Wolnorodnikowe reakcje aminokwasów i peptydów zawierających atom siarki. Od reaktywnych indywiduów przejściowych do produktów trwałych

Abstract

W ramach pracy doktorskiej przeprowadzone zostały prace badawcze, których celem było dogłębne poznanie i uzupełnienie dotychczasowej wiedzy na temat mechanizmów jedno-elektronowego utleniania pochodnych metioniny - biomimetycznych układów modelowych aminokwasów zawierających grupę sulfidową. W serii pięciu tematycznie spójnych artykułów naukowych (P1-P5) zostały opisane zarówno produkty przejściowe, jak i trwałe, reakcji utleniania fotosensybilizowanego przez 3-karboksybenzofenon oraz utleniania indukowanego radiolitycznie, w którym utleniaczem jest rodnik hydroksylowy. Krótko żyjące produkty przejściowe zostały przebadane za pomocą technik czasowo-rozdzielczych, a produkty trwałe zostały zidentyfikowane z wykorzystaniem wysokosprawnej chromatografii cieczowej sprzężonej z tandemową spektrometrią mas. Połączenie tych komplementarnych metod pozwoliło uzyskać odpowiedź na pytania o wpływ struktury substratu (rodzaju grup funkcyjnych, długości łańcucha bocznego), a także warunków reakcji na powstające produkty pośrednie oraz trwałe modyfikacje badanych związków. Dzięki temu otrzymano pełniejszy obraz procesów utleniania wybranych, biologicznie istotnych cząsteczek. Ponadto została przeprowadzona szczegółowa charakterystyka ketonów aromatycznych (benzofenonu, 3-karboksybenzofenonu oraz 4-karboksybenzofenonu), które stosowane są jako fotosensybilizatory.

The aim of this doctoral dissertation was to thoroughly investigate and describe the mechanisms behind photosensitized and radiation-induced oxidation of biomimetic model amino acids that contain a sulfide group. Series of five thematically coherent scientific articles (P1-P5) describes transient and stable products of the oxidation reaction of model systems containing a sulfide group. The oxidation was sensitized by 3-carboxybenzophenone and induced radiolytically, where the oxidizing agent was the hydroxyl radical. Short-lived transients (e.g., intermediates containing three-electron bonds, free radicals, and radical ions and reactive excited states) were investigated using time-resolved techniques (laser flash photolysis and pulse radiolysis), while stable products were identified using high-performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry. Combining these complementary methods allowed to address the impact of the substrate’s structure (type of functional groups, length of the amino acid side chain) and the reaction conditions on the formation of transient and stable products. This helped to propose a fuller picture of the oxidation processes in selected biologically important compounds. Additionally, the aromatic ketones (benzophenone, 3-carboxybenzophenone, and 4-carboxybenzophenone), which are used as photosensitizers, were characterized in detail.