Sidebar

Ksenobiotikų biochemijos skyrius

Apie

Pagrindinės tyrimų kryptys – naujų prooksidantinių ksenobiotikų (chinonų, aromatinių nitrojunginių ir  N-oksidų ir kt.) sintezė, jų sąveikos su flavofermentais ir jų svarbos junginių citotoksiškumui tyrimai, flavofermentų katalizės mechanizmai, prooksidantinis polifenolinių junginių citotoksiškumas. Skyrius bendradarbiauja su Lietuvos, Baltarusijos, Didžiosios Britanijos, Ispanijos, Italijos, Naujosios Zelandijos, Olandijos,  JAV, Prancūzijos ir Švedijos moksliniais centrais.

Prooksidantinių junginių sintezė.     Susintetinti ar resintetinti >300 įvairių klasių junginiai – nitroaromatiniai ir nitroheterocikliniai junginiai, alifatiniai nitratai, chinonai, aromatiniai N- oksidai, benzofuroksanai ir kt., ištirtos jų elektrocheminės savybės, kvantomechaniniais metodais (AM1 ir PM3) charakterizuota jų redukcijos energetika.

Chinonų, nitroaromatinių junginių ir kitų prooksidantų vien- ir dvi-elektroninės redukcijos flavininiais fermentais mechanizmai.     Flavininės elektrontransferazės redukuoja chinonus, aromatinius nitrojunginius ir N-oksidus į jų laisvuosius radikalus, kurie, reoksiduojami O2, sudaro aktyvuotąsias deguonies formas (ROS) ir sukelia ‘oksidacinė stresą.  Tai žymiai nulemia šių junginių citotoksiškumą ir/ar priešnavikinį ar kt. terapinį poveikį. Ištirta šių junginių vienelektroninė redukcija žinduolių citochromo P-450 reduktaze, NO-sintaze (su J.-L. Boucher (Paryžiaus V  un-tas), Anabaena sp. ir P. falciparum ferredoksin:NADP+ reduktaze (su C. Gomez-Moreno (Saragosos un-tas) ir A. Aliverti (Milano un-tas)), un-tas)), ir mišri vien- ir dvielektroninė redukcija apoptozės indukcijos faktoriumi (su I.F. Sevriukova, Kalifornijos un-tas, Irvinas), lipoamiddehidrogenaze, augalų bei bakterijų tioredoksinreduktazėmis (su J.-P. Jacquot ir N. Rouhier, Nansi un-tas), bakterijų flavohemoglobinu (su L. Baciou ir F. Lederer, Paryžiaus IX un-tas). Nustatyta, kad chinonų ir nitroaromatinių  junginių vienelektroninė redukcija yra aprašoma Marcus’o modeliu, o jos greitis silpnai įtakojamas junginio struktūros ir VdWvol.  Identifikuotos kai kurių fermentų flavino redokso būsenos, atsakingos už greitį limituojančią stadiją.  Mišriai vien- ir dvielektroninei redukcijai būdingas      e-,H+,e-  mechanizmas, ją nulemia neutralaus flavino radikalo destabilizacija. Dvielektroninė redukcija žinduolių DT-diaforaze ar bakterijų nitroreduktazėmis mažina paprastųjų chinonų citotoksiškumą, bet didina aziridinil-pavaduotų chinonų ir nitroaromatinių junginių citotoksiškumą dėl DNR alkilinančių produktų susidarymo. Ištirta chinonų ir nitroaromatinių junginių redukciją DT-diaforaze, E. cloacae nitroreduktaze B (su R.L. Koder, Kentukio un-tas) ir PETN reduktaze (su N.S. Scrutton, Mančesterio un-tas), ir E. coli nitroreduktaze A (su D.F. Ackerley, Velingtono un-tas). Nustatyta, kad šioms reakcijoms būdingas struktūrinis oksidatorių specifiškumas dėl fermentų aktyviųjų centrų konformacinių pokyčių (Pav. 4) ir neigiamos ∆S. Priklausomai nuo flavino anijoninio radikalo stabilumo, vyksta vienstadijinis (H-) arba tristadijinis (e-,H+,e-) hidrido pernešimas. Šiuo metu intensyviai tyrinėjamos aromatinių N-oksidų redukcijos reakcijos.

