Полиоксониобат платины: стабильность, цитотоксичность и поглощение клетками

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Полиоксометаллаты платины – комплексы Pt (IV), содержащие объемные кластерные лиганды. Ранее было показано, что полиоксониобат платины структуры [(Nb6O19)2{Pt(OH)2}2]12− (Pt-PON1), содержащий два платиновых центра, способен образовывать ковалентный конъюгат с ДНК. В настоящей работе исследована структурная стабильность Pt-PON1 и его конъюгата с гуанином по положению N7, цитотоксичность этого соединения и его накопление клетками. Квантово-механическое моделирование показало, что комплекс Pt-PON1 нестабилен вне кристаллической решетки, а его конъюгат с гуанином должен достаточно легко претерпевать структурную перестройку. Наблюдалось значительное снижение выживаемости Escherichia coli штаммов XL1-Blue и DH5α и клеток человека линий HEK293T и MCF-7 в присутствии Pt-PON1 уже в концентрации 20 мкМ, однако при более высоких концентрациях соединение было малорастворимо в биологически совместимых средах. Методом атомно-эмиссионной спектроскопии по Pt и Nb показано, что Pt-PON1 эффективно поглощается клетками человека в стехиометрии, соответствующей исходному комплексу. Таким образом, полиоксометаллаты платины при условии решения проблемы растворимости могут рассматриваться как перспективные противоопухолевые агенты.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Юдкина

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН; ЦКП “Сибирский кольцевой источник фотонов” ФИЦ “Институт катализа СО РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: ayudkina@niboch.nsc.ru
Россия, 630090 Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 8; 630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово, Никольский просп., 1

И. П. Вохтанцев

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН

Email: ayudkina@niboch.nsc.ru
Россия, 630090 Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 8

Д. А. Рычков

ЦКП “Сибирский кольцевой источник фотонов” ФИЦ “Институт катализа СО РАН”; Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН

Email: ayudkina@niboch.nsc.ru
Россия, 630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово, Никольский просп., 1; 630128 Новосибирск, ул. Кутателадзе, 18

В. В. Волчек

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН

Email: ayudkina@niboch.nsc.ru
Россия, 630090 Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 3

П. А. Абрамов

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН

Email: ayudkina@niboch.nsc.ru
Россия, 630090 Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 3

М. Н. Соколов

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН

Email: ayudkina@niboch.nsc.ru
Россия, 630090 Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 3

Д. О. Жарков

Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

Email: ayudkina@niboch.nsc.ru
Россия, 630090 Новосибирск, ул. Пирогова, 2

Список литературы

  1. Kelland L. // Nat. Rev. Cancer. 2007. V. 7. P. 573–584. https://doi.org/10.1038/nrc2167
  2. Dasari S., Tchounwou P.B. // Eur. J. Pharmacol. 2014. V. 740. P. 364–378. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2014.07.025
  3. Wheate N.J., Walker S., Craig G.E., Oun R. // Dalton Trans. 2010. V. 39. P. 8113–8127. https://doi.org/10.1039/c0dt00292e
  4. Apps M.G., Choi E.H.Y., Wheate N.J. // Endocr. Relat. Cancer. 2015. V. 22. P. R219–R233. https://doi.org/10.1530/ERC-15-0237
  5. Hu X., Li F., Noor N., Ling D. // Sci. Bull. 2017. V. 62. P. 589–596. https://doi.org/10.1016/j.scib.2017.03.008
  6. Li X., Liu Y., Tian H. // Bioinorg. Chem. Appl. 2018. V. 2018. P. 8276139. https://doi.org/10.1155/2018/8276139
  7. Gibson D. // J. Inorg. Biochem. 2021. V. 217. P. 111353. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2020.111353
  8. Marotta C., Giorgi E., Binacchi F., Cirri D., Gabbiani C., Pratesi A. // Inorg. Chim. Acta. 2023. V. 548. P. 121388. https://doi.org/10.1016/j.ica.2023.121388
  9. Aher S., Zhu J., Bhagat P., Borse L., Liu X. // Top. Curr. Chem. 2024. V. 382. P. 6. https://doi.org/10.1007/s41061-023-00448-3
  10. Rhule J.T., Hill C.L., Judd D.A., Schinazi R.F. // Chem. Rev. 1998. V. 98. P. 327–358. https://doi.org/10.1021/cr960396q
  11. Hasenknopf B. // Front. Biosci. 2005. V. 10. P. 275–287. https://doi.org/10.2741/1527
  12. Van Rompuy L.S., Parac-Vogt T.N. // Curr. Opin. Biotechnol. 2019. V. 58. P. 92–99. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2018.11.013
  13. Shigeta S., Mori S., Yamase T., Yamamoto N., Yamamoto N. // Biomed. Pharmacother. 2006. V. 60. P. 211–219. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2006.03.009
  14. Wang S., Sun W., Hu Q., Yan H., Zeng Y. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2017. V. 27. P. 2357–2359. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2017.04.025
  15. Bijelic A., Aureliano M., Rompel A. // Chem. Commun. 2018. V. 54. P. 1153–1169. https://doi.org/10.1039/c7cc07549a
  16. Gumerova N., Krivosudský L., Fraqueza G., Breibeck J., Al-Sayed E., Tanuhadi E., Bijelic A., Fuentes J., Aureliano M., Rompel A. // Metallomics. 2018. V. 10. P. 287–295. https://doi.org/10.1039/c7mt00279c
  17. Yanagie H., Ogata A., Mitsui S., Hisa T., Yamase T., Eriguchi M. // Biomed. Pharmacother. 2006. V. 60. P. 349–352. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2006.06.018
  18. Bijelic A., Aureliano M., Rompel A. // Angew. Chem. Int. Ed. 2019. V. 58. P. 2980–2999. https://doi.org/10.1002/anie.201803868
  19. Zhao M., Chen X., Chi G., Shuai D., Wang L., Chen B., Li J. // Inorg. Chem. Front. 2020. V. 7. P. 4320–4332. https://doi.org/10.1039/D0QI00860E
  20. Gao N., Sun H., Dong K., Ren J., Duan T., Xu C., Qu X. // Nat. Commun. 2014. V. 5. P. 3422. https://doi.org/10.1038/ncomms4422
  21. Yang H.-K., Cheng Y.-X., Su M.-M., Xiao Y., Hu M.-B., Wang W., Wang Q. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013. V. 23. P. 1462–1466. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2012.12.081
  22. Fu L., Gao H., Yan M., Li S., Li X., Dai Z., Liu S. // Small. 2015. V. 11. P. 2938–2945. https://doi.org/10.1002/smll.201500232
  23. Sun T., Cui W., Yan M., Qin G., Guo W., Gu H., Liu S., Wu Q. // Adv. Mater. 2016. V. 28. P. 7397–7404. https://doi.org/10.1002/adma.201601778
  24. Abramov P.A., Vicent C., Kompankov N.B., Gushchin A.L., Sokolov M.N. // Chem. Commun. 2015. V. 51. P. 4021–4023. https://doi.org/10.1039/C5CC00315F
  25. Yudkina A.V., Sokolov M.N., Abramov P.A., Grin I.R., Zharkov D.O. // Russ. J. Bioorg. Chem. 2019. V. 45. P. 641–646. https://doi.org/10.1134/S1068162019060414
  26. Wang D., Lippard S.J. // Nat. Rev. Drug Discov. 2005. V. 4. P. 307–320. https://doi.org/10.1038/nrd1691
  27. Stewart J.J.P. // MOPAC2016. Colorado Springs: Stewart Computational Chemistry, 2016.
  28. Mardirossian N., Head-Gordon M. // Mol. Phys. 2017. V. 115. P. 2315–2372. https://doi.org/10.1080/00268976.2017.1333644
  29. Nichols R.J., Sen S., Choo Y.J., Beltrao P., Zietek M., Chaba R., Lee S., Kazmierczak K. M., Lee K.J., Wong A., Shales M., Lovett S., Winkler M.E., Krogan N.J., Typas A., Gross C.A. // Cell. 2011. V. 144. P. 143–156. https://doi.org/10.1016/j.cell.2010.11.052
  30. Garnett M.J., Edelman E.J., Heidorn S.J., Greenman C.D., Dastur A., Lau K.W., Greninger P., Thompson I.R., Luo X., Soares J., Liu Q., Iorio F., Surdez D., Chen L., Milano R.J., Bignell G.R., Tam A.T., Davies H., Stevenson J.A., Barthorpe S., Lutz S.R., Kogera F., Lawrence K., McLaren-Douglas A., Mitropoulos X., Mironenko T., Thi H., Richardson L., Zhou W., Jewitt F., Zhang T., O’Brien P., Boisvert J.L., Price S., Hur W., Yang W., Deng X., Butler A., Choi H.G., Chang J.W., Baselga J., Stamenkovic I., Engelman J.A., Sharma S.V., Delattre O., Saez-Rodriguez J., Gray N.S., Settleman J., Futreal P.A., Haber D.A., Stratton M.R., Ramaswamy S., McDermott U., Benes C.H. // Nature. 2012. V. 483. P. 570–575. https://doi.org/10.1038/nature11005
  31. Tusskorn O., Khunluck T., Prawan A., Senggunprai L., Kukongviriyapan V. // Biomed. Pharmacother. 2019. V. 111. P. 109–118. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2018.12.051
  32. Santini M.T., Paradisi S., Straface E., Malorni W. // Cell Biol. Toxicol. 1993. V. 9. P. 295–306. https://doi.org/10.1007/BF00755607
  33. Kobayashi D., Kakinouchi K., Nagae T., Nagai T., Shimura K., Hazama A. // FEBS Lett. 2017. V. 591. P. 718–727. https://doi.org/10.1002/1873-3468.12579
  34. Welters M.J.P., Fichtinger-Schepman A.M.J., Baan R.A., Hermsen M.A.J.A., van der Vijgh W.J.F., Cloos J., Braakhuis B.J.M. // Int. J. Cancer. 1997. V. 71. P. 410–415. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0215(19970502) 71:3<410::AID-IJC18>3.0.CO;2-J
  35. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Robb M.A., Cheeseman J.R., Scalmani G., Barone V., Petersson G.A., Nakatsuji H., Li X., Caricato M., Marenich A., Bloino J., Janesko B.G., Gomperts R., Mennucci B., Hratchian H.P., Ortiz J.V., Izmaylov A.F., Sonnenberg J.L., Williams-Young D., Ding F., Lipparini F., Egidi F., Goings J., Peng B., Petrone A., Henderson T., Ranasinghe D., Zakrzewski V.G., Gao J., Rega N., Zheng G., Liang W., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Vreven T., Throssell K., Montgomery J.A., Jr., Peralta J.E., Ogliaro F., Bearpark M., Heyd J.J., Brothers E., Kudin K.N., Staroverov V.N., Keith T., Kobayashi R., Normand J., Raghavachari K., Rendell A., Burant J.C., Iyengar S.S., Tomasi J., Cossi M., Millam J.M., Klene M., Adamo C., Cammi R., Ochterski J.W., Martin R.L., Morokuma K., Farkas O., Foresman J.B., Fox D.J. // Gaussian 09, Revision D.01. Wallingford: Gaussian, Inc., 2016.
  36. Momma K., Izumi F. // J. Appl. Crystallogr. 2008. V. 41. P. 653–658. https://doi.org/10.1107/S0021889808012016
  37. van Meerloo J., Kaspers G.J.L., Cloos J. // Methods Mol. Biol. 2011. V. 731. P. 237–245. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-080-5_20
  38. Gumerova N.I., Rompel A. // Nat. Rev. Chem. 2018. V. 2. P. 0112. https://doi.org/10.1038/s41570-018-0112
  39. Compain J.-D., Mialane P., Marrot J., Sécheresse F., Zhu W., Oldfield E., Dolbecq A. // Chemistry. 2010. V. 16. P. 13741–13748. https://doi.org/10.1002/chem.201001626

