Predgovor

---

Oznaka: 0098052

SINTEZA, MOLEKULSKA STRUKTURA I FUNKCIJA POLICIKLIČKIH MOLEKULA

SYNTHESIS, MOLECULAR STRUCTURES AND FUNCTIONS OF POLYCYCLIC MOLECULES
Voditeljica projekta: dr. sc. Kata Majerski

Tel. ++385 1 4680 196   e-mail: [e-mail]

Suradnici
Nikola Basarić, doktor kem. znanosti, znanstveni suradnik
Oliver Franković, dipl. ing. kemije, stručni suradnik (do 27.11.2005.)
Kata Majerski, doktorica kem. znanosti, znanstvena savjetnica
Marija Matković, dipl. ing. kemije, znanstvena novakinja u suradničkom zvanju asistentice
Marija Renić, dipl. ing. kemije, znanstvena novakinja u suradničkom zvanju asistentice
Tatjana Šumanovac Ramljak, magistrica kem. znanosti, znanstvena asistentica
Jelena Veljković, doktorica kem. znanosti, znanstvena suradnica
Ines Vujasinović, dipl. ing. kemije, znanstvena novakinja u suradničkom zvanju asistentice

Tehnički suradnici
Renato Margeta, viši tehničar
Dragica Petračija, peračica suđa, 50% radnog vremena

Program rada i rezultati na projektu:

Kao dio našeg kontinuiranog interesa o vrstama i načinu povezivanja ugljikovih atoma, te odnosa strukture i reaktivnosti, naš rad je bio usmjeren na sintezu novih policikličkih sustava.

Razvili smo vrlo jednostavnu i efikasnu metodu za pripravu nitrila iz odgovarajućih kiselina i objasnili mehanizam ove reakcije. Dodatna vrijednost te sinteze je mogućnost izolacije intermedijerno nastalih amida i karboksamida.

Naša istraživanja su bila usmjerena i na pripravu različitih makrocikličkih spojeva, koji su od interesa kao “host” sustavi za istraživanje “host-guest” interakcija.

Nedavno smo pripravili i biološki aktivne adamantanske molekule, poglavito adamantanske amino kiseline koje su uspješno upotrijebljene u sintezi peptida.

U okviru svoje postdoktorske specijalizacije, dr. Basarić je bio uključen u istraživanja u području sinteze i fotofizikalne karatkterizacije intramolekulskih fluorescencijskih indikatora, a posebno indikatora za mjerenje pH i koncentracije Ca²⁺. U tu svrhu sintetizirani su novi dipirometanski derivati koji su u meso položaju bili supstituirani s fenolnom ili APTRA jedinicom, a koja može detektirati koncentracijske razlike [H⁺] i [Ca²⁺]. Dipirometanski spojevi su naknadno prevedeni u BODIPY derivate koji su okarakterizirani fluorescencijskom spektroskopijom.

Research programme and results:

As a part of the general interest in bonding between carbon atoms and the structure-reactivity relationship, our work was directed towards the synthesis of new polycyclic systems.

Efficient and very simple method for the one-pot conversion of carboxylic acid into nitriles has been developed and the mechanism of this reaction has been elucidated. The possibility of isolation of intermediary formed amides and dicarboxamides have additional practical value for the synthesis of these types of compounds.

Further work was directed towards the synthesis of various cage-functionalized macrocyclic compounds which are of interest as the “host” systems for the study of “host-guest” interactions. Recently we have also prepared biologically active adamantane-containing molecules, particularly adamantane amino acids, which were used as the building blocks in the synthesis of peptides.

Dr. Basarić was involved in the research concerning synthesis and photophysical characterization of intracellular fluorescent indicators, with particular interest directed towards the synthesis of new intracellular indicators for the determination of pH and concentration of Ca²⁺. For that purpose, new dipyrromethane compounds were synthesized which were functionalized in the meso position by a phenol or an APTRA moiety. These moieties can detect the changes of [H⁺] or [Ca²⁺], respectively. The compounds were further transformed to BODIPY molecules which were characterized by steady-state fluorescence.