Chinonai ir nitroaromatiniai junginai kaip antioksidacinių flavofermentų inhibitoriai ir ‘subversyvūs’ substratai. Chinonai ir nitroaromatiniai junginiai gali inhibuoti antioksidacinius žinduolių ir parazitų flavofermentus gliutationo reduktazę (GR) ir tripanotiono reduktazę (TR), bei žinduolių tioredoksinreduktazę (TrxR), tuo slopindami   -SH grupių regeneraciją. Šie junginiai rišasi fermentų tarpsubvienetiniuose domenuose. Lygiagrečiai TR, GR ir TrxR juos redukuoja į laisvuosius radikalus,  susidarant ROS. Šiais mechanizmais gali būti pagrįstas naujų antiparazitinių ir priešnavikinių agentų kūrimas. Ištirta šių junginių sąveiką su eritrocitų ir P. falciparum GR (su E.Davioud-Charvet, Strasburo un-tas), T. congolense TR (su J. Blanchard, AECOM, Niujorkas), ir žinduolių TrxR (su E. Arner, Karolio in-tas). Atrasta eilė efektyvių inhibitorių, nustatyta, kad be redukuoto flavino, junginius gali redukuoti ir TrxR katalitinė –SeH-SH-  grupė. Kartu su P. Grellier (MNHN, Paryžius) nustatytas ryšys tarp chinonų ir nitroaromatinių junginių antiplazmodinio  in vitro aktyvumo ir P. falciparum GR inhibicijos efektyvumo.

Polifenolių prooksidantinis citotoksiškumas.       Polifenolių (flavonoidų, polihidroksibenzenų  ir kt.) antioksidacinis poveikis pagrįstas jų reakcijomis su ROS. Todėl jie yra laikomi svarbiais maisto komponentais. Taip pat yra tiriami jų priešnavikinio, antiparazitinio ir kt. poveikio mechanizmai.  Tačiau polifenoliams būdingas prooksidantinis citotoksiškumas, nes jų (auto)oksidacijos metu susidaro H2O2 ir chinoniniai/ chinometidiniai produktai, kurie reaguoja su ląstelės –SH grupėmis. Nustatyta kad įvairiose žinduolių ląstelių kultūrose polifenolių citotoksiškumas didėja, mažėjant jų vienelektroninės oksidacijos potencialui (E27 , ∆log cL50/∆E27 = 1 – 2 V-1 ), ir didėjant jų lipofiliškumui (log D). Polifenolių hidroksilinimas ir oksidacinis demetilinimas citochromais P-450 didina, o jų metilinimas katechol-O-metiltransferaze mažina jų toksiškumą. Kartu su P.R. Venskutoniu (KTU) charakterizuotas kai kurių vaistinių augalų ekstraktų prooksidantinis citotoksiškumas. 

 

Pagrindinės publikacijos

2017 metai

Valiauga, B., Williams, E.M., Ackerley, D.F. and Čėnas, N., 2017. Reduction of quinones and nitroaromatic compounds by Escherichia coli nitroreductase A (NfsA): characterization of kinetics and substrate specificity. Archives of biochemistry and biophysics, 614, pp.14-22.

Smutok, O., Karkovska, M., Serkiz, R., Vus, В., Čenas, N. and Gonchar, M., 2017. A novel mediatorless biosensor based on flavocytochrome b 2 immobilized onto gold nanoclusters for non-invasive L-lactate analysis of human liquids. Sensors and Actuators B: Chemical, 250, pp.469-475.

Peciukaityte-Alksne, M., Šarlauskas, J., Miseviciene, L., Maroziene, A., Cenas, N., Krikštopaitis, K., Staniulyte, Z. and Anusevicius, Ž., 2017. Flavoenzyme-mediated reduction reactions and antitumor activity of nitrogen-containing tetracyclic ortho-quinone compounds and their nitrated derivatives. EXCLI journal, 16, p.663.

Šarlauskas, J., Tamulienė, J. and Čėnas, N., 2017. Aziridinyl-substituted benzo-1, 4-quinones: A preliminary investigation on the theoretical and experimental studies of their structure and spectroscopic properties. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 178, pp.136-141.

Jarasiene-Burinskaja, R., Alksne, M., Bartuskiene, V., Voisniene, V., Burinskij, J., Cenas, N. and Bukelskiene, V., 2017. Study of the cytotoxic effects of 2, 5-diaziridinyl-3, 6-dimethyl-1, 4-benzoquinone (MeDZQ) in mouse hepatoma cells. EXCLI journal, 16, p.151.

 

2016 metai

Šarlauskas, J., Pečiukaitytė-Alksnė, M., Misevičienė, L., Marozienė, A., Polmickaitė, E., Staniulytė, Z., Čėnas, N. and Anusevičius, Ž., 2016. Naphtho [1′, 2′: 4, 5] imidazo [1, 2-a] pyridine-5, 6-diones: Synthesis, enzymatic reduction and cytotoxic activity. Bioorganic & medicinal chemistry letters, 26(2), pp.512-517.

Ger, M., Kaupinis, A., Nemeikaite-Ceniene, A., Sarlauskas, J., Cicenas, J., Cenas, N. and Valius, M., 2016. Quantitative proteomic analysis of anticancer drug RH1 resistance in liver carcinoma. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Proteins and Proteomics, 1864(2), pp.219-232.

Stulpinas, A., Imbrasaitė, A., Krestnikova, N., Šarlauskas, J., Čėnas, N. and Kalvelytė, A.V., 2015. Study of bioreductive anticancer agent RH-1-induced signals leading the wild-type p53-bearing lung cancer A549 cells to apoptosis. Chemical research in toxicology, 29(1), pp.26-39.

