Плоды растения Piper longum, известные как длинный перец, традиционно используются не только как пряность, но и в коммерческих целях, а также в Традиционной Китайской Медицине (ТКМ). В ТКМ считается, что они обладают способностью рассеивать холод и облегчать боль. Именно эта многовековая история медицинского применения послужила толчком к поиску потенциально терапевтических компонентов, несмотря на химическую сложность природных продуктов, затрудняющую эффективное открытие новых активных соединений.
Исследовательская группа под руководством профессора Хаджи Акбера Айсы из Синьцзянского технического института физики и химии Китайской академии наук поставила цель выделить активные соединения из плодов P. longum. Используя стратегию дерепликации на основе молекулярных сетей, ученым удалось выделить 12 димерных амидных алкалоидных энантиомеров, которые продемонстрировали противовоспалительные и антидиабетические свойства. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Agricultural and Food Chemistry.
Работа началась с экстракции плодов P. longum 95% этанолом. Затем, с использованием платформы GNPS (Global Natural Products Social Molecular Networking) и модуля Feature-Based Molecular Networking (FBMN), была создана молекулярная сеть экстракта. В этой сети был идентифицирован отдельный кластер соединений, которые не соответствовали известным структурам в общедоступных базах данных. Молекулярные массы (MW) соединений в этом кластере варьировались от 486,191 до 653,255 Да.
Ключевым моментом стало определение «затравочной молекулы» внутри этого кластера. Узел с молекулярной массой 627,3420 Да (измеренная масса m/z 627,3428 [M + H]+) соответствовал соединению Пиперхабамид H, ранее уже идентифицированному в P. longum. Это открытие направило дальнейший процесс целенаправленной изоляции.
В результате из экстракта было успешно выделено 12 различных димерных амидных алкалоидов. Для разделения этих соединений на индивидуальные энантиомеры была применена хиральная высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), что позволило получить 12 пар чистых энантиомеров.
Структура выделенных соединений была установлена с помощью комплексного анализа спектроскопических данных, расчетов электронного кругового дихроизма (ЭКД) и рентгеноструктурного анализа. Было идентифицировано восемь пар димеров циклобутанового типа и четыре пары димеров циклогексенового типа. Примечательно, что среди них оказалось шесть пар ранее неизвестных энантиомеров: пять пар нового циклобутанового типа и одна пара нового циклогексенового типа.
Биологическая активность выделенных энантиомеров была оценена in vitro. Три соединения показали заметную противовоспалительную активность в модели макрофагов RAW 264.7, индуцированных липополисахаридом (ЛПС).
В тестах на антидиабетическую активность одно из соединений продемонстрировало значительную ингибирующую активность в отношении фермента α-глюкозидазы. Еще три соединения показали многообещающую ингибирующую активность в отношении другого важного фермента-мишени при диабете – протеинтирозинфосфатазы-1B (PTP1B).
Для изучения механизмов взаимодействия наиболее активных соединений с ферментами-мишенями (α-глюкозидазой и PTP1B) были проведены исследования методами молекулярного докинга. Результаты показали, что эти соединения способны образовывать стабильные комплексы с соответствующими белками.
Стабильность этих комплексов была дополнительно подтверждена с помощью симуляций молекулярной динамики. Эти расчетные методы предоставили дополнительные доказательства устойчивого связывания активных алкалоидов с белками-мишенями.
Данное исследование не только расширяет представление о полезных для здоровья свойствах плодов P. longum, но и открывает перспективы для разработки на их основе новых функциональных пищевых продуктов и фармацевтических препаратов. Успешное применение стратегии молекулярных сетей демонстрирует её эффективность для обнаружения биологически активных соединений в сложных природных смесях.
Исследовательская группа под руководством профессора Хаджи Акбера Айсы из Синьцзянского технического института физики и химии Китайской академии наук поставила цель выделить активные соединения из плодов P. longum. Используя стратегию дерепликации на основе молекулярных сетей, ученым удалось выделить 12 димерных амидных алкалоидных энантиомеров, которые продемонстрировали противовоспалительные и антидиабетические свойства. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Agricultural and Food Chemistry.
Работа началась с экстракции плодов P. longum 95% этанолом. Затем, с использованием платформы GNPS (Global Natural Products Social Molecular Networking) и модуля Feature-Based Molecular Networking (FBMN), была создана молекулярная сеть экстракта. В этой сети был идентифицирован отдельный кластер соединений, которые не соответствовали известным структурам в общедоступных базах данных. Молекулярные массы (MW) соединений в этом кластере варьировались от 486,191 до 653,255 Да.
Ключевым моментом стало определение «затравочной молекулы» внутри этого кластера. Узел с молекулярной массой 627,3420 Да (измеренная масса m/z 627,3428 [M + H]+) соответствовал соединению Пиперхабамид H, ранее уже идентифицированному в P. longum. Это открытие направило дальнейший процесс целенаправленной изоляции.
В результате из экстракта было успешно выделено 12 различных димерных амидных алкалоидов. Для разделения этих соединений на индивидуальные энантиомеры была применена хиральная высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), что позволило получить 12 пар чистых энантиомеров.
Структура выделенных соединений была установлена с помощью комплексного анализа спектроскопических данных, расчетов электронного кругового дихроизма (ЭКД) и рентгеноструктурного анализа. Было идентифицировано восемь пар димеров циклобутанового типа и четыре пары димеров циклогексенового типа. Примечательно, что среди них оказалось шесть пар ранее неизвестных энантиомеров: пять пар нового циклобутанового типа и одна пара нового циклогексенового типа.
Биологическая активность выделенных энантиомеров была оценена in vitro. Три соединения показали заметную противовоспалительную активность в модели макрофагов RAW 264.7, индуцированных липополисахаридом (ЛПС).
В тестах на антидиабетическую активность одно из соединений продемонстрировало значительную ингибирующую активность в отношении фермента α-глюкозидазы. Еще три соединения показали многообещающую ингибирующую активность в отношении другого важного фермента-мишени при диабете – протеинтирозинфосфатазы-1B (PTP1B).
Для изучения механизмов взаимодействия наиболее активных соединений с ферментами-мишенями (α-глюкозидазой и PTP1B) были проведены исследования методами молекулярного докинга. Результаты показали, что эти соединения способны образовывать стабильные комплексы с соответствующими белками.
Стабильность этих комплексов была дополнительно подтверждена с помощью симуляций молекулярной динамики. Эти расчетные методы предоставили дополнительные доказательства устойчивого связывания активных алкалоидов с белками-мишенями.
Данное исследование не только расширяет представление о полезных для здоровья свойствах плодов P. longum, но и открывает перспективы для разработки на их основе новых функциональных пищевых продуктов и фармацевтических препаратов. Успешное применение стратегии молекулярных сетей демонстрирует её эффективность для обнаружения биологически активных соединений в сложных природных смесях.