Podofilopirymidyny - nowa rodzina hybryd podofilotoksyny z pochodnymi uracylu

Podofilotoksyna (PPT) – niealkaloidowy cyklolignan, będący metabolitem wtórnym, naturalnie występujący m.in. w roślinach z rodziny Berberysowatych. Jest to silnie toksyczna substancja, stosowana w medycynie głównie ze względu na swoje właściwości przeciwnowotworowe. Mechanizm jej cytotoksyczności opiera się na inhibicji polimeryzacji tubuliny w mikrotubule, tym samym zatrzymując cykl komórkowy w metafazie i powodując śmierć komórki. W celu zwiększenia polarności PPT i wzmocnienia jej działania cytotoksycznego w ramach niniejszej pracy magisterskiej zsyntezowano 2 typy hybryd między podofilotoksyną i pirymidynami, na przykładzie pochodnych uracylu otrzymanych z odpowiednich moczników. Bazując na wstępnych wynikach dokowania molekularnego oraz ze względu na budowę przestrzenną miejsca aktywnego zmodelowanego homologicznie receptora tubuliny, zdecydowano na dołączenie kolejnych cząsteczek do PPT w pozycji C11. Jako linker między resztami PPT i uracylu zastosowano wiązanie iminowe. Poza 4 klasycznymi iminowymi hybrydami typu α, zsyntezowano 4 pochodne typu β, będące hybrydami podofilotoksyny z nowym teoretycznie niestabilnym antyaromatycznym heterocyklem. Przeprowadzono badania cytotoksyczności in vivo wszystkich hybrydowych pochodnych wykorzystując zdrowe keratynocyty HaCaT oraz 3 nowotworowe linie komórkowe: rak szyjki macicy HeLa, rak jajnika MDAH i rak jelita grubego LoVo. Przeprowadzone testy biologiczne uzupełniono badaniami in silico – dokowaniem molekularnym hybryd do białka tubuliny.

Podophyllotoxin (PPT) is a non-alkaloid cyclolignan and a secondary metabolite that naturally occurs in plants of the Berberis family. It is a highly toxic compound, used in medicine mainly because of its anticancer properties. The mechanism of PPT cytotoxicity is based on the inhibition of tubulin polymerization in microtubules, thereby arresting the cell cycle in metaphase and causing cell death. To increase the polarity of PPT and enhance its cytotoxic effect, 2 types of hybrids between podophyllotoxin and pyrimidines, using the example of uracil derivatives obtained from the corresponding ureas, were synthesized as part of this master thesis. Based on preliminary molecular docking results and due to the spatial structure of the active site of the homology-modelled tubulin receptor, it was decided to attach further molecules to the PPT at the C11 position. An imine bond was used to link the PPT and uracil moieties. In addition to the 4 classical α-type imine hybrids, 4 β-type derivatives, being hybrids between podophyllotoxin and a new theoretically unstable antiaromatic heterocycle, were synthesized. In vivo cytotoxicity studies of all hybrid derivatives were performed using healthy HaCaT keratinocytes and 3 tumour cell lines: cervical cancer HeLa, ovarian cancer MDAH and colorectal cancer LoVo. The biological assays were complemented by in silico studies – molecular docking of the hybrids to tubulin protein.