus
UHDNFLy PHFKDQL]PXViUD iEUD ,O\HQ PRGHOONpQW iOOtWRWWiN HO D
[CuII(fla)(idpa)]ClO4 komplexet. Jelen munka során ezen komplex katalitikus aktivitását vizsgáltuk flavonol oxigénezési reakciójában. Célunk volt annak felderítése, hogy a ciklus során a termék gyors szubsztrátum-termék ligandumcsere során szabadul fel, vagy a szubsztrátum egyéb szerepet is játszik a mechanizmusban. Ennek alapján következtethetünk az enzimkatalízis során a szubsztrátum-termék csere mechanizmusára.
4. Láthattuk, hogy a 2,3QD eddigi modellvegyületeinél aktivált szubsztrátum reagált dioxigénnel. Egyéb oxidázok és oxigenázok P N|GpVH VRUiQ IHOWpWHOH]KHW
dioxigén-komplexek kialakulása a katalízis során. Irodalomból ismert dioxigén
NRPSOH[HNpVIODYRQROUHDNFLyMiEDQD]W V]HUHWWN YROQDNLGHUtWHQLKRJ\ HONpS]HOKHW -e az enzimatikus reakció lejátszódása ilyen úton, és ha igen, betekintést nyerni az oxigénaktiválás lehetséges mechanizmusába.
5. Az 1,3-bisz(2-piridil-imino)-izoindolinnal (indH) és flavonollal képzett vegyesligandumú komplex korábban alkalmasnak bizonyult az enzimatikus reakció
PRGHOOH]pVpUH (Q]LPPRGHOOHN HO iOOttásánál az egyik szempont minél kisebb
PROHNXODW|PHJ PRGHOOHNHO iOOtWiVD$4H-3-hidroxi-2-metil-benzopirán-4-on (mcoH)
szubsztrátumként alkalmazva arra voltunk kíváncsiak, hogy a 2-HV KHO\]HW
szubsztituenscsere a flavonolhoz viszonyítva (fenilcsoport helyett metilcsoport) módosítja-e a reakció kimenetelét és a mcoH alkalmazható-e modellvegyületként.
3.3. 1H-3-Hidroxi-4-oxokinolin 2,4-dioxigenáz (Qdo) és 1H-3-hidroxi-4-oxokinaldin 2,4-dioxigenáz (Hod) modellek
6. A Qdo és Hod enzimek kofaktort és fémet sem tartalmazó dioxigenáz enzimek.
Általánosan elfogadott elképzelés, hogy az oxokinolin származékok oxigénezési
UHDNFLyMD LRQRV PHFKDQL]PXVVDO MiWV]yGLN OH ÒMDEEDQ IHOYHW G|WW DQQDN OHKHW VpJH
hogy a reakció gyökös mechanizmussal is végbemehet. Ionos modellreakciók során
NRUiEEDQVLNHUUHODONDOPD]RWWHJ\V]HU V]XEV]WUiWXPRNpVV]DEDGJ\|NUHDNFLyMiEDQD]W
szerettük volna tisztázni, hogy a gyökös mechanizmus szerepet játszhat-e az enzimkatalízis során. Annál is inkább indokolt ennek vizsgálata, mivel az enzim által kialakított hidrofób környezetben gyök-LQWHUPHGLHUHN MHOHQOpWpW VRNNDO YDOyV]tQ EEQHN
tartjuk sav-bázis párok keletkezésénél.
3.4. MnSOD utánzó vegyületek
7. A 3-hidroxi-piranon származékok amellett, hogy aromás vegyületek katabolizmusának kö]EHQV WHUPpNpW NpSH]LN V]iPRWWHY PHQQ\LVpJEHQ MXWQDN V]HUYH]HWQNEH pOHOPLV]HUHN QHP WiSDQ\DJ |VV]HWHY LNpQW pV YLV]RQ\ODJ QDJ\
PHQQ\LVpJEHQLVOHERPODQDNV]HUYH]HWQNHWNiURVtWyKDWiVRNQpONO6WDELOLVNHOiWNpS]
sajátságuk ismert, így érdemesnek gondoltuk vizsgálni mangán(II)-komplexeik SOD utánzó aktivitását.