Syklisten dinukleosidimonofosfaattien ja niiden analogien valmistaminen
Lautkoski, Kristian (2020-03-28)
Syklisten dinukleosidimonofosfaattien ja niiden analogien valmistaminen
(28.03.2020)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
avoin
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020040810773
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020040810773
Tiivistelmä
Syklisen diguanosiinimonofosfaatin (c-di-GMP) on lukuisten tutkimusten pohjalta havaittu olevan erinomainen ilmaisinmolekyyli bakteereissa. Alhaisilla bakteeripitoisuuksilla c-di-GMP pystyy muun muassa säätelemään bakteerien liikkuvuutta ja leviämistä elimistössä sekä pysäyttämään solusyklin. Lisäksi se hidastaa solunjakautumista, jonka pohjalta on havaittu vaikutuksia myös ihmisen syöpäsolujen toimintaan.
Biofilmit ovat mikrobien muodostamia järjestäytyneitä yhteisöjä, jotka saavat muodostuessaan aikaan useita kroonisia ja pysyviä tulehduksia elimistössä. Biofilmien patogeenisia bakteereita ovat muun muassa koleraa aiheuttava Vibrio cholerae, sairaalabakteeri Pseudomonas aeruginosa ja Staphylococcus aureus eli stafylokokki. Solunsisäisten pitoisuuksien ollessa korkealla c-di-GMP:n on havaittu pystyvän säätämään biofilmin muodostusta tai jopa estämään sen synnyn kokonaan. Maailmanlaajuisella tasolla c-di-GMP tunnetaankin bakteerien toisiolähettimolekyylinä (engl. second messenger).
Sykliset bis-(3 ́,5 ́)-dinukleotidit eli sykliset dinukleosidimonofosfaatit ovat biologisesti aktiivisia yhdisteitä, joiden uskotaan olevan tärkeitä myös bakteeriperäisten biofilmien säätelyssä. Tutkijoiden tultua vakuuttuneiksi c-di-GMP:n antibakteerisista ominaisuuksista, mielenkiinto erilaisten syklisten dinukleosidimonofosfaattien ja niiden modifioitujen analogien valmistamiseksi on kasvanut.
Tutkielman kirjallisessa osassa on esitetty erilaisia syklisten dinukleosidimonofosfaattien synteesimenetelmiä. Syklisten dinukleosidimonofosfaattien synteesi voidaan tehdä kahdella eri tavalla, joko entsymaattisesti tai kemiallisesti. Kemiallisessa menetelmässä nukleotidin syklisaatio toteutetaan käyttämällä fosforamidiitti-, fosfoesteri- ja vetyfosfonaatti-kemiaa. Näistä kaksi jälkimmäistä ovat käytetyimmät syklisten dinukleosidimonofosfaattien valmistuksessa. Myös tukirankamenetelmiä, joissa nukleoemäkset liitetään fosfaatti-sokeri-renkaaseen, on jälkeenpäin raportoitu.
Kemiallista synteesiä hyödyntäen tutkijat ovat valmistaneet myös syklisten dinukleosidimonofosfaattien analogeja, jotka muistuttavat biologisilta ominaisuuksiltaan hyvin paljon modifioimattomia yhdisteitä. Valmistettaessa analogeja, voidaan modifioida joko yhdisteen fosfaatti-, emäs- tai sokeriosaa.
Kokeellisessa osassa on yksityiskohtaisesti selostettu syanoetyyli-, tert-butyylidimetyylisilyyli- ja bentsoyyliryhmillä suojatun syklisen diadenosiinimonofosfaatin (c-di-AMP) synteesi ja karakterisointi. Lopputuotteen saanto oli 42%, mikä oli riittävä jatkotutkimuksille.
Biofilmit ovat mikrobien muodostamia järjestäytyneitä yhteisöjä, jotka saavat muodostuessaan aikaan useita kroonisia ja pysyviä tulehduksia elimistössä. Biofilmien patogeenisia bakteereita ovat muun muassa koleraa aiheuttava Vibrio cholerae, sairaalabakteeri Pseudomonas aeruginosa ja Staphylococcus aureus eli stafylokokki. Solunsisäisten pitoisuuksien ollessa korkealla c-di-GMP:n on havaittu pystyvän säätämään biofilmin muodostusta tai jopa estämään sen synnyn kokonaan. Maailmanlaajuisella tasolla c-di-GMP tunnetaankin bakteerien toisiolähettimolekyylinä (engl. second messenger).
Sykliset bis-(3 ́,5 ́)-dinukleotidit eli sykliset dinukleosidimonofosfaatit ovat biologisesti aktiivisia yhdisteitä, joiden uskotaan olevan tärkeitä myös bakteeriperäisten biofilmien säätelyssä. Tutkijoiden tultua vakuuttuneiksi c-di-GMP:n antibakteerisista ominaisuuksista, mielenkiinto erilaisten syklisten dinukleosidimonofosfaattien ja niiden modifioitujen analogien valmistamiseksi on kasvanut.
Tutkielman kirjallisessa osassa on esitetty erilaisia syklisten dinukleosidimonofosfaattien synteesimenetelmiä. Syklisten dinukleosidimonofosfaattien synteesi voidaan tehdä kahdella eri tavalla, joko entsymaattisesti tai kemiallisesti. Kemiallisessa menetelmässä nukleotidin syklisaatio toteutetaan käyttämällä fosforamidiitti-, fosfoesteri- ja vetyfosfonaatti-kemiaa. Näistä kaksi jälkimmäistä ovat käytetyimmät syklisten dinukleosidimonofosfaattien valmistuksessa. Myös tukirankamenetelmiä, joissa nukleoemäkset liitetään fosfaatti-sokeri-renkaaseen, on jälkeenpäin raportoitu.
Kemiallista synteesiä hyödyntäen tutkijat ovat valmistaneet myös syklisten dinukleosidimonofosfaattien analogeja, jotka muistuttavat biologisilta ominaisuuksiltaan hyvin paljon modifioimattomia yhdisteitä. Valmistettaessa analogeja, voidaan modifioida joko yhdisteen fosfaatti-, emäs- tai sokeriosaa.
Kokeellisessa osassa on yksityiskohtaisesti selostettu syanoetyyli-, tert-butyylidimetyylisilyyli- ja bentsoyyliryhmillä suojatun syklisen diadenosiinimonofosfaatin (c-di-AMP) synteesi ja karakterisointi. Lopputuotteen saanto oli 42%, mikä oli riittävä jatkotutkimuksille.