Конформаційний аналіз молекули метисазону: результати напівемпіричних квантовохімічних розрахунків

Конформаційний аналіз молекули метисазону: результати напівемпіричних квантовохімічних розрахунків

Напівемпіричним квантовохімічним методом AMI вперше проаналізовано гіперповерхню по­тенціальної енергії молекули метисазону. Встановлено, що вона мас один глобальний і сім локальних мінімумів, яким відповідають чотири планарні конформації (одна з них є основною) і дві пари суттєво непланарних дзерка...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2003
Автори: Потягайло, А.Л., Болсунова, О.І, Заїка, Л.А., Потопальський, А.І., Говорун, Д.М.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 2003
Назва видання:Біополімери і клітина
Теми:
Короткі повідомлення
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156526
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Конформаційний аналіз молекули метисазону: результати напівемпіричних квантовохімічних розрахунків / А.Л. Потягайло, О.І. Болсунова, Л.А. Заїка, A.І. Потопальський, Д.М. Говорун // Вiopolymers and Cell. — 2003. — Т. 19, № 3. — С. 292-294. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-156526
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1565262025-02-23T20:19:37Z Конформаційний аналіз молекули метисазону: результати напівемпіричних квантовохімічних розрахунків Конформационный анализ молекулы метисазона: результаты полуэмпирических квантовохимических расчетов Conformational analysis of metisazone molecule: semi-empirical quantum chemical data Потягайло, А.Л. Болсунова, О.І Заїка, Л.А. Потопальський, А.І. Говорун, Д.М. Короткі повідомлення Напівемпіричним квантовохімічним методом AMI вперше проаналізовано гіперповерхню по­тенціальної енергії молекули метисазону. Встановлено, що вона мас один глобальний і сім локальних мінімумів, яким відповідають чотири планарні конформації (одна з них є основною) і дві пари суттєво непланарних дзеркально-симетричних конформацій. Конформації знаходяться в діапазоні відносних енергій 0+14,7 ккалімоль і є сильно полярними структурами. Найбільші дипольні моменти мають основна (6,8 D) та енергетично найнестабільніша (8,5 D) конформації. Напівемпіричним квантовохімічним методом MNDO/H вперше знайдено, що основна конфор­мація стабілізується щонайменше двома внутрішньомолекулярними водневими зв'язками NH...O=C і NH...N з енергією, близькою до 2,5 ккалі моль кожний. Коливальний спектр молекули метисазону містить чотири низькі фундаментальні частоти – 39, 46, 69 і 81 см –1 : це свідчить про її структурну м'якість. Полу эмпирическим квантовохимическим методом AMI впер­вые проанализирована гиперповерхность потенциальной энер­гии молекулы метисазона – соединения с широким спектром противовирусного действия. Установлено, что она имеет один глобальный и семь локальных минимумов, которым отвечают четыре планарные конформации (одна из них явля­ется основной) и две пары существенно непланарных зеркаль­но-симметричных конформации. Конформации находятся в диапазоне относительных энергий 0+14,7 ккалі моль и явля­ются сильно полярными структурами. Наибольшие дипольные моменты имеют основная (6,8 D) и энергетически наименее стабильная (8,5 D) конформации. Полу эмпирическим кванто­вохимическим методом MNDO/H впервые выявлено, что ос­новная конформация стабилизируется по меньшей мере двумя внутримолекулярными водородными связями NH...O=C и NH...N с энергией около 2,5 ккалі моль каждая. Колебательный спектр молекулы метисазона содержит четыре низкие фунда­ментальные частоты –39, 46, 69 и 81 см–1 , что свидетель­ствует о ее структурной мягкости. The potential energy hypersurface of metisazone, which is an antiviral preparation of a wide spectrum antiviral action has been first analyzed by semi-empirical quantum chemical method AM1. The hypersurface was shown to have one global and seven local minima corresponding to four planar conformations (one of which being a main conformation) and two pairs of substantially non-planar mirror-symmetrical conformations. All these conformations fall within the Q+14.7 kcal/mole range of relative energy and are highly polar structures. The highest dipole moments correspond to the basic conformation (6.8 D) and the most unstable conformation (8.5 D). It has been first established by semi-empirical quantum chemical method MNDO/H that the main conformation is stabilized by at least two intramolecular H-bonds NH...O=C and NH...N, each of them with the energy of 2.5 kcal/mole. Vibrational spectrum of metisazone contains four low fundamental frequencies (39, 46, 69 and 81 cm-1 ), which evidences its structural nonrigidity. 2003 Article Конформаційний аналіз молекули метисазону: результати напівемпіричних квантовохімічних розрахунків / А.Л. Потягайло, О.І. Болсунова, Л.А. Заїка, A.І. Потопальський, Д.М. Говорун // Вiopolymers and Cell. — 2003. — Т. 19, № 3. — С. 292-294. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 0233-7657 DOI:http://dx.doi.org/10.7124/bc.00065F https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156526 573.3 uk Біополімери і клітина application/pdf Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Короткі повідомлення
Короткі повідомлення
spellingShingle Короткі повідомлення
Короткі повідомлення
Потягайло, А.Л.
Болсунова, О.І
Заїка, Л.А.
Потопальський, А.І.
Говорун, Д.М.
Конформаційний аналіз молекули метисазону: результати напівемпіричних квантовохімічних розрахунків
Біополімери і клітина
description Напівемпіричним квантовохімічним методом AMI вперше проаналізовано гіперповерхню по­тенціальної енергії молекули метисазону. Встановлено, що вона мас один глобальний і сім локальних мінімумів, яким відповідають чотири планарні конформації (одна з них є основною) і дві пари суттєво непланарних дзеркально-симетричних конформацій. Конформації знаходяться в діапазоні відносних енергій 0+14,7 ккалімоль і є сильно полярними структурами. Найбільші дипольні моменти мають основна (6,8 D) та енергетично найнестабільніша (8,5 D) конформації. Напівемпіричним квантовохімічним методом MNDO/H вперше знайдено, що основна конфор­мація стабілізується щонайменше двома внутрішньомолекулярними водневими зв'язками NH...O=C і NH...N з енергією, близькою до 2,5 ккалі моль кожний. Коливальний спектр молекули метисазону містить чотири низькі фундаментальні частоти – 39, 46, 69 і 81 см –1 : це свідчить про її структурну м'якість.
format Article
author Потягайло, А.Л.
Болсунова, О.І
Заїка, Л.А.
Потопальський, А.І.
Говорун, Д.М.
author_facet Потягайло, А.Л.
Болсунова, О.І
Заїка, Л.А.
Потопальський, А.І.
Говорун, Д.М.
author_sort Потягайло, А.Л.
title Конформаційний аналіз молекули метисазону: результати напівемпіричних квантовохімічних розрахунків
title_short Конформаційний аналіз молекули метисазону: результати напівемпіричних квантовохімічних розрахунків
title_full Конформаційний аналіз молекули метисазону: результати напівемпіричних квантовохімічних розрахунків
title_fullStr Конформаційний аналіз молекули метисазону: результати напівемпіричних квантовохімічних розрахунків
title_full_unstemmed Конформаційний аналіз молекули метисазону: результати напівемпіричних квантовохімічних розрахунків
title_sort конформаційний аналіз молекули метисазону: результати напівемпіричних квантовохімічних розрахунків
publisher Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate 2003
topic_facet Короткі повідомлення
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156526
citation_txt Конформаційний аналіз молекули метисазону: результати напівемпіричних квантовохімічних розрахунків / А.Л. Потягайло, О.І. Болсунова, Л.А. Заїка, A.І. Потопальський, Д.М. Говорун // Вiopolymers and Cell. — 2003. — Т. 19, № 3. — С. 292-294. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.
