Лоуэ, Гордон: биография
В 1984 году Лоуэ опубликовал первую из серии статей по использованию изотопно-меченые хиральных эфиров сульфатов в изучении ферментативного механизма. Хиральные сульфаты получались окислением хиральных эфиров сульфитов с помощью тетраоксида рутения, а стерическое соответствие достигалось введением в систему лантанидов (схема 2). Конфигурации были подтверждены с помощью инфракрасной спектроскопии с использованием частот, характерных для хиральных групп. Было показано, что простой перенос сульфата с фенилсульфата на вторичный спирт происходит с инверсией конфигурации. Доступность хиральных эфиров сульфатов позволила Лоуэ и его группе связать свои исследования с изучением серии фермент-катализируемых переносов сульфатной группы. Работа была закончена в 1991 году. В реакции переноса сульфата от фенилового эфира на p-крезол, катализируемой сульфотрансферазой из бактерии Eubacterium A-44, наблюдается сохранение конфигурации серы, предположительно формирующей сульфо-ферментный интермедиат, взаимодействуя, вероятно с остатком тирозина. Эта работа была выпущена в 1998 году.
Интеркаляторы ДНК
Лоуэ проводил работу по изучению интеркаляторов ДНК. Полученный им пиколин пиридин 5 оказался гораздо более сильным интеркалятором, чем ранее известные комплексы, в которых четвёртым лигандом была гидроксиэтилтиогруппа. Это объясняется двойным положительным зарядом комплекса PtII. За этим последовало исследование взаимодействия с модельным самокомплементарным олигонуклеотидом, связывающимся с дезоксигуанозином на 3’-конце методом масс-спектрометрии. После удаления бис-интеркалятора сверхспирализованные участки, катенаны и узлы оставляют на себе его отпечаток. Такие соединения имеют возможно применять для изучения трёхмерной организации ДНК, в частности около сайтов репликации, рекомбинации и действия топоизомераз. Вставка азидной группы, как в соединении 6, в ядро терпиридина позволяет провести фотоаффинное мечение сайта связывания интеркалятора. Было обнаружено, что комплексы терпиридина токсичны по отношению к возбудителям лейшманиоза и трипаносомоза, а также к различным раковым клеткам яичников человека. Образующиеся комплексы необратимо ингибируют трипанохион бактерий Trypanosoma cruzi, не затрагивая при этом человеческую глутатионредуктазу. Некоторые из этих соединений цитотоксичны более, чем карбоплатина, использовавшаяся для терапии в то времяя. Комплекс металлирует рекомбинантный человеческий сывороточный альбумин через свободную тиольную группу и в таком виде может быть доставлен к другим тиолам. Человеческий сывороточный альбумин может, таким образом, рассматриваться как природный механизм транспорта комплексов к целевым опухолевым клеткам. Тот факт, что многие опухолевые клетки имеют высокие уровни тиоредоксин-редуктазы, стимулировал синтез новых комплексов платины для направленного ингибирования, и конкретные примеры, такие как соединение 7, оказались очень эффективны.
Пептидо-нуклеиновые кислоты
В сотрудничестве со своим тайским коллегой, Tirayut Vilaivan, Лоуэ исследовал пептидо-нуклеиновые кислоты (ПНК) и опубликовал серию из восьми статей по этой теме, концентрируясь на структурах пирролидинила и аналогичных цепочках, и поиске стабильных гибридов их с олигонуклеотидами. С использованием глицилпролиновых связок была уменьшена самоагрегация, а с добавлением серина улучшена растворимости в воде. Так же было проведено изучение гибридизации с хиральными формами ПНК.
Исследования ферментов
Работы по изучению механизмов действия ферментов начались с механистических исследований папаина — цистеиновой протеазы, которая расщепляет пептидные связи лейцина и глицина. Молярная масса этой протеазы составляет 21 кДа и её структура хорошо изучена. Лоуэ, в сотрудничестве со своим студентом Эндрю Уильямсом, показал, с помощью спектроскопии, что активный сайт включает в себя тиоловую группу цистеина, детектировав ацилированные тиогруппы. Ранее другая научная группа высказала предположение, что в данном процессе так же принимают участие карбоксилаты, в качестве нуклеофилов, но Лоуэ и Уильямс опровергли это представление. Исследование с помощью маркеров показало, что когда остаток цистеина алкилирован хлоркетоном с радиоактивной меткой, наблюдается связывание в цистеине в 25 позиции белка. Позже, работа с бис-электрофилами показала, что остаток гистидина в позиции 106 также оказывал влияние на процесс. Методом молекулярного моделирования было изучено взаимодействие между молекулами антифолата и группами, находящимися в активном центре редуктазы. Это дало понимание основ резистентности к лекарствам с помощью мутаций в активном центре и задало направление для модификации структуры антифолата. Были синтезированы вещества, модифицированные по арильной группе с помощью бис-замещения, что позволило увеличить активность в сравнении с уже известными соединениями; некоторые из полученных соединений имели низкую цитотоксичность.