---

Oznaka: 0098053

SUPRAMOLEKULARNA ORGANIZACIJA U GELOVIMA, MOLEKULSKO PREPOZNAVANJE I KATALIZA

SUPRAMOLECULAR ORGANIZATION IN GELS, MOLECULAR RECOGNITION AND CATALYSIS
Voditelj projekta: dr. sc. Mladen Žinić

Tel. ++385 1 4561 066   e-mail: [e-mail]

Suradnici
Vesna Čaplar, doktorica kem. znanosti, viša znanstvena suradnica
Zoran Džolić, magistar kem. znanosti, znanstveni novak u suradničkom zvanju asistenta
Leo Frkanec, doktor kem. znanosti, znanstveni suradnik od 2.6.2005.
Milan Jokić, doktor kem. znanosti, znanstveni suradnik

Darinka Katalenić, doktorica kem. znanosti, znanstvena suradnica

Janja Makarević, doktorica kem. znanosti, znanstvena suradnica
Sonja Merkaš, magistrica kem. znanosti, znanstvena novakinja u suradničkom zvanju asistentice
Ivo Piantanida, doktor kem. znanosti, znanstveni suradnik
Tomislav Portada, doktor kem. znanosti, viši asistent
Marijana Radić Stojković, prof. kemije i biologije, znanstvena novakinja u suradničkom zvanju asistentice
Nataša Šijaković-Vujičić, dipl. ing. kemije, znanstvena novakinja u suradničkom zvanju asistentice
Lidija-Marija Tumir, magistrica kem. znanosti, znanstvena novakinja u suradničkom zvanju asistentice
Biserka Žinić, doktorica kem. znanosti, znanstvena suradnica
Mladen Žinić, doktor kem. znanosti, znanstveni savjetnik

Tehnički suradnici
Elizabeta Furić, tehničarka
Maja Sovitti, sanitarni inž.

Program rada i rezultati na projektu:

U klasi organogelatora male molekulske mase priređeni su novi oksalamidni derivati sa stilbenom kao foto-osjetljivom jedinicom. Ovi spojevi mogu cis-trans fotoizomerizacijom mijenjati geometriju molekule. Takva promjena na molekulskoj razini utječe na promjene reoloških svojstva materijala na makroskopskoj razini, npr. promjene tekućine u gel. Od posebnog je interesa dizajn spojeva koji samoorganiziranjem daju strukturno uređene sustave u području nano- i/ili mikro- dimenzija i čija se organizacija može mijenjati vanjskim ili unutarnjim podražajima. Takove sustave nazivamo "pametnim materijalima" i od posebnog su interesa u području nano-tehnologija. Tijekom istraživanja na ovom projektu također su priređeni novi kompozitni (hibridni) materijali sastavljeni od koloidnih nano-čestica i hidrogela. Ovi materijali su naročito pogodni za praćenje samoorganizacije hidrogelatora na površini koloidnih nano-čestica SERS Ramanovom spektroskopijom.

Proučavani su sustavi s dva konstitucijski izomerna oksalamidna gelatora s ciljem utvrđivanja stereokemijske konstitucijske selektivnosti procesa samoudruživanja. Konceptualno, ovakvi sustavi predstavljaju supramolekulsku varijantu molekulske kopolimerizacije. Pokazano je da različita stereokemija molekula u takvim dvokomponentnim sustavima ima značajan utjecaj na samoudruživanje te da se kiralna informacija prenosi s molekulske na supramolekulsku razinu. Stereokemijski utjecaj određuje morfologiju a time i svojstva gelova.

U okviru ovog područja a u suradnji s Plivom d.d. rađeno je na projektu dizajna novih sustava za transport lijekova.

U sklopu istraživanja na prethodno osmišljenom konceptu supramolekularnih katalizatora s heličnim reakcijskim prostorom provedena su detaljna strukturna i kirooptička istraživanja acikličkih i makrocikličkih 1,5-bisoksazolinskih liganada te njihovih kompleksa s bakrom i srebrom. Kod studije stereoselektivnosti ciklopropanacije stirena etil-diazoacetatom uočen je pozitivan nelinearni odnos enantiomerne čistoće produkata s obzirom na enantiomernu čistoću primijenjenog katalizatora.