series Біополімери і клітина
work_keys_str_mv AT potâgajloal konformacíjnijanalízmolekulimetisazonurezulʹtatinapívempíričnihkvantovohímíčnihrozrahunkív
AT bolsunovaoí konformacíjnijanalízmolekulimetisazonurezulʹtatinapívempíričnihkvantovohímíčnihrozrahunkív
AT zaíkala konformacíjnijanalízmolekulimetisazonurezulʹtatinapívempíričnihkvantovohímíčnihrozrahunkív
AT potopalʹsʹkijaí konformacíjnijanalízmolekulimetisazonurezulʹtatinapívempíričnihkvantovohímíčnihrozrahunkív
AT govorundm konformacíjnijanalízmolekulimetisazonurezulʹtatinapívempíričnihkvantovohímíčnihrozrahunkív
AT potâgajloal konformacionnyjanalizmolekulymetisazonarezulʹtatypoluémpiričeskihkvantovohimičeskihrasčetov
AT bolsunovaoí konformacionnyjanalizmolekulymetisazonarezulʹtatypoluémpiričeskihkvantovohimičeskihrasčetov
AT zaíkala konformacionnyjanalizmolekulymetisazonarezulʹtatypoluémpiričeskihkvantovohimičeskihrasčetov
AT potopalʹsʹkijaí konformacionnyjanalizmolekulymetisazonarezulʹtatypoluémpiričeskihkvantovohimičeskihrasčetov
AT govorundm konformacionnyjanalizmolekulymetisazonarezulʹtatypoluémpiričeskihkvantovohimičeskihrasčetov
AT potâgajloal conformationalanalysisofmetisazonemoleculesemiempiricalquantumchemicaldata
AT bolsunovaoí conformationalanalysisofmetisazonemoleculesemiempiricalquantumchemicaldata
AT zaíkala conformationalanalysisofmetisazonemoleculesemiempiricalquantumchemicaldata
AT potopalʹsʹkijaí conformationalanalysisofmetisazonemoleculesemiempiricalquantumchemicaldata
AT govorundm conformationalanalysisofmetisazonemoleculesemiempiricalquantumchemicaldata
first_indexed 2025-11-25T01:55:54Z
last_indexed 2025-11-25T01:55:54Z
_version_ 1849725555242434560
fulltext ISSN 0233-7657. Біонолімери і клітина. 2003. Т. Ї9. N<_» З КОРОТКІ ПОВІДОМЛЕННЯ Конформаційний аналіз молекули метисазону: результати напівемпіричних квантовохімічних розрахунків А. Л. Потягайло, О. І. Болсунова, Л. А. Заїка, A. L Потопальський, Д. М. Говорун Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, 03143 , Україна E-mail: potopalsky@imbg.org.ua Напівемпіричним квантовохімічним методом AMI вперше проаналізовано гіперповерхню по­ тенціальної енергії молекули метисазону. Встановлено, що вона мас один глобальний і сім локальних мінімумів, яким відповідають чотири планарні конформації (одна з них є основною) і дві пари суттєво непланарних дзеркально-симетричних конформацій. Конформації знаходяться в діапазоні відносних енергій 0+14,7 ккалімоль і є сильно полярними структурами. Найбільші дипольні моменти мають основна (6,8 D) та енергетично найнестабільніша (8,5 D) конформації. Напівемпіричним квантовохімічним методом MNDO/H вперше знайдено, що основна конфор­ мація стабілізується щонайменше двома внутрішньомолекулярними водневими зв'язками NH...O=C і NH...N з енергією, близькою до 2,5 ккалі моль кожний. Коливальний спектр молекули метисазону містить чотири низькі фундаментальні частоти — 39, 46, 69 і 81 см 1: це свідчить про її структурну м'якість. Вступ. Метил-ізатин-/)-тіосемікарбазон або метиса- зон (марборан) — сполука, що має широку про­ тивірусну дію і може застосовуватися, зокрема, при захворюваннях на віспу [ 1 ]. Зазвичай вона прояв­ ляє високу токсичність [2]. Незважаючи на це, Потопальським та співавт. на основі метисазону розроблено малотоксичний противірусний, проти­ пухлинний препарат ізатізон [4 ]. У той же час через непересічну біологічну значущість метисазону відомості про особливості його геометричної будови залишаються вкрай обме­ женими. Так, зокрема, до цього часу не з'явилися роботи, які були б присвячені його конформацій- ному аналізові. Ця праця ставить за мету лікві­ дувати існуючі прогалини і дослідити конформацій- ні можливості молекули метисазону у вільному стані та виявити основні структурні чинники, які їх детермінують. Матеріали і методи. Для цього ми скористали­ ся напівемпіричними квантовохімічними методами © А. Л. П О Т Я Г А Й Л О , О. І. Б О Л С У Н О В А , Л. А. ЗАЇКА, А. І. П О Т О П А Л Ь С Ь К И Й , Д . М. Г О В О Р У Н , 2 0 0 3 AMI і MNDO/H, які добре себе зарекомендували для подібного кола задач і об'єктів [4, 5] . Методом AMI у режимі оптимізації всіх структурних пара­ метрів досліджували мінімуми гіперповерхні по­ тенціальної енергії (ГППЕ) молекули, що відпо­ відають її конформаціям, а методом MNDO/H вивчали наявність внутрішньомолекулярних водне­ вих (Н) зв'язків як стабілізуючих конформацію чинників. Коливальні спектри розраховували в гармоній­ ному наближенні методом AMI. Результати і обговорення. Вперше встановле­ но, що ГППЕ молекули метисазону має вісім мінімумів — один глобальний і сім локальних. їм відповідають чотири планарні конформації (одна з яких є основною) і дві пари суттєво непланарних дзеркально-симетричних конформацій (рисунок). Конформації лежать у діапазоні відносних енергій 0-И4,7 ккал/моль і є сильно полярними структура­ ми (рисунок). Найполярнішими з-поміж них є основна І (6,8 D) та енергетично найнестабільніша (8,5 D) конформація VIII. Вперше знайдено шляхи та встановлено енер- 292 mailto:potopalsky@imbg.org.ua К О Н Ф О Р М А Ш Й Н И Й АНАЛІЗ М О Л Е К У Л И МЕТИСАЗОНУ Конформації молекули метисазону за даними напівемпіричного квантовохіміч- ного методу AM 1. Пунктирними лініями н зображено внутрішньомолекулярні Н- зв'язки. Для дзеркально-симетричних пар III, IV і VI, VII подано лише одну конформацію. Позначення: АЕ — відно­ сна енергія, ккал/моль; d — дипольний момент, D гетику утворення високоенергетичних конформацій з основної. Так, конформація II утворюється з основної конформації І поворотом тіосемікарбо- зильної групи на 180° навколо екзоциклічного зв'я­ зку C=N. Це взаємоперетворення характеризується дуже високим бар'єром (близько 47 ккал/моль), оскільки повертання відбувається навколо подвій­ ного зв'язку. З відносно великим енергетичним бар'єром проходять також процеси рацемізації, то­ бто взаємоперетворення пар дзеркально-симетрич­ них конформерів III і IV, а також VI і VII — 3,4 і 7,2 ккал/моль відповідно. Значні енергетичні бар'єри в цьому випадку пов'язані з помітними стеричними ускладненнями у планарній конфі­ гурації, що є перехідним станом рацемізації, яка здійснюється за площинно-інверсним механізмом. Конформаційні переходи I-»V і ІІ->VIII, які від­ буваються шляхом повороту фрагмента -SNH 2 на­ вколо ординарного зв'язку C s-N на кут 180°, мають бар'єри 7,8 і 8,7 ккал/моль відповідно. Енергетичні бар'єри близько 8 і 2,6 ккал/моль відповідають конформаційним переходам I-»V і VI, VII->VIII, які відбуваються за рахунок повороту тіосемікарбо- зильної групи на кут < 180° навколо ординарного зв'язку N-N. Невеликим енергетичним бар'єром (~0,6 ккал/моль) характеризується внутрішнє обе­ ртання метальної групи навколо ординарного зв'яз­ ку C-N. Характерною особливістю основної конформа­ ції І є те, що вона, на відміну від усіх інших, стабілізується двома внутрішньомолекулярними Н- зв'язками NH.. .0 і NH...N з енергією 2,4 і 2,7 ккал/моль відповідно. Енергетично найнестабі- льніша конформація VIII зовсім не має внутріш- ньомолекулярних Н-зв'язків, а дестабілізуючі фак­ тори, зокрема, відштовхування вільних електрон­ них пар сусідніх атомів сірки, азоту і кисню представлені в ній найповніше. Саме цими обста­ винами і пояснюється її найвища відносна енергія (14,7 ккал/моль). Насамкінець звернемо увагу на одну, струк­ турно-динамічну особливість молекули метисазо- 293 п о т я г л й л о л . Л . ГА Ш ну — її структурну м'якість: про це свідчить на­ явність чотирьох низьких частот фундаментальних коливань — 39, 46, 69 і 81 см"1 у її коливальному спектрі. Очевидно, структурна м'якість поряд з конформаційгами можливостями, а також здат­ ність вступати у міжмолекулярні Н-зв'язки лежать в основі біологічної активності метисазону. Можна припустити, що саме наявність специфічного роз­ чинника у складі ізатізону — ДМСО та поліетилен- гліколю переводить молекулу з енергетично най- вигіднішої конформації у високоенергетичну «робо­ чу», тобто біологічно активну. Автори планують найближчим часом у продов­ ження цього дослідження провести неемпіричний квантовохімічний конформаційний аналіз молеку­ ли метисазону. A. L. Potyahaylo, О. I. Bolsunova, L. A. Zayika, А. I. Potopal'sky, D. М. Hovorun Conformational analysis of metisazone molecule: semi-empirical quantum chemical data Summary The potential energy hypersurface of metisazone, which is an antiviral preparation of a wide spectrum antiviral action has been first analyzed by semi-empirical quantum chemical method AMI. The hypersurface was shown to have one global and seven local minima corresponding to four planar conformations (one of which being a main conformation) and two pairs of substantially non- planar mirror-symmetrical conformations. All these conformations fall within the 0+14.7 kcallmole range of relative energy and are highly polar structures. The highest dipole moments correspond to the basic conformation (6.8 D) and the most unstable conformation (8.5 D). It has been first established by semi-empirical quantum chemical method MNDO/H tliat the main conformation is stabi­ lized by at least two intramolecular H-bonds NH...O=C and NH...N, each of them with the energy of 2.5 kcallmole. Vibrational spectrum of metisazone contains four low fundamental frequencies (39, 46, 69 and 8J cm ) , which evidences its structural nonrigidity. А. Л. Потягайло, О. И. Болсунова, Л. А. Заика, А. И. Потопальский, Д. Н. Говорун Конформационный анализ молекулы метисазона: результаты полуэмпирических квантовохимических расчетов Резюме Полу эмпирическим квантовохимическим методом AMI впер­ вые проанализирована гиперповерхность потенциальной энер­ гии молекулы метисазона — соединения с широким спектром противовирусного действия. Установлено, что она имеет один глобальный и семь локальных минимумов, которым отвечают четыре планарные конформации (одна из них явля­ ется основной) и две пары существенно непланарных зеркаль­ но-симметричных конформации. Конформации находятся в диапазоне относительных энергий 0+14,7 ккалі моль и явля­ ются сильно полярными структурами. Наибольшие дипольные моменты имеют основная (6,8 D) и энергетически наименее стабильная (8,5 D) конформации. Полу эмпирическим кванто­ вохимическим методом MNDO/H впервые выявлено, что ос­ новная конформация стабилизируется по меньшей мере двумя внутримолекулярными водородными связями NH...O=C и NH...N с энергией около 2,5 ккалі моль каждая. Колебательный спектр молекулы метисазона содержит четыре низкие фунда­ ментальные частоты —39, 46, 69 и 81 см , что свидетель­ ствует о ее структурной мягкости. ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ 1. Thompson R. J. Chemoprophylaxis and chemotherapy of viral disease / / Adv. Chemother.—1964. — 1 . — P . 85—88. 2. Rao R. A., McFaclrean J. A., Kamalakshi K. An isothiasole thiosemicarbazone in the treatment of variola major in man. A controlled clinical trial and laboratory investigations / / Lan­ c e t — 1 9 6 6 . — 1 , N 7466.—P. 1068—1072. 3. Потопальский А. И., Лозюк Л. В., Миролюбова А. Н., Бесарабов Б. Ф. Противовирусный, противоопухолевый и антилейкозный препарат изатизон.—Киев: Наук, думка, 1991.—192 с. 4. Говорун Д. М. Фізико-хімічні механізми біомолекулярного впізнавання: Автореф. дис. ... д-ра біол. наук.—Київ: ІМБіГ НАН України, 1999.—34 с. 5. Потягайло А. Л. Протонна рухливість у модельних білко­ во-нуклеїнових і нуклеїново-нуклеїнових комплексах та її можливе біологічне значення: Автореф. дис. ... канд. біол. наук.—Київ: ІМБіГ НАН України, 2002.—20 с. УДК 573.3 Надійшла до редакції 28.12.02 294

Схожі ресурси