 

2015 metai 

Valiauga, B., Rouhier, N., Jacquot, J.P. and Čėnas, N., 2015. Quinone-and nitroreductase reactions of Thermotoga maritima thioredoxin reductase. Acta Biochimica Polonica, 62(2), pp.303-309.

Kosychova, L., Karalius, A., Staniulytė, Z., Sirutkaitis, R.A., Palaima, A., Laurynėnas, A. and Anusevičius, Ž., 2015. New 1-(3-Nitrophenyl)-5, 6-dihydro-4H-[1, 2, 4] triazolo [4, 3-a][1, 5] benzodiazepines: Synthesis and Computational Study. Molecules, 20(4), pp.5392-5408.

 

2014 metai

Miliukienė, V., Nivinskas, H. and Čėnas, N., 2014. Cytotoxicity of anticancer aziridinyl-substituted benzoquinones in primary mice splenocytes. Acta Biochimica Polonica, 61(4), pp.833-836.

Šarlauskas, J., Misevičienė, L., Marozienė, A., Karvelis, L., Stankevičiūtė, J., Krikštopaitis, K., Čėnas, N., Yantsevich, A., Laurynėnas, A. and Anusevičius, Ž., 2014. The study of NADPH-dependent flavoenzyme-catalyzed reduction of benzo [1, 2-c] 1, 2, 5-oxadiazole N-oxides (Benzofuroxans). International journal of molecular sciences, 15(12), pp.23307-23331.

 

2013 metai

Anusevičius, Ž., Nivinskas, H., Šarlauskas, J., Sari, M.A., Boucher, J.L. and Čėnas, N., 2013. Single-electron reduction of quinone and nitroaromatic xenobiotics by recombinant rat neuronal nitric oxide synthase. Acta Biochimica Polonica, 60(2).

 

Projektai

Dabar vykdomi

 

Pasibaigę

Kryptinga endoparazitinių ligų chemoterapija, (2014 - 2017), dr. J. Šarlauskas

Finansavimo šaltinis: COST
Įgyvendinančioji institucija: Lietuvos mokslų taryba.


Chinonai ir nitroaromatiniai junginiai kaip flavohemoglobinų subversyvūs substratai: mechanizmai ir biomedicininė reikšmė, (2013 - 2014), habil dr. N. Čėnas

Finansavimo šaltinis: Lietuvos ir Prancūzijos programa "Žiliberas"
Įgyvendinančioji institucija: Lietuvos mokslų taryba.


Tarpbaltyminės sąveikos ir redokso ekvivalentų pernešimo moduliatorių steroidų hidroksilinimo sistemose charakterizavimas, (2013 - 2014), dr. Ž. Anusevičius

Finansavimo šaltinis: Lietuvos ir Baltarusijos programa
Įgyvendinančioji institucija: Lietuvos mokslų taryba.


L- and D-lactato: cytochromo с oksidoreduktazių, išskirtų iš rekombinantinių mielių Hansenula polymorpha tyrimai ir jų naudojimas amperometrinių biosensorių kūrimui, (2014 - 2015), dr. K. Krištopaitis

Finansavimo šaltinis: Lietuvos ir Ukrainos programa
Įgyvendinančioji institucija: Lietuvos mokslų taryba.


Naujos kartos N-heterocikliniai chinonai: kryptinga sintezė ir priešvėžinio aktyvumo tyrimai, (2014 - 2016), dr. Ž. Anusevičius

Finansavimo šaltinis: mokslininkų grupių projektai
Įgyvendinančioji institucija: Lietuvos mokslų taryba.


Molekuliniai chinonų ir polifenolių toksiškumo ir priešnavikinio aktyvumo mechanizmai: fermentinės redokso reakcijos, citotoksiškumas, signalo perdavimas ir proteomika, (2011 - 2015), habil. dr. Narimantas Čėnas

Finansavimo šaltinis: Europos sąjungos investiciniai fondai, pagal priemonę "Parama mokslininkų ir kitų tyrėjų mokslinei veiklai"
Įgyvendinančioji institucija: Lietuvos mokslų taryba.

Darbuotojai

 

Skyriaus vadovas

Prof. Narimantas Čėnas
852234392

 

Mokslo darbuotojai

Dr. Žilvinas Anusevičius
vyresnysis mokslo darbuotojas
852234405
Dr. Kastis Krikštopaitis
vyresnysis mokslo darbuotojas
852234378
Dr. Jonas Šarlauskas
vyresnysis mokslo darbuotojas
852234404
Dr. Lidija Kosychova
mokslo darbuotoja
852234393
Dr. Audronė Marozienė
mokslo darbuotoja
852234403
Dr. Lina Misevičienė
mokslo darbuotoja
852234403
Evelina Polmickaitė-Smirnova
jaunesnioji mokslo darbuotoja
852234404
   

 

Doktorantai

Mindaugas Lesanavičius
852234404 
Benjaminas Valiauga
852234393


 

 

Darbuotojai

Svetlana Belik
vyresnioji laborantė