Χρήση συμπλοκών ενώσεων ως μοριακών διακοπτών και ανιχνευτών στο DNA

Abstract

Στην παρούσα διατριβή ουσιαστικά επιχειρείται ο σχεδιασμός και η μελέτη νέων συμπλόκων ενώσεων, που μπορούν να δράσουν ως μοριακοί ανιχνευτές στο DNA και πιθανοί χημειοθεραπευτικοί παράγοντες. Για το σκοπό αυτό συντέθηκε μια σειρά νέων συμπλόκων και χαρακτηρίστηκαν πλήρως με φασματοσκοπία IR, NMR, UV-Vis, ενώ οι φωτοφυσικές τους ιδιότητες μελετήθηκαν με φασματοσκοπία εκπομπής. Παρουσιάζεται επίσης η κρυσταλλική δομή του συμπλόκου [Re(CO)3(pq)(py)]PF6. Η αλληλεπίδρασή τους με το DNA μελετήθηκε με διάφορες τεχνικές όπως CD, ιξωδομετρία, CV, Tm, τιτλοδότηση UV-Vis και εκπομπής. Επιπλέον, μελετήθηκε η φωτο-διασπαστική τους ικανότητα και η in vitro αντικαρκινική τους δράση έναντι τριών καρκινικών σειρών ανθρώπινης προέλευσης. Επιπλέον, μελετήθηκε η δράση τους έναντι του PAF και των ενζυματικών του διεργασιών. Η αλληλεπίδραση των συμπλόκων του τύπου fac-[Re(CO)3(a-diimine)L]0/+ με CT-DNA γίνεται κυρίως μέσω συναρμογής στην αύλακα, εκτός από το - υποκατεστημένο με δύο εστερομέδες - dppz σύμπλοκο που η δέσμευση είναι παρεμβολικής φύσεως. Αν και το dppz παράγωγο αλληλεπιδρά ισχυρότερα από τα υπόλοιπα σύμπλοκα του τύπου αυτού και συμπεριφέρεται ως μοριακός διακόπτης φωτός, εντούτοις είναι δύσκολο να προκαλέσει άμεση φωτοδιάσπαση του DNA. Τα υπόλοιπα διιμινικά σύμπλοκα του Re(I) προκαλούν ικανοποιητική διάσπαση του ενός κλώνου του πλασμιδιακού pBR322 DNA. Μηχανιστικές μελέτες έδειξαν ότι τα pq σύμπλοκα διασπούν του DNA μέσω παραγωγής δραστικών ειδών οξυγόνου. Το φαινανθρολινικού τύπου σύμπλοκο προκαλεί φωτοδιάσπαση ανεξάρτητη από το οξυγόνο. Οι DNA-δεσμευτικές μελέτες του νέου τετρα-ρηνικού πορφυρινικού συμπλόκου {H2TPyP[Re(CO)3(pq)]4}∙4PF6 έδειξαν ισχυρή αλληλεπίδραση με την αύλακα του DNA. Η μιας τάξης μεγέθους μεγαλύτερη σταθερά σύνδεσης του με το DNA, συγκριτικά με τα μονομερή σύμπλοκα οφείλεται στις ισχυρές ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις με τις φωσφορικές ομάδες του σκελετού του DNA. Το πορφυρινικό αυτό παράγωγο επιδεικνύει περισσότερο αποτελεσματική φωτοδιάσπαση του πλασμιδίου pBR322, συγκριτικά με τα παραπάνω σύμπλοκα του τύπου fac-[Re(CO)3(a-diimine)L]0/+. Η μεταλλοπορφυρίνη (TPyP)GaCl δεσμεύεται εξωτερικά μέσω στοιβάγματος στο DNA. Η χαμηλή συγγένεια δέσμευσης, δεν επηρεάζει την ικανότητα του συμπλόκου να επάγει την διάσπαση και των δύο κλώνων του πλασμιδίου, μέσω μηχανισμού που περιλαμβάνει την παραγωγή μονήρους οξυγόνου. Χρησιμοποιώντας την ΜΤΤ μέθοδο, μελετήθηκε η in vitro κυτταροτοξική δράση των συμπλόκων έναντι τριών καρκινικών σειρών ανθρώπινης προέλευσης, μαστού (MCF-7), προστάτη (PC3) και γλοιοβλάστωμα (T98G). Η σύμπλεξη του Re(I) μειώνει σημαντικά την τοξικότητα του ελεύθερου υποκαταστάτη phendione. Αντίθετα, τα pq σύμπλοκα επιδεικνύουν ισχυρή τοξικότητα, συγκριτικά με τον ελεύθερο pq υποκαταστάτη που είναι μη τοξικός. Τα αποτελέσματα των συμπλόκων του τύπου [Re(CO)3(pq)(L)]0/+ (όπου L=Cl, MeCN, py), υποδεικνύουν την κρισιμότητα του αξονικού υποκαταστάτη και του φορτίου του συμπλόκου στην κυτταροτοξικότητα τους. Η πορφυρίνη του Ga(III) έδειξε ισχυρή τοξικότητα έναντι των MCF-7 και PC3 κυττάρων και μέτρια τοξικότητα έναντι των T98G κυττάρων. Τα σύμπλοκα [Re(CO)3(phendione)Cl] και [Re(CO)3[dppz(COOEt)2]Cl], αλλά κυρίως το πρόδρομο σύμπλοκο [Re(CO)5Cl] παρουσιάζουν ισχυρή αναστολή της συσσώρευσης των αιμοπεταλίων που προκαλείται από τον PAF, σε αντίθεση με τους ελεύθερους υποκαταστάτες. Επιπλέον, τα σύμπλοκα επιδρούν στα βιοσυνθετικά ένζυμα του PAF, lyso PAF-AT και PAF-CPT, ενώ το [Re(CO)3(phendione)Cl] αυξάνει τη δραστικότητα του καταβολικού ενζύμου LP-PLA2.