Title
Strukturna, teorijska i biološka ispitivanja kompleksa rutenijuma(II) sa derivatima imidazola i izotiazola
Creator
Đukić, Maja, 1987-, 28281447
Copyright date
2021
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Deliti pod istim uslovima 3.0 Srbija (CC BY-NC-SA 3.0)
License description
Dozvoljavate umnožavanje, distribuciju i javno saopštavanje dela, i prerade, ako se navede ime autora na način odredjen od strane autora ili davaoca licence i ako se prerada distribuira pod istom ili sličnom licencom. Ova licenca ne dozvoljava komercijalnu upotrebu dela i prerada. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/rs/deed.sr_LATN Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Inventory ID
D-3414
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 23.02.2021.
Other responsibilities
mentor
Matović, Zoran, 1960-, 13621607
predsednik komisije
Trifunović, Srećko, 1954-, 13628775
član komisije
Jovančićević, Branimir, 1962-, 12594535
član komisije
Jelić, Ratomir, 1964-, 13619559
član komisije
Zlatar, Matija, 1979-, 27795047
član komisije
Glišić, Biljana, 1985-, 24932199
Academic Expertise
Prirodno-matematičke nauke
Academic Title
-
University
Univerzitet u Kragujevcu
Faculty
Prirodno-matematički fakultet
Alternative title
Structural, theoretical and biological investigation of ruthenium(II) complexes with imidazole and isothiazole derivatives
Publisher
[M. Đukić]
Format
122 lista
Abstract (sr)
U okviru ove doktorske disertacije sintetisani su i okarakterisani kompleksi
rutenijuma(II) sa imidazolima ([Ru(η6-p-cymene)(N-MeIm)3]Cl2·2H2O i [Ru(η6
-pcymene)(N-PrIm)Cl2]) i izotiazolima ([Ru(η6-p-cymene)Cl2(5-MA-3-PyCN-ITZ)], [Ru(η 6-pcymene)Cl2(5-MA-4-MPipCN-ITZ)], [Ru(η 6-p-cymene)Cl2(5-MA-3-MorphCN-ITZ)], [Ru(η6-pcymene)Cl2(5-PhA-3-PyCN-ITZ)], [Ru(η6-p-cymene)Cl2(3-Morph-5-PhACN-ITZ)]) kao ligandima. Karakterizacija novosintetisanih jedinjenja izvršena je primenom
savremenih spektroskopskih metoda analize (1H i 13C NMR, IR i UV-Vis), kao i
standardnim metodama (elementalna mikroanaliza i tačka topljenja). Rendgenskom
strukturnom analizom potvrđene su strukture kompleksa, kao i izotiazolovih liganada 5-
MA-3-PyCN-ITZ, 5-MA-4-MPipCN-ITZ, 5-MA-3-MorphCN-ITZ, 5-PhA-3-PyCN-ITZ i 3-
Morph-5-PhACN-ITZ.
Snimanjem emisionih fluorescentnih i apsorpcionih spektara ispitivane su
interakcije liganada i kompleksa sa DNK koji je izolovan iz grudne žlezde teleta (CTDNA) i sa albuminom humanog seruma (HSA). Cilj ispitivanja interakcija sa biološkim
makromolekulima se ogleda u određivanju mogućih načina vezivanja i konstanti vezivanja.
Nakon ispitivanja, potvrđeno je da se interakcija odvija preko statičkog mehanizma
gašenja.
Primenom MTT testa citotoksičnosti, kao i metoda za detekciju apoptoze i
autofagije, ispitivana je in vitro biološka aktivnost liganada i kompleksa. Kompleks
[Ru(η
6
-p-cymene)(N-MeIm)3]Cl2·2H2O pokazuje najveću citotoksičnost, a najsenzitivnija je
HeLa ćelijska linija. Vestern blot analiza i protočna citometrija ukazuju na apoptozu
kao primaran način ćelijske smrti. Posmatrajući ćelijski ciklus, u S fazi uočava se
sličnost u mehanizmu delovanja kompleksa rutenijuma(II) sa agensima iz platinske grupe
metala.
Teorijska ispitivanja liganada i kompleksa su odrađena primenom savremenih
metoda kompjuterske hemije. Strukturne karakteristike kompleksa (veze, uglovi i
torzioni uglovi) koji su optimizovani primenom teorijskih modela B3LYP/def2-TZVP,
B3LYP/SDD i M06 u kombinaciji sa SDD baznim setom, u skladu su sa eksperimentalnim
podacima dobijenim rendgenskom strukturnom analizom. Kompjuterska molekulska
simulacija – doking, je korišćena za ispitivanje interakcija između liganada i
kompleksa sa biološkim makromolekulima DNK i HSA. Modeliranje i simulacija je
bazirana na akva vrstama novosintetisanih kompleksa rutenijuma(II), jer su hloro
kompleksi slično cisplatini, manje reaktivni. Doking liganada i kompleksa čije su
strukture određene rendgenskom strukturnom analizom, ispitan je korišćenjem AutoDock,
AutoDock Vina i Gold softvera. Uočeno je slaganje predviđenih i eksperimentalnih
rezultata. Najbolje vezana konformaciona vrsta [Ru(p-cymene)L(H2O)H]2+ je proverena
primenom MOPAC metode PM6-MOZYME, pri čemu je potvrđena kovalentna veza između
rutenijuma(II) i N(7) koji potiče od dG7 nukleotida. Interakcije između DNK i liganada
ili kompleksa su utvrđene pomoću Discovery Studio Visualizer, pri čemu su sva ispitivana
jedinjenja u energetski najpovoljnijoj konformaciji pokazala interakcije sa DT5 iz A
lanca i DC18 iz B lanca DNK. Korišćenjem GOLD softverskog paketa, proučavano je
vezivanje liganada i kompleksa za HSA. Dokovanje je izvršeno na svakom aktivnom mestu
HSA, a rezultati ukazuju da je glutamin-292 uobičajno mesto vezivanja u asocijativnom
mehanizmu vezivanja proteina.
Abstract (en)
Within this PhD dissertation new complex compounds of ruthenium(II) were synthetized and characterized. Complexes contain coordinated imidazole type ligands ([Ru(η 6 -p-cymene)(NMeIm)3]Cl2·2H2O and [Ru(η
6
-p-cymene)(N-PrIm)Cl2]) or isothiazole type ligands ([Ru(η
6
-pcymene)Cl2(5-MA-3-PyCN-ITZ)], [Ru(η
6
-p- cymene)Cl2(5-MA-4-MpipCN-ITZ)], [Ru(η
6
-pcymene)Cl2(5-MA-3-MorphCN-ITZ)], [Ru(η
6
-p-cymene)Cl2(5-PhA-3-PyCN-ITZ)] and [Ru(η6-p-cymene)Cl2(3-Morph-5-PhACN-ITZ)]). Modern spectroscopic analytic methods (1H NMR, 13C
NMR, IR and UV-Vis) and standard methods (elemental analysis and melting point) were employed in characterization of novel compounds. X-ray structural analysis was used to confirm structures of complexes and isolated ligands.
Fluorescent emission spectroscopy and absorption spectroscopy were utilized in
examination of interactions of both ligands and complexes with calf thymus DNA (CT-DNA) and
with human serum albumin (HSA). The purpose of looking into interactions with biological
macromolecules is determining possible binding modes and binding constants. It was found that interactions happen via static quenching mechanism.
MTT cytotoxicity test and method for apoptosis and autophagy detection were used to examine in vitro biological activity of novel compounds. Complex [Ru(η
6
-p-cymene)(NMeIm)3]Cl2·2H2O shows the highest cytotoxicity and the most sensitive was HeLa cell line.
Western blot and flow cytometry analisys both point towards apoptosis as primary cell death mechanism. During observations of cell cycle in the S phaze similarity was noticed between acting
of ruthenium(II) complexes and acting of complexes that contain elements from platinum group
of metals.
For theoretical examination of ligands and complexes, modern computational chemistry
methods were applied. Structural properties of complexes (bonds, angles and torsions), which were
optimized with theoretical models B3LYP/def2-TZVP, B3LYP/SDD and M06 in combination
with SDD basis set, are in agreement with experimentally determined data gained through X-ray
structural analisys. Molecular simulation – docking, was utilized for examination of interactions
of ligands and complexes with DNA and HSA. Modelling and simulation were based on aqua
species of novel ruthenium(II) complexes, because chloro complexes are less reactive, similar to
the behavior of cisplatin. For the docking of ligands and complexes programs AutoDock,
AutoDock Vina, and GOLD were used. Conformation of [Ru(p-cymene)L(H2O)H]2+ species that
showed the highest binding score was validated using MOPAC method PM6-MOZYME and it
was determined that covalent bonding between ruthenium(II) and N(7) atom of dG7 nucleotide
may occur. Program Discovery Studio Visualizer was used to visualize and inspect possible
interactions and it was noted that in the most energetically favorable conformation interactions
that form are with DT5 from A chain and DC18 from B chain of DNA. Program GOLD was used
to study interactions of novel compounds with HSA molecule. Docking experiments were repeated
for every possible binding place on the target molecule and results point to glutamine-292 as most
probable binding residue in associative protein binding mechanism.
Classification
546.96:547.76(043.3)
Subject
Neorganska hemija - Rutenijum
Subject
Organska hemija - Imidazol
Type
Tekst
Abstract (sr)
U okviru ove doktorske disertacije sintetisani su i okarakterisani kompleksi
rutenijuma(II) sa imidazolima ([Ru(η6-p-cymene)(N-MeIm)3]Cl2·2H2O i [Ru(η6
-pcymene)(N-PrIm)Cl2]) i izotiazolima ([Ru(η6-p-cymene)Cl2(5-MA-3-PyCN-ITZ)], [Ru(η 6-pcymene)Cl2(5-MA-4-MPipCN-ITZ)], [Ru(η 6-p-cymene)Cl2(5-MA-3-MorphCN-ITZ)], [Ru(η6-pcymene)Cl2(5-PhA-3-PyCN-ITZ)], [Ru(η6-p-cymene)Cl2(3-Morph-5-PhACN-ITZ)]) kao ligandima. Karakterizacija novosintetisanih jedinjenja izvršena je primenom
savremenih spektroskopskih metoda analize (1H i 13C NMR, IR i UV-Vis), kao i
standardnim metodama (elementalna mikroanaliza i tačka topljenja). Rendgenskom
strukturnom analizom potvrđene su strukture kompleksa, kao i izotiazolovih liganada 5-
MA-3-PyCN-ITZ, 5-MA-4-MPipCN-ITZ, 5-MA-3-MorphCN-ITZ, 5-PhA-3-PyCN-ITZ i 3-
Morph-5-PhACN-ITZ.
Snimanjem emisionih fluorescentnih i apsorpcionih spektara ispitivane su
interakcije liganada i kompleksa sa DNK koji je izolovan iz grudne žlezde teleta (CTDNA) i sa albuminom humanog seruma (HSA). Cilj ispitivanja interakcija sa biološkim
makromolekulima se ogleda u određivanju mogućih načina vezivanja i konstanti vezivanja.
Nakon ispitivanja, potvrđeno je da se interakcija odvija preko statičkog mehanizma
gašenja.
Primenom MTT testa citotoksičnosti, kao i metoda za detekciju apoptoze i
autofagije, ispitivana je in vitro biološka aktivnost liganada i kompleksa. Kompleks
[Ru(η
6
-p-cymene)(N-MeIm)3]Cl2·2H2O pokazuje najveću citotoksičnost, a najsenzitivnija je
HeLa ćelijska linija. Vestern blot analiza i protočna citometrija ukazuju na apoptozu
kao primaran način ćelijske smrti. Posmatrajući ćelijski ciklus, u S fazi uočava se
sličnost u mehanizmu delovanja kompleksa rutenijuma(II) sa agensima iz platinske grupe
metala.
Teorijska ispitivanja liganada i kompleksa su odrađena primenom savremenih
metoda kompjuterske hemije. Strukturne karakteristike kompleksa (veze, uglovi i
torzioni uglovi) koji su optimizovani primenom teorijskih modela B3LYP/def2-TZVP,
B3LYP/SDD i M06 u kombinaciji sa SDD baznim setom, u skladu su sa eksperimentalnim
podacima dobijenim rendgenskom strukturnom analizom. Kompjuterska molekulska
simulacija – doking, je korišćena za ispitivanje interakcija između liganada i
kompleksa sa biološkim makromolekulima DNK i HSA. Modeliranje i simulacija je
bazirana na akva vrstama novosintetisanih kompleksa rutenijuma(II), jer su hloro
kompleksi slično cisplatini, manje reaktivni. Doking liganada i kompleksa čije su
strukture određene rendgenskom strukturnom analizom, ispitan je korišćenjem AutoDock,
AutoDock Vina i Gold softvera. Uočeno je slaganje predviđenih i eksperimentalnih
rezultata. Najbolje vezana konformaciona vrsta [Ru(p-cymene)L(H2O)H]2+ je proverena
primenom MOPAC metode PM6-MOZYME, pri čemu je potvrđena kovalentna veza između
rutenijuma(II) i N(7) koji potiče od dG7 nukleotida. Interakcije između DNK i liganada
ili kompleksa su utvrđene pomoću Discovery Studio Visualizer, pri čemu su sva ispitivana
jedinjenja u energetski najpovoljnijoj konformaciji pokazala interakcije sa DT5 iz A
lanca i DC18 iz B lanca DNK. Korišćenjem GOLD softverskog paketa, proučavano je
vezivanje liganada i kompleksa za HSA. Dokovanje je izvršeno na svakom aktivnom mestu
HSA, a rezultati ukazuju da je glutamin-292 uobičajno mesto vezivanja u asocijativnom
mehanizmu vezivanja proteina.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.