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Моделирование образования аддукта полиоксониобата платины с гуанином. (а) – Структура бицентрового полиоксониобата платины [(Nb6O19)2{Pt(OH)2}2]12− (Pt-PON1); (б) – структура моноцентрового полиоксониобата платины [Pt(Nb6O19)2]12− (Pt-PON2). Структуры приведены по данным работы [24]; (в) – структура аддукта Gua–Pt-PON1; (г) – профиль энергии связи N7[Gua]–Pt, рассчитанный на уровне теории B3LYP со смешанным базисным набором 6-31 и LANL2DZ.

Скачать (512KB)
Метаданные
3. Рис. 2. График зависимости выживаемости клеток E. coli от концентрации Pt-PON1 при краткосрочной обработке. Приведены средние значения и стандартное отклонение (n = 3) для штаммов DH5α и XL1-Blue.

Скачать (119KB)
Метаданные
4. Рис. 3. График зависимости выживаемости клеток человека от концентрации цисплатина (а) и Pt-PON1 (б). Приведены средние значения и стандартное отклонение (n = 5) для линий A-549, MCF-7 и HEK293T.

Скачать (230KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Образование аморфного осадка (а) и моноклинных кристаллов (б) при взаимодействии Pt-PON1 с клеточными средами.

Скачать (335KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Содержание Nb (а) и Pt (б) в клетках HEK293T после инкубации с 5 мкМ (столбцы 1, 2, 5, 6) и 15 мкМ Pt-PON1 (столбцы 3, 4, 7, 8). После инкубации клетки отмывали от соединения 2 раза PBS (столбцы 1, 3, 5, 7) или 3 раза PBS (столбцы 2, 4, 6, 8).

Скачать (136KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025