Sintetizirani su konjugati fenantridinij-nukleobaza sa i bez permanentnog pozitivnog naboja, kao i konjugati fenantridinija s dvije kovalentno vezane nukleobaze, s ciljem prepoznavanja komplementarnih nukleotida i polinukleotida sparivanjem baza vodikovim vezama. Ispitani su i konjugati porfirin-nukleobaza koji sadrže nukleobazu vezanu na aromatsku jedinicu preko fleksibilnih alifatskih mostova. U vodenom mediju svi navedeni konjugati tvore konformacije kod koje su nukleobaza i heteroaromatska jedinica u inatramolekularnoj π-π interakciji. Iako konjugati nisu pokazali selektivnost prilikom prepoznavanja komplementarnih nukleotida, fenantridinij-adenin konjugat pokazao je prepoznavanje poli U kao rezultat A-U specifičnih interakcija u kompleksu, dok je analogni konjugat s permanentnim nabojem prepoznavao dvolančanu poli AH⁺-poli AH⁺. Konjugat fenantridinija s dva kovalento vezana uracila pokazao je znatno veću stabilizaciju poli dA-poli dT i poli AH⁺-poli AH⁺, nego bis-adeninski analog i referentni spoj. U suradnji s Laboratorijem za funkcionalnu genomiku IRB-a ispitana je in vitro antitumorska aktivnost svih fenantridinij-nukleobaza konjugata.

Novopriređeni bisfenantridinski spojevi vežu se na jednolančane RNA bis-interkaliranjem, a na dvolančane RNA i DNA drugim načinima vezanja. Nastavljen je rad na području molekulskog prepoznavanja proučavanjem interakcija acikličkih i cikličkih bis(fenantridinijevih) derivata s jednolančanim i dvolančanim polinukleotidima, kao i istraživanje prepoznavanja nukleotida i polinukleotida pomoću diazapirenijevih i fenantridinijevih derivata u vodenom mediju.

Nizom metoda su ispitane interakcije DNA i/ili RNA s nekoliko većih grupa novih spojeva priređenih na Zavodu za organsku kemiju fakulteta Kemijskog inženjerstva i tehnologije, te ujedno i in vitro antitumorska aktivnost tih spojeva u suradnji s Laboratorijem za funkcionalnu genomiku IRB-a.

U suradnji s Plivom radi se na sintezi PNA interkalator-konjugata i njihovoj interakciji s DNA i RNA.

Sintetizirani su novi N-sulfonil derivati nukleobaza i sulfonamido nukleozidi te je ispitano njihovo protutumorsko djelovanje. N-sulfonilcitozinski i uracilni derivati pokazuju statistički značajnu protutumorsku aktivnost. Ispitivani su citotoksični učinci spojeva in vitro i hematološki parametri poslije parenteralne primjene ispitivanih tvari. U okviru toksikoloških ispitivanja određena je akutna toksična doza N-sulfonil-pirimidinskih derivata i ispitivana je in vivo protutumorska aktivnost N-sulfonilcitozinski derivata na mamarnom karcinomu u ovisnosti o dozi i vremenu primjene. Određena je inhibitorska aktivnost spojeva na za metabolizam važne enzime tumorskih stanica koji su odgovorni za sintezu DNA, RNA i de novo, te salvage sintezu pirimidina i purina. N-sulfoniluracilni derivati inhibiraju enzime odgovorne za sintezu DNA dok citozinski derivati inhibiraju enzime odgovorne za sintezu RNA.

Ti radovi predstavljaju doprinos upoznavanju strukture i svojstava nove klase spojeva s antitumorskim djelovanjem. Iz toga područja priznat je Europski patent za sintezu sulfonilpirimidinskih derivata s antikancernim djelovanjem (EP 0 877 022 B1) te je u nastavku napravljen poslovni plan projekta "Preclinical evaluation of new sulfonylpyrimidine derivatives with anticancer activity under EP 0 877 022 B1" u svrhu osnivanja nove tvrtke između Instituta "Ruđer Bošković", Horizonte Venture Managementa d.o.o., i istraživača. Potpisan je ugovor između Horizonte Venture Managementa (financiran od Alpe Adria Venture Fund GmbH -Wien, Austrija) i Instituta "Ruđer Bošković" i time osnovana prva spin-off tvrtka IRB-a, čiji su zadatak i cilj predklinička ispitivanja patentiranih supstanci (in vitro i in vivo) prema definiranim EU protokolima. Završena je faza I, tj. sinteza većih količina supstanci i in vitro pokusi na 10 staničnih tumorskih linija i faza II gdje su nastavljeni in vitro pokusi u svrhu određivanja mehanizma supstanci i in vivo pokusi na mamarnim karcinomima.

Sintetizirani su novi bisbenzamidinski derivati benzo[c]tiofena, iz supstituiranoga 1,4-diketona izgradnjom centralne benzo[c]tiofenske jedinice, a zatim su terminalni atomi broma prevedeni u odgovarajuće amidine.

Rezultati istraživanja na ovom projektu objavljeni su u 12 članaka u časopisima koji su indeksirani u Current Contents-u, dva poglavlja o gelatorima u knjizi "Low molecular mass gelators: design, self-assembly, function" serije "Topics in Current Chemistry" te "Glosar razrednih imena organskih spojeva i reaktivnih međuprodukata temeljen na strukturi". Obranjen je jedan magistarski  rad, prijavljena dva patenta, objavljeno 5 sažetaka s raznih znanstvenih skupova. 


Research programme and results:

New low molecular weight organogelators (LMWOG) incorporating stilbene as photoactive unit were prepared. Cis-trans photoisomerisation of such gelators enables a dramatic change of the rheological properties of the system comprising sol-to-gel transition. In that respect the photocontrolable gels represent the group of "smart" soft materials with potential use in nano-technology. In the course of the research also new composite materials were prepared consisting of colloidal nano-particles and hydrogel. It was shown that SERS Raman spectroscopy could be successfully used to follow the self-assembly of a hydrogelator molecules on the surface of nano-particles.

Formation of gels by equimolar mixtures of two constitutionally and stereochemically different gelators was studied to get insight into the stereoselectivity and constitutional selectivity of the self-assembly processes. Conceptually, such systems represent a supramolecular variant of the molecular copolymerisation. It was found that the self-assembly in two-component gels is strongly influenced by the stereochemistry of gelators and that the stereochemical information is efficiently transferred from molecular to supramolecular level determining fiber morphology and properties of the gel. In collaboration with pharmaceutical company PLIVA, the research on development of new gel based drug delivery systems was undertaken.

Further development of the concept of supramolecular catalysts possessing helical reaction space lead to detailed structural and chiro-optical studies of acyclic and macrocyclic 1,5-bisoxazoline ligands and their catalytic Ag and Cu complexes. In the case of stereoselective cycloproanation of styrene with ethyl diazoacetate catalysed by macrocyclic catalysts a positive nonlinear effect was observed.

New phenanthridinium-nucleobase, phenanthridinium-bis(nucleobase) and porphyrin-nucleobase conjugates with permanent and non-permanent positive charges were prepared. Nucleobases were attached to aromatic systems by flexible aliphatic bridges of variable lengths. Such derivatives were designed for binding and recognition of nucleotides and polynucleotides through aromatic stacking interactions and pairing between the complementary bases. In aqueous media such conjugates form folded conformations with bases stacked upon the aromatic system. Generally, lack of complementary base recognition was found except in the case of phenathridinium-adenine conjugate which exhibited recognition of poly U due AU-pairing. The analogous N-methylphenathridinium-adenine conjugate showed recognition of double stranded poly AH⁺-poly AH⁺. The phenanthridinium-bis(uracil) conjugate showed larger stabilisation of poly dA-poly dT and poly AH⁺-poly AH⁺, than the corresponding bis(adenine) derivative.

Using various spectroscopic methods (UV, fluorescence, NMR) it was found that bisphenathridinium derivatives bind to single stranded RNA by intercalation and to double stranded RNA and DNA by different mode of binding. Recognition studies of nucleotides and polynucleotides in aqueous media by various acyclic and macrocyclic bisphenanthridinium and diazapyrenium derivatives were also performed. Various derivatives prepared in the Department of Organic Chemistry of the Faculty of Chemical Engineering and Technology were tested against their binding to DNA and/or RNA and their in vitro anticancer activity.

In collaboration with pharmaceutical company PLIVA d.d., the project on the synthesis of PNA-intercalator conjugates and their interactions with DNA and RNA was also started in 2005.

New N-sulfonyl nucleobase derivatives and sulfonamido nucleosides were prepared and tested for in vitro anticancer activity. N-sulfonyl-cytozine and –uracil derivatives showed statistically significant activities. Acute toxicity of N-sulfonylpyrimidines and dose and time dependent anticancer activity of N-sulfonylcytozine derivatives against mammalian carcinoma were determined. Inhibitory effects of tested compounds against tumour cell enzymes involved in synthesis of DNA, RNA and de novo and salvage synthesis of pyrimidines and purines were studied. N-sulfonyluracil derivatives were found to inhibit synthesis of DNA while the cytosine derivatives inhibited synthesis of RNA. European Patent (EP 0 877 022 B1) was granted for discovery of N-sulfonylpyrimidine derivatives with anticancer activity and in collaboration with Horizonte Venture Fund preclinical trials of selected compounds started.

Scientific output in 2005 consists of 12 published scientific papers, two book chapters on gels published in Topics in Current Chemistry and Glossary on class nomenclature of organic compounds and reactive intermediates.

Oznaka: 0098054

DIZAJN I SINTEZA BIOAKTIVNIH PEPTIDA, GLIKOPEPTIDA I BIOMARKERA

DESIGN AND SYNTHESIS OF BIOACTIVE PEPTIDES, GLYCOPEPTIDES AND BIOMARKERS
Voditeljica projekta: dr. sc. Štefica Horvat

Tel. ++385 1 4571-290   e-mail: [e-mail]

Suradnici
Matija Gredičak, magistar farmacije, znanstveni novak u suradničkom zvanju asistenta
Jaroslav Horvat, doktor kem. znanosti, viši znanstveni suradnik
Štefica Horvat, doktorica kem. znanosti, znanstvena savjetnica
Andreja Jakas, doktorica kem. znanosti, znanstvena suradnica od 2.6.2005.
Ivanka Jerić, doktorica kem. znanosti, znanstvena suradnica
Ina Nemet, magistrica kem. znanosti, znanstvena novakinja u suradničkom zvanju asistentice
Maja Roščić, doktorica kem. znanosti, viša asistentica
Lidija Varga-Defterdarović, doktorica kem. znanosti, znanstvena suradnica

Tehnički suradnici
Katica Boršić, peračica suđa (50% radnog vremena)
Milica Perc, viša tehničarka

Vanjski suradnici
Zdenka Turk, doktorica kem. znanosti, znanstvena savjetnica, Klinika "Vuk Vrhovac", Zagreb (konzultantica)

Program rada i rezultati na projektu:

Cilj predloženih istraživanja su sinteze, strukturna karakterizacija i bioevaluacija novih spojeva iz reda ugljikohidrata, peptida i glikopeptida koji posjeduju specifična biološka svojstva s konačnim ciljem: (a) dobivanja novih bioaktivnih spojeva specifičnih osobina i uvođenja novih sintetskih postupaka i rješenja od interesa za kemijsku i farmaceutsku industriju, zdravstvo i gospodarstvo općenito; (b) stjecanje novih spoznaja o procesima neenzimske glikacije i glikooksidacije endogenih peptida i proteina in vivo.

Ispitan je utjecaj medija korištenog uobičajeno za rast stanica na stabilnost endogenog opioidnog peptida i njegovu antitumorsku aktivnost. Dokazano je značajno smanjenje rasta tumorskih stanica SW620 i HEp-2 kada je medij sadržavao modelni peptid, metionin-enkefalin (Tyr-Gly-Gly-Phe-Met), u kombinaciji s inhibitorima peptidaza, bestatinom, kaptoprilom i tiorfanom. Ova je studija pokazala da se rezultati antiproliferativne aktivnosti peptida pri uporabi standardnih testova moraju interpretirati s velikim oprezom.

S ciljem nalaženja pogodnog biomarkera, analizirana je pomoću HPLC koncentracija reaktivnog oksoaldehida, metilglioksala, u krvi i plazmi dijabetičara i zdravih osoba. Dobiveni rezultati su ukazali na povećanu koncentraciju metilglioksala u plazmi oboljelih od dijabetesa.

Research programme and results:

The objective of the proposed research is synthesis, structural characterization and bioevaluation of the novel compounds belonging to the class of carbohydrates, peptides and glycopeptides. Research tasks include: (a) synthesis of the novel bioactive compounds of interest for chemical and pharmaceutical industry by using new synthetic approaches; (b) studies of the non-enzymatic glycations and glycooxidations of endogenous peptides and proteins.

The influence of cell culture medium on the endogenous opioid peptide metabolic activity and in vitro antitumour activity was investigated. Significant suppresion of tumour cell (SW620, HEp-2) growth by the combination of peptidase inhibitors (bestatin, captopril, thiorphan) and model peptide, methionine-enkephalin (Tyr-Gly-Gly-Phe-Met), compared with cells exposed to the peptide alone and cells grown in the absence of methionine-enkephalin was observed. This study indicated that caution must be taken in interpreting the antiproliferative effects of peptide compounds in conventional drug-response assays.

In order to examine hypothesis that reactive oxoaldehyde methylglyoxal (MG) could be associated with diabetes tissue damage, concentration of MG was analyzed by HPLC in blood and plasma samples of diabetic patients. Significantly higher concentrations of MG were measured in plasma samples of patients with diabetes.