Теоретическое исследование возможности образования комплексов глицина с тиотриазолином

L. I. Kucherenko, O. V. Khromyleva, I. A. Mazur, S. V. Shishkina

Аннотация


Мозговые инсульты достаточно широко распространены во всём мире и являются одними из наиболее опасных для населения. Нередко они заканчиваются летально, полной или частичной потерей трудоспособности. При церебральной ишемии перспективным направлением первичной нейропротекции является коррекция дисбаланса возбуждающих и тормозных нейротрансмиттерных систем с помощью активации естественных тормозных процессов. Особое внимание привлекает естественный тормозной нейротрансмиттер глицин и его роль в механизмах острой церебральной ишемии. Имеются данные о способности антиоксиданта тиотриазолина потенцировать терапевтическое действие нейрометаболических церебропротекторов. Поэтому актуальным является создание нового комбинированного препарата на основе глицина с тиотриазолином.

Цель работы – изучить строение, оценить энергию образования и геометрические характеристики межмолекулярных водородных связей для комплексов, образованных глицином, 3-метил-1,2,4-триазолил-5-тиоацетатом (МТТА) и морфолином.

Методика расчётов. Начальное приближение к строению комплексов получено с помощью процедуры молекулярного докинга с использованием программы AutoDock Vina. Полученные трёхкомпонентные комплексы были предварительно оптимизированы полуэмпирическим методом PM7 с учётом влияния среды, которую моделировали в рамках метода COSMO. Расчёты проводились с помощью программы MOPAC2012. Затем комплексы были оптимизированы методом функционала плотности с эмпирической дисперсионной поправкой B97-D3/SVP+COSMO (Water) с применением геометрической поправки на неполноту базисного набора gCP. Более точный расчёт энергии сольватации был проведён методом SMD. Расчёты методом функционала плотности проведены с помощью программы ORCA 3.0.3. Энергия образования комплексов в растворе рассчитывалась как разница свободных энергий Гиббса сольватированного комплекса и сольватированных отдельных его компонент.

Результаты. Квантово-химическое моделирование комплексов тиотриазолина и глицина показало возможность образования в них множественных водородных связей. Результаты расчётов свидетельствуют о том, что множественность зарядово-усиленных донорных и акцепторных сайтов для водородного связывания приводит к образованию комплексов, разных по строению, но близких по энергии образования.

Выводы. Квантово-химическое исследование системы показало возможность образования трёхкомпонентных комплексов с невысокой стабильностью в бесконечно разбавленных растворах. Молекула глицина склонна образовывать не только межмолекулярные водородные связи, но и зарядово-усиленную внутримолекулярную водородную связь. Можно ожидать, что в реальных растворах усиление межмолекулярных взаимодействий может привести к увеличению стабильности комплексов.


Ключевые слова


глицин; тиотриазолин; квантово-химические расчеты; молекулярные комплексы

Полный текст:

PDF (English)

Литература


Khizhyak, А. А., & Kursov, S. V (2003) Uchastie vozbuzhdayushchikh aminokislotnukh transmitterov v mekhanizmakh nejrodestrukcii i perspektivnye metody patogeneticheskoj korrekcii [Participation of excitatory amino acid transmitters in mechanisms of neurodestruction and promising methods of pathogenetic correction]. Bil, zneboliuvannia, intensyvna terapiia, 1, 43–46. [in Ukrainian].

Zubatyuk, R. I., Kucherenko, L. I., Mazur, I. A., Khromylеva, O. V., & Shyshkin, O. V. (2014) Teoreticheskoe isledovanie stroeniya kompleksov izoniazida s tiotriazolinom [Theoretical study of the structure of complexes with isoniazid Thiotriazoline]. Himiya geterociklicheskikh soedinenij, 3, 476–482. [in Russian].

Trott, O., & Olson, A. J. (2010) Software news and update AutoDock Vina: Improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization, and multithreading. J. Comput. Chem., 31, 455–461. doi: 10.1002/jcc.21334.

Stewart, J. J. P. (2012) MOPAC2012. Colorado Springs, CO: Stewart Computational Chemistry, USA.

Grimme, S. (2006) Semiempirical GGA-type density functional constructed with a long-range dispersion correction. J. Comput. Chem., 27(15), 1787–1799. doi: 10.1002/jcc.20495.

Grimme, S., Antony, J., Ehrlich, S., & Krieg, H. (2010) A consistent and accurate ab initio parametrization of density functional dispersion correction (DFT-D) for the 94 elements H-Pu. J. Chem. Phys, 132(15), 154104. doi: 10.1063/1.3382344.

Grimme, S., Ehrlich, S., & Goerigk, L. (2011) Effect of the damping function in dispersion corrected density functional theory. J. Comput. Chem, 32(7), 1456–1465. doi: 10.1002/jcc.21759.

Weigend, F., & Ahlrichs, R. (2005) Balanced basis sets of split valence, triple zeta valence and quadruple zeta valence quality for H to Rn: Design and assessment of accuracy. Phys. Chem. Chem. Phys, 7(18), 3297–3305. doi: 10.1039/b508541a.

Kruse, H., & Grimme, S. (2012) A geometrical correction for the inter- and intra-molecular basis set superposition error in Hartree-Fock and density functional theory calculations for large systems. J. Chem. Phys., 136(15), 154101. doi:10.1063/1.3700154.

Marenich, A. V., Cramer, C. J., & Truhlar, D. G. (2009) Universal solvation model based on solute electron density and on a continuum model of the solvent defined by the bulk dielectric constant and atomic surface tensions. J. Phys. Chem. B, 113(18), 6378–6396. doi:10.1021/jp810292n.

Neese, F. (2012) The ORCA program system. Wiley Interdiscip. Rev. Comput. Mol. Sci., 2(1), 73–78. doi: 10.1002/wcms.81.

Shishkina, S. V., Zubatyuk, R. I., Kucherenko, L. I., Mazur, I. A., & Shishkin, O. V. (2009) Two polymorphs of morpholin-4-ium 2-(5-methyl-1H-1,2,4-triazol-3-ylsulfanyl)acetate Acta Crystallographica Section C, C65, o24-o26. doi: 10.1107/S0108270108042042.

Dawson, A., Allan, D. R., Belmonte, S. A., Clark, S. J., David, W. I. F., McGregor, P. A., et al. (2005) Effect of High Pressure of the Crystal Structures of Polymorphs of Glycien Cryst.Growth Des., 5(4), 1415–1427. doi: 10.1021/cg049716m.

Kucherenko, L. I., Khromylеva, O. V., Mazur, I. A., & Shishkina, S. V. (2017) Theoretical study of L-arginine + thiotriazolin complexes formation. Zaporozhye medical journal, 1(100), 108–112. doi: http://dx.doi.org/10.14739/2310-1210.2017.1.91736.




DOI: https://doi.org/10.14739/2310-1210.2017.5.110232

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Запорожский медицинский журнал   Лицензия Creative Commons
Запорожский государственный медицинский университет