Відділ механізмів біоорганічних реакцій

Завідувач відділу – Вовк Андрій Іванович,
д-р хім. наук, професор, чл.-кор. НАН України

Напрями наукової діяльності.

Відділ механізмів біоорганічних реакцій (до 2001 р. – відділ хімії фотосинтезу) було створено в 1963 році на основі групи біокаталізу відділу механізмів органічних реакцій Інституту органічної хімії АН України. До 1999 р. відділом керував професор, доктор хімічних наук, чл.-кор. НАН України О.О. Ясников.

Впродовж останнього часу наукові дослідження у відділі спрямовано на з’ясування механізмів модельних біоорганічних перетворень, синтез і вивчення властивостей нових біоактивних сполук в модельних системах, встановлення зв’язку поміж їх структурою і активністю, а також прогнозування біоактивності органічних сполук методом молекулярного докінгу і QSAR. Теми робіт присвячено конструюванню інгібіторів неспецифічних лужних фосфатаз, протеїнтирозинфосфатаз, ацетилхолінхолінестерази, бутирилхолінестерази, ліпоксигенази, глутатіон-S-трансферази, дигідрофолатредуктази та інших ферментів. Продовжується вивчення антиоксидантів і нових спінових зондів.

Співробітники відділу (2017 р.)

Міщенко І.М., канд. хім. наук, ст. наук. співр.
Танчук В.Ю., канд. хім. наук, ст. наук. співр.
Кобзар О.Л., канд. хім. наук, наук. співр.
Музичка О.В., канд. хім. наук, наук. співр.
Кононець Л.А., канд. біол. наук, наук. співр.
Суховєєв О.В., канд. хім. наук, наук. співр.
Мельник А.К., інженер 1 кат.
Булденко В.М., аспірант, інженер 2 кат.
Очеретнюк А.Д., аспірантка, інженер 2 кат.
Шульга Ю.В., інженер 2 кат.

Співробітники відділу (2016 р.) – В.В. Труш, О.Л. Кобзар, О.В. Суховєєв, Л.А. Кононець, А.І. Вовк, О.В. Музичка, В.Ю. Танчук, І.М. Міщенко, А.Д. Очеретнюк, В.М. Булденко.

Співробітники відділу в лабораторії (2010 р.) – А.І. Вовк, Л.В. Бабій, Н.В. Самусь, І.М. Міщенко, О.В. Музичка, Л.А. Кононець, Р.В. Бугас.

Захист дисертацій співробітниками відділу (з 2000 р.)

• Бабій Л.В. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук «Модельні окиснювальні перетворення тіаміну і тіамінфосфатів» – 2002 р.
• Музичка О.В. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук «Кінетичні закономірності інгібування лужної фосфатази з кишок теляти L-цистеїном відновленим глутатіоном і фосфоновими кислотами» – 2004 р.
• Бугас Р.В. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук «Моделювання перетворень вітаміну В1 і його структурних тіазолієвих аналогів в процесах біологічного транспорту» – 2004 р.
• Кононець Л. А. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук «Сірковмісні похідні фосфонових кислот як інгібітори фосфатаз» – 2012 р.
• Труш В.В. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук «Інгібування протеїнтирозинфосфатази 1В фосфонатними похідними калікс[4]аренів» – 2015 р.
• Кобзар О. Л. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук «Потенційні інгібітори протеїнтирозинфосфатаз на основі тетраазамакроциклів і фулеренів» – 2015 р.
• Танін В.О. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук – «Нові підходи до in silico дослідження інгібіторів протеїнтирозинфосфатази 1B» – 2016 р.

Приклади наукових розробок відділу (2012–2017 рр.)

1. Знайдено ефективні інгібітори людських протеїнтирозинфосфатаз на платформі каліксаренів, фулеренів і циклічних поліамінів, що є важливим для створення нових лікарських засобів від раку, діабету 2 типу та інших хвороб.

2. Обгрунтовано стратегію конструювання непуринових інгібіторів ксантиноксидази, що є терапевтичною мішенню при лікуванні подагри і гіперурикемії, серед моно- та біс-карбоксильованих похідних ауронів.

3. Встановлено інгібувальну здатність тіазолієвих солей як потенційних інгібіторів ацетилхолінестерази і бутирилхолінестерази, що створює підгрунтя для подальших досліджень похідних тіазолію з метою пошуку ліків від хвороби Альцгеймера.

4. Створено нові спінові зонди і потенційні антиоксиданти на основі 1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпіперидиніл-4-ових естерів адамантан-моно- та біс-карбонових кислот.

5. Розроблено нові афінні адсорбенти, що застосовані для виділення тіамін-зв’язувальних білків.

6. Серед синтезованих у відділі 3-алкілоксикарбонілметил-4-метил-5-(2-гідроксиетил)тіазолієвих солей сполука 3-децилоксикарбонілметил-4-метил-5-(2-гідроксиетил)тіазолій хлорид є перспективною для біомедичного використання.

7. Розроблено програмне забезпечення для порівняння і кластеризації активної поверхні ферментів і білків, що може бути застосовано для вибору репрезентативних конформацій центрів зв’язування лігандів в процесі комп’ютерного моделювання.

8. Створено модифіковану версію відомого програмного пакету AutoDock 4.2 для проведення молекулярного докінгу з метою віртуального скринінгу великої кількості потенційних інгібіторів. Модифікація включає новий механізм пошуку з новими алгоритмом, який було спеціально створено для роботи зі зв’язувальними центрами великого розміру та рухливими лігандами, а також включає нові оціночні функції та багатопотоковість.

Окремі публікації

1. Muzychka O.V., Kobzar O.L., Popova A.V., Frasinyuk M.S., Vovk A.I. Carboxylated aurone derivatives as potent inhibitors of xanthine oxidase. Bioorg. Med. Chem. 2017, 25, 3606–3613.

2. Khilya O.V., Milokhov D.S., Kononets L.A., Kobzar O.L., Vovk A.I., Volovenko Yu.M.. Synthesis and evaluation of new 2,6-diamino-5-hetarylpyrimidines as inhibitors of dihydrofolate reductase. Monatsh. Chem. 2017, DOI 10.1007/s00706-017-2032-7.

3. Ocheretniuk A.D., Kobzar O.L., Mischenko I.M., Vovk A.I. N-Phenacylthiazolium alts as inhibitors of cholinesterases. French-Ukrainian J. Chem. 2017, 5, №2.

4. Burlaka Y.B., Sukhoveev O.V., Grin N.V., Khilchevskyi O.M., Verevka S.V. EPR spectroscopy studies of changes in erythrocyte membranes in patients with laryngeal cancer. Experimental Oncology 2017, 39, 49–52.

5. Tanchuk V.Yu., Tanin V.O. Vovk A.I., Poda G. A New, Improved Hybrid Scoring Function for Molecular Docking and Scoring Based on AutoDock and AutoDock Vina. Chem. Biol. Drug Des. 2016, 87, 618-625.

6. Melnyk, A. K., Sukhoveev, O. V., Kononets, L. A., Khilchevsky, O. M., Shulga, S. M., Kukhar, V. P., & Vovk, A. I. An EPR spin probe study of liposomes from sunflower and soybean phospholipids. J. Liposome Res. 2016, 26, 80-86.

7. Trush V.V., Kharchenko S.G., Tanchuk V.Yu., Kalchenko V.I., Vovk A.I. Phosphonate monoesters on a thiacalix[4]arene framework as potential inhibitors of protein tyrosine phosphatase 1B. Org. Biomol. Chem. 2015, 13, 8803-8806.

8. Trush V.V., Tanchuk V.Y., Cherenok S. O., Kalchenko V.I., Vovk A.I.. Evaluation of inhibition of protein tyrosine phosphatase 1B by calixarene-based ?-ketophosphonic acids. Chem. Biol. Lett. 2015, 2, 1-5.

9. Kobzar O.L., Shevchuk M.V., Lyashenko A.N., Tanchuk V.Yu., Romanenko V.D., Kobelev S.M., Averin A.D., Beletskaya I.P., Vovk A.I., Kukhar V.P. Phosphonate derivatives of tetraazamacrocycles as new inhibitors of protein tyrosine phosphatases. Org. Biomol. Chem. 2015, 13, 7437-7444.

10. Kobzar O.L., Trush V.V., Tanchuk V.Yu., Vovk A.I. Inhibitory potential of polyhydroxylated fullerenes against protein tyrosine phosphatase 1B. Ukr. Biochem. J. 2015, 87, 24-31.

11. Kobzar O.L. , Trush V.V. , Tanchuk V.Yu. , Voronov I.I. , Peregudov A.S. , Troshin P.A. , Vovk A.I. Polycarboxylic fullerene derivatives as protein tyrosine phosphatase inhibitors . Mendeleev Commun. 2015, 25, 199-201.

12. Tanchuk V., Tanin V., Vovk A., Poda G. A new scoring function for molecular docking based on AutoDock and AutoDock Vina . Curr. Drug Discov. Technol. 2015, 12, 170-178.

13. Mkrtchyan G., Aleshin V., Parkhomenko Y., Kaehne T., Di Salvo M. L., Parroni A., Contestabile R., Vovk A., Bettendorff L., Bunik V. Molecular mechanisms of the noncoenzyme action of thiamin in brain: biochemical, structural and pathway analysis Scientific Reports 2015, 5, Article number: 12583, doi:10.1038/srep12583.

14. Kobzar O.L., Trush V.V., Tanchuk V.Yu., Zhilenkov A.V., Troshin P.A., Vovk A.I. Fullerene derivatives as a new class of inhibitors of protein tyrosine phosphatases. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2014, 24, 3175–3179.

15. Trush V.V., Tanchuk V.Y., Cherenok S.O., Kalchenko V.I., Vovk A.I. Calix[4]arene alpha-hydroxymethylphosphonic acids as potential inhibitors of protein tyrosine phosphatases. Org. Pharm. Chem. 2014, 1, 39-42.

16. Komisarenko S.V., Kosterin S.O., Lugovskoy E.V., Cherenok S.O., Tanchuk V.Yu., Vovk A.I., Kalchenko V.I. Сalixarene methylene bisphosphonic acids as effectors of biochemical processes. In Book: “Ligands: synthesis, characterization and role im biotechnology”. Nova Science Publishers Inc. N.-Y., 2013. 304 p. pp. 67-116.

17. Tanchuk V.Yu., Tanin V.O., Vovk A.I.. Analysis of сonformational flexibility of loop 110-120 of protein tyrosine phosphatase 1B. Ukr. Biochim. J., 2013, 85, 73-80.

18. Kalchenko V. I., Cherenok S.O., Kosterin S.O., Lugovskoy E.V., Komisarenko S.V., Vovk A.I., Tanchuk V.Y., Kononets L.A., Kukhar V.P. Calixarene phosphonous acids: synthesis and biological activity. Phosphorus, Sulfur, and Silicon 2013, 188, 232-237.

19. Tanchuk V.Yu., Tanin V.O., Vovk A.I. QSAR models for predicting protein tyrosine phosphatase 1B inhibition by structurally diverse inhibitors. Org. Pharm. Chem. 2013, 11, 51-56.

20. Trush V.V., Cherenok S.O., Tanchuk V.Yu., Kukhar V.P., Kalchenko V.I., Vovk A.I. Calix[4]arene methylenebisphosphonic acids as inhibitors of protein tyrosine phosphatase 1B Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013, 23, 5619–5623.

21. Khakina E.A., Yurkova A.A., Peregudov A.A., Troyanov S.I., Trush V.V., Vovk A.I., Mumyatov A.V., Martynenko V.M., Balzarini J. , Troshin P.A. Highly selective reactions of C60Cl6 with thiols for synthesis of functionalized [60]fullerene derivatives. Chem. Commun. 2012, 48, 7158-7160.

22. Tanchuk V.Y., Tanin V.O., Vovk A.I. Classification of binding site conformations of protein tyrosine phosphatase 1B. Chem Biol Drug Des. 2012, 80, 121-128.

23. Cherenok S.O., Yushchenko O.A., Tanchuk V.Yu., Mischenko I.M., Samus N.V., Ruban O.V., Matvieiev Y.I., Karpenko J.A., Kