Resveratrol esters: synthesis, structure and biological activity
Loading...
Date
2017
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Estry resweratrolu: synteza struktura i aktywność biologiczna
Abstract
Resveratrol is a common polyphenol widely occurring in many plans species. It is known from numerous biological activities where the most significant is its cancer preventing property. However, its wider application is limited due to poor water solubility, low stability and weak bioavailability. To overcome this limitations I designed and synthesized novel resveratrol triesters. Because of their non-polar character and hence facilitated transportation across lipid bilayers esters constitute one of the most promising derivatives. I hypothesized two possible scenarios of their action. Firstly, the activity may be derived from novel molecule itself. Moreover, due to the possible hydrolysis after passing through biological membranes esters will release parent, unbonded molecules. In this way triesters may constitute the
transporters for easier resveratrol delivery. My first goal was to optimize the procedure for convenient and efficient synthesis of resveratrol triesters. After detailed screening of multiple reaction conditions I found the application of microwave heating for the direct reaction of resveratrol with acyl chloride in acetonitrile in the presence of DBU and DMAP to be the most effective. In the next step, according to the optimized protocol I synthesized the representative library of twelve aromatic and aliphatic triesters of resveratrol. One aliphatic (resveratryl triisobutyrate) and one aromatic (resveratryl tri-2,6-dichlorobenzoate) example were submitted to crystal structure analysis performed by Prof. Urszula Rychlewska research group.
Acute lymphoblastic leukemia is the most common childhood malignancy. In order to find new anti-leukemic agents, I evaluated in vitro the series of novel resveratrol triesters towards activity against primary acute lymphoblastic leukemia cells. Three from all of the compounds screened, namely: resveratryl triacetate (IC50 = 3.4 μM), resveratryl triisobutyrate (IC50 = 5.1 μM) and resveratryl triisovalerate (IC50 = 4.9 μM) were characterized by approximately two to three times lower IC50 values than unbonded resveratrol (IC50 = 10.5μM). Further detailed studies revealed that those three drugs blocked cell cycle progression at G1 phase after 48 h incubation, to finally case cell death (indicated by the significant amount of cells in SUB-G1 phase) after 96 h and 120 h. These promising compounds showed the characteristic features of apoptosis like increased level of p53 protein.
Resweratrol jest jednym z najsilniejszych przeciwutleniaczy pochodzenia roślinnego. Jego aktywność antynowotworowa również została potwierdzona w licznych badaniach naukowych. Jednak z uwagi na słabą rozpuszczalność w wodzie, niską stabilność i biodostępność jego szersze zastosowanie jest ograniczone. Wzrastająca tendencja do stosowania produktów naturalnych i ich pochodnych w różnych obszarach medycyny, przemyśle kosmetycznym i spożywczym wpływa na konieczność opracowywania nowych struktur i ograniczania stosowania związków syntetycznych. Z uwagi na możliwą hydrolizę po przejściu przez błony biologiczne dobrze rokującymi substancjami wiodącymi w tym zakresie mogą być estry resweratrolu. W niniejszej pracy opracowałam dogodną procedurę syntezy triestrów resweratrolu. Protokół uwzględnia bezpośrednią reakcje resweratrolu i chlorków kwasowych w acetonitrylu w obecności DBU i DMAP. Kluczową role odgrywa zastosowanie mikrofali jako medium grzejnego. Kolejnym celem, jaki zrealizowałam była synteza reprezentatywnej biblioteki alifatycznych i aromatycznych triestrów resweratrolu, przeznaczonych do dalszych badań. Zgodnie z opracowaną przeze mnie wcześniej procedurą zsyntezowałam dwanaście triestrów resweratrolu (tylko jeden związek został opisany wcześniej w literaturze naukowej). Dwa przykładowe triestry zostały poddane analizie krystalograficznej w celu oznaczenia ich struktury. Ta cześć badań została przeprowadzona przez grupę Prof. dr hab. Urszuli Rychlewskiej z Wydziału Chemii UAM w Poznaniu. Wszystkie związki zostały przebadane pod względem aktywności cytotoksycznej na komórkach ostrej białaczki limfoblastycznej pobranych bezpośrednio od pacjentów. Trzy pochodne: trioctan resweratrylu (IC50 = 3.4 μM), triizomaślan resweratrylu (IC50 = 5.1 μM) i triizowalerianian resweratrylu (IC50 = 4.9 μM) charakteryzowały się o około dwa do trzech razy niższymi wartościami IC50 niż niezwiązany resweratrol (IC50 = 10.5μM). Dalsze badania pokazały, że związki te hamują progres cyklu komórkowego w fazie G1 po 48 godzinach inkubacji komórek. Po 96 do 120 godzinach inkubacji większość komórek była obecna w fazie SUB-G1 co stanowi o ich śmierci. Wszystkie trzy triesty resweratrolu powodowały wzrost stężenia białka p53 po 96 godzinach inkubacji komórek, co dowodzi o ich apoptozie.
Resweratrol jest jednym z najsilniejszych przeciwutleniaczy pochodzenia roślinnego. Jego aktywność antynowotworowa również została potwierdzona w licznych badaniach naukowych. Jednak z uwagi na słabą rozpuszczalność w wodzie, niską stabilność i biodostępność jego szersze zastosowanie jest ograniczone. Wzrastająca tendencja do stosowania produktów naturalnych i ich pochodnych w różnych obszarach medycyny, przemyśle kosmetycznym i spożywczym wpływa na konieczność opracowywania nowych struktur i ograniczania stosowania związków syntetycznych. Z uwagi na możliwą hydrolizę po przejściu przez błony biologiczne dobrze rokującymi substancjami wiodącymi w tym zakresie mogą być estry resweratrolu. W niniejszej pracy opracowałam dogodną procedurę syntezy triestrów resweratrolu. Protokół uwzględnia bezpośrednią reakcje resweratrolu i chlorków kwasowych w acetonitrylu w obecności DBU i DMAP. Kluczową role odgrywa zastosowanie mikrofali jako medium grzejnego. Kolejnym celem, jaki zrealizowałam była synteza reprezentatywnej biblioteki alifatycznych i aromatycznych triestrów resweratrolu, przeznaczonych do dalszych badań. Zgodnie z opracowaną przeze mnie wcześniej procedurą zsyntezowałam dwanaście triestrów resweratrolu (tylko jeden związek został opisany wcześniej w literaturze naukowej). Dwa przykładowe triestry zostały poddane analizie krystalograficznej w celu oznaczenia ich struktury. Ta cześć badań została przeprowadzona przez grupę Prof. dr hab. Urszuli Rychlewskiej z Wydziału Chemii UAM w Poznaniu. Wszystkie związki zostały przebadane pod względem aktywności cytotoksycznej na komórkach ostrej białaczki limfoblastycznej pobranych bezpośrednio od pacjentów. Trzy pochodne: trioctan resweratrylu (IC50 = 3.4 μM), triizomaślan resweratrylu (IC50 = 5.1 μM) i triizowalerianian resweratrylu (IC50 = 4.9 μM) charakteryzowały się o około dwa do trzech razy niższymi wartościami IC50 niż niezwiązany resweratrol (IC50 = 10.5μM). Dalsze badania pokazały, że związki te hamują progres cyklu komórkowego w fazie G1 po 48 godzinach inkubacji komórek. Po 96 do 120 godzinach inkubacji większość komórek była obecna w fazie SUB-G1 co stanowi o ich śmierci. Wszystkie trzy triesty resweratrolu powodowały wzrost stężenia białka p53 po 96 godzinach inkubacji komórek, co dowodzi o ich apoptozie.
Description
Wydział Chemii: Pracownia Chemii Bioorganicznej
Sponsor
Keywords
Resweratrol, ostra białaczka limfoblastyczna, aktywność przeciwnowotworowa, Resveratrol, esters, acute lymphoblastic leukemia, anti-cancer activity