Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Синтезированы стереоизомеры исследуемых веществ в энантиообогащенном виде, а также ряд структурных аналогов. Разработан и осуществлён синтез ключевых хиральных интермедиатов для альтернативных методов ергорджина. Осуществлено энзиматическое кинетическое расщепление рацемического мелоналя (±)-5 с выделением энантиообогащенного продукта. Осуществлен стереоселективный синтез каламменена, являющегося упрощенной моделью эрогорджина. В процессе синтеза отработаны ключевые стадии синтетической последовательности. Разработан высокохемо- и стереоселективный метод окислительной димеризации мономерных хиральных пиридиновых N-оксидов, позволяющий синтезировать атропоизомерные бис-N-оксиды в граммовых количествах. Показана возможность использования O2 в качестве терминального окислителя и зависит от захвата кинетически образованных литийорганических агрегатов. Реакция может быть проведена в электрохимической ячейке. Альтернативный путь нуклеофильного присоединения является менее стереоселективным, но позволяет синтезировать несимметричные биарилы. Получены первоначальные данные о применении бипиридиновых N, N'-диоксидов и бипиридинов в асимметрическом катализе на примере кротилирования алифатического альдегида. На основании результатов исследований первого года выполнения проекта показано, что эффективность синтезированного химическим путем аналога природных антибиотиков дитерпеноидной природы возрастает при переходе клеток M. smegmatis в стационарную фазу периодической культуры, характеризующуюся формированием персистенции к клиническим антибиотикам. С высокой степенью достоверности предсказана мишень воздействия исследуемого вещества в виде белка RelMsm, уровень экспрессии которого возрастает в этот период. Подтверждение роли RelMsm как мишени исследуемого вещества получено в экспериментах по гиперэкспрессии гена relMsm, кодирующего данный белок. Исследование воздействия вещества на биопленкообразование, скольжение и поверхностные свойства M. smegmatis косвенно подтвердили предположение о RelMsm как мишени. При этом воздействие на микобактерии имитировало фенотип, описанный для мутантов M. smegmatis, лишенных способности образовывать данный белок. На основании изучения чувствительности клеток M. smegmatis к исследуемому веществу сделан вывод об усилении его антибактериальной активности в ответ на добавку полиаминов, соединений биогенной природы, которыми богаты ткани человека и животных, в отличие от клинических антибиотиков, эффективность которых снижается в присутствии этих соединений. Присутствие полиаминов в питательной среде отдаленно имитирует условия макрооганизма, в особенности в очаге воспаления и подчеркивает положительное свойство исследуемого вещества, открывая перспективу создания на его базе более эффективных антибиотиков, направленных на лечение инфекций, вызванных микобактериями.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Апробированы возможности альтернативных методов получения DMNP и серулатановых дитерпенов. Получен ряд перспективных прекурсоров для сборки серулатановых терпенов. С помощью описанного компьютерного прогноза был синтезирован ряд атропоизомерных N,N'-диоксидов, которые были протестированы в качестве базовых катализаторов Льюиса для асимметричного пропаргилирования альдегидов трихлоралденилсиланом. Арилзамещенные производные оказались очень активными и показали высокий уровень энантиоконтроля, из которых один катализатор был идентифицирован как наиболее эффективный, сохраняющий высокую реакционную способность даже при загрузке 1 мол.%. Широта реакции включает широкий спектр ароматических, гетероароматических и ненасыщенных альдегидов, в то время как алифатические альдегиды оказались сложными субстратами. Мы разработали удобный электрохимический метод восстановления связи N – O в ароматических N-оксидах. Способ допускает присутствие в ароматическом кольце таких сложных функциональных групп, как нитро и галогениды. В случае бипиридиновых производных оба окисленных азота одновременно дезоксигенируются. В сочетании с эффективным синтезом N-оксидов бипиридина, о котором мы сообщали в прошлом отчете, этот метод может обеспечить легкий доступ к аксиально-хиральным бипиридинам. Экспериментально показано усиление антибактериального эффекта стрептомицина и рифампицина при их комплексном использовании с DMNP, что в перспективе разработки антибактериального препарата на базе DMNP может найти применение в терапии микобактериальных инфекций. Исследование механизма действия DMNP показало, что мишенями его воздействия являются ферменты алармонсинтетазы, ответственных за синтез гуанозинтетрафосфата ((p)ppGpp), ключевого регулятора формирования персисторных клеток, толерантных к стрессам и антибиотикам. Роль RelMsm как мишени DMNP окончательно подтверждена экспериментально. Результаты исследований показали, что DMNP концентрационно-зависимо ингибирует (p)ppGpp-синтезирующую активность RelMsm, что снижает способность микобактерий формировать персисторы в ответ на стрессы и антибиотики и в конечном итоге является причиной гибели всей популяции микобактерий. Биогенные полиамины могут оказать влияние на эффективность действия антибиотиков на клетки микобактерий.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
На основании сравнения уровня персистообразования в контрольном родительском штамме M. smegmatis mc2155 и штаммах, несущих единичный (relMsm) и двойной (relMsmrelZ ) нокауты, в модели перехода в стационарную фазу изучен характер зависимости между частотой персисторных клеток и числом нокаутов при различных концентрациях DMNP. Установленна зависимость между уровнем алармонсинтетазной активности и активностью DMNP. Получены данные о комплементарности функций RelMsm и RelZ алармонсинтетаз в механизме действия DMNP посредством сравнения уровня персистообразования при реципрокной сверхэкпрессии плазмид с вставками кодирущих их генов в единичном (relMsm) и двойном (relMsmrelZ ) нокаутных штаммах в условиях воздействия DMNP. На основании морфологических и гравиметрических изменений характера биопленкообразования, а также данных о жизнеспособности планктонных клеток, сформировано представление о роли алармонситетаз в биопленкообазовании и их функции как мишеней DMNP. Таким образом было показано, что синтетический аналог морского дитерпена эрогиоргиена, 4- (4,7-диметил-1,2,3,4-тетрагидро-нафталин-1-ил) пентановая кислота (DMNP), является лучшим из изученных нами и в целом в мире соединением лидером, направленным на предотваращение образования клеток-персистеров микобактерий. Чтобы идентифицировать мишень DMNP, в качестве модельного организма использовалась быстрорастущая Mycobacterium smegmatis, которая имеет фенотипическое и генетическое сходство с Mtb. Гиперфосфорилированный аналог гуанозина (p) ppGpp, продукт алармон-синтетаз RelMsm и RelZ, как известно, является одним из наиболее важных регуляторов устойчивости бактерий. Клетки, обработанные DMNP, проявляли фенотип, сходный с фенотипом, вызванным потерей функций алармон-синтетазами, включая персистентность и образование биопленок. Эксперименты in vitro продемонстрировали, что (p) активность очищенного рекомбинантного белка RelMsm по синтезу ppGpp ингибируется DMNP зависимым от концентрации образом. Наконец, моделирование молекулярного докинга предполагает, что DMNP может связываться с белками RelMsm и RelZ в непосредственной близости от их очень похожих сайтов связывания GTP, тем самым ингибируя их (p) ppGpp-синтезирующую активность. Также были апробированы возможности альтернативных методов получения серулатановых дитерпенов и отработан ряд ключевых стадий к синтезу, родственного противотуберкулезного соединения псевдоптеразина. Оптимизированны методологии асимметрического синтеза хиральных строительных блоков на основе реакции аллилтрихлорсиланов с катализаторами. Проанализированы и обобщены последние достижения в синтезе бипиридинов, также наши работы по асимметрическому кротилированию.