Синтез и биологическая активность N⁶-маннопиранозиладенинов

Выполнен синтез потенциально биоактивных продуктов конденсации аденина с D-маннозой и 6-дезокси+-маннозой (L-рамнозой) в водных и этанольных растворах. На основании данных ИК-Фурье спектроскопии и элементного анализа установлено, что моно-N⁶-гликозилированные аденины с удовлетворительными выходами выделяются из водных систем, тогда как в этанольных растворах образуются смеси N⁶, N⁹-продуктов, а также комплексы последних с ионами меди. Детальный анализ колебательных спектров N⁶-гликозиладенинов подтверждает строение углеводных фрагментов в виде пиранозных циклов, при этом часть продукта образуется в виде дезоксиаминокетоз. N-рамнозиладенин образуется с более чем вдвое большим выходом по причине более высокой устойчивости рамнозы в отношении побочных реакций. Спектры отражения модельных растворов гликозиладенинов, регистрируемые через 4 суток после приготовления, не обнаруживают полос, характерных для свободного аденина в области 1250-1110 см^-1, что свидетельствует о достаточной устойчивости синтезированных продуктов к гидролитическому расщеплению в условиях эксперимента. Биотестирование выделенных продуктов на семенах пшеницы (Triticum aestivum L.) показывает увеличение содержания хлорофиллов в проростках для обоих маннозиладенинов в сравнении с контролем. Уменьшение концентрации синтезированных продуктов в растворах проращивания с 0,1 до 0,001% приводит к усилению накопления фотосинтетических пигментов, при этом для рамнозиладенина данный эффект выражен сильнее. Последнее может быть связано со структурными особенностями углеводных фрагментов, в частности, различия в степени гидроксилирования гликозидных фрагментов. Механизмы трансформации и активного действия N⁶-замещенных аденинов планируется изучить в дальнейшем.

1. Mhatre V., Joshi V. Synthesis of new substituted 6-ureidopurines and 6-ureido-9-(2,3,5-triacetyl ribofuranosyl)purines having cytokinin (plant growth promoting) activity // Indonesian Journal of Chemistry. 2002. Vol. 41B. Issue 12. P. 2667-2675. https://doi.org/10.1002/chin.200313195

2. Mornet R., Theiler J.B., Leonard N.J., Schmitz R.Y., Moore F.H., Skoog F. Active cytokinins. Photoaffinity labeling agents to detect binding // Plant Physiology. 1979. Vol. 64. Issue 4. P. 600-610. https://doi.org/10.1104/pp.64.4.600

3. Mathlouthi M., Seuvre A.-M., Koenig J.L. FTIR and laser-Raman spectra of adenine and adenosine // Carbohydrate Research. 1984. Vol. 131. Issue 1. P. 1-15. https://doi.org/10.1016/0008-6215(84)85398-7

4. Maruyama T., Tanaka A., Oda M., Suzuki T., Oritani T. Synthesis and biological activity of new water-soluble cytokinins // Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 1993. Vol. 57. Issue 5. P. 803-807. https://doi.org/10.1271/bbb.57.803

5. Hart D.S., Keightley A., Sappington D., Nguyen P.T.M., Chritton C., Seckinger G.R., et al. Stability of adenine-based cytokinines in aqueous solutions // In Vitro Cellular and Developmental Biology - Plant. 2016. Vol. 52. P. 1-9. https://doi.org/10.1007/s11627-015-9734-5

6. Nashalian O., Yaylayan V. Reactivity of nitrogen atoms in adenine and (Ade)2Cu complexes towards ribose and 2-furanmethanol: formation of adenosine and kinetin // Food Chemistry. 2017. Vol. 215. P. 463469. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.08.012

7. Nam I., Nam H.G., Zare R.N. Abiotic synthesis of purine and pyrimidine ribonucleosides in aqueous microdroplets // PNAS. 2018. Vol. 115. Issue 1. P. 3640. https://doi.org/10.1073/pnas.1718559115

8. Knerr T., Osch S., Severin T. Reaction of guanosine, 2'-deoxyguanosine and guanosine-5'-monophosphate with glucose // Carbohydrate Research. 1994. Vol. 256. Issue 1. P. 177-183. http://doi.org/10.1016/0008-6215(94)84236-1

9. Larralde R., Robertson M.P., Miller S.L. Rates of decomposition of ribose and other sugars: Implication of chemical evolution // PNAS. 1995. Vol. 92. Issue 18. P. 8158-8160. https://doi.org/10.1073/pnas.92.18.8158

10. Sharma S., Uttam R., Singh P., Uttam K. Detection of vibrational spectroscopic biomarkers of the effect of gold nanoparticles of wheat seedlings using attenuated total reflectance Fourier transformed infrared spectroscopy // Analytical Letters. 2018. Vol. 51. Issue 14. P. 2271-2294. https://doi.org/10.1080/00032719.2017.1423077

11. Черепанов И.С. Синтез и изучение рострегулирующей активности N-карбоксифенил-L-рамнозиламинов // Вестник технологического университета. 2020. Т. 23. N 2. C. 5-8.

12. Montesinos V.J., Terrogn A., Fiol J.J., Moreno V., Caubet A. Synthesis and characterization of adenine histidine ternary complexes // Synthesis and Reactivity in Inorganic and Metal-Organic Chemistry. 1993. Vol. 23. Issue 6. P. 937-947. https://doi.org/10.1080/15533179308016873

13. Fujita T., Sakaguchi T. Coordination and protonation sites of metal complexes containing adenine. Studies by infrared spectra // Chemical and Pharmaceutical Bulletin. 1977. Vol. 25. Issue 9. P. 2419-2422. https://doi.org/10.1248/cpb.25.2419

14. Masoud M., El-Merghani A., Abd El-Kaway M. Structure and physico-chemical properties of biologically active purine complexes // Synthesis and Reactivity in Inorganic, Metal-organic and Nanometal Chemistry. 2009. Vol. 39. P. 535-553. https://doi.org/10.1080/15533170903327844

15. Hamada Y.Z., Greene J.T., Shields V., Prat-cher M., Gardiner S., Waddell E., et al. Spectroscopic and potentiometric studies of the interaction of adenine with trivalent metal ions // Journal of Coordination Chemistry. 2010. Vol. 63. Issue 2. P. 284-295. https://doi.org/10.1080/00958970903377279

16. Malek K., Podstawka E., Milecki J., Schroeder G., Proniewicz L. Structural features of the adenosines conjugate in means of vibrational spectroscopy and DFT // Biophysical Chemistry. 2009. Vol. 142. Issue 1-3. P. 17-26. https://doi.org/10.1016/j.bpc.2009.02.007

17. Zhbankov R.G., Sivchik V.V., Kolosova T.E. Vibrational spectra of monosaccharides which differ in the configuration of the CO(CH) groups // Journal of Applied Spectroscopy. 1980. Vol. 32. Issue 5. P. 472-477. https://doi.org/10.1007/BF00612923

18. Bailey L.E., Hernanz A., Navarro R., The-ophanides T. Normal coordinate analysis and vibrational spectra of 9-e-D-arabinofuranosyladenine hydrochloride (Ara-A.HCl) // European Biophysics Journal. 1996. Vol. 24. Issue 3. P. 149-158. https://doi.org/10.1007/BF00180272

19. Suarez-Marina I., Abul-Haija Y., Turk-Macleod R., Gromski P.S., Cooper G.J.T., Olive A.O., et al. Integrated synthesis of nucleotide and nucleosides influenced by amino acids // Communication Chemistry. 2019. Vol. 2. Issue 28. 8 p. https://doi.org/10.1038/s42004-019-0130-7

20. Черепанов И.С. Образование вторичного продукта амадори в системе D-манноза - п-то-луидин // Южно-сибирский научный вестник. 2019. Т. 26. N 2. С. 23-27. https://doi.org/10.25699/SSSB.2019.2(26).32516

21. Abou Rayya M.S., Thanaa Sh.V., Naliba E.K. Photosynthetic pigments and fruit quality of Manzanillo olive as affected by 6-benzyladenine and studied the chemical constituents in leaves using Fourier transform infrared spectroscopy technique // International Journal of ChemTech Research. 2015. Vol. 8. Issue 6. P. 514-522.

22. Piotrowska A., Czerpak R., Adamowicz J., Biedrizcka A., Potocka A. Comparison of stimulatory effect of cytokinins adenine and urea derivatives on the level of some components in Wolffia Arrhiza (L.) Wimm (Lemnaceae) // Acta Societatis Botanicorum Poloniae. 2005. Vol. 74. Issue 2. P. 111-118. https://doi.org/10.5586/asbp.2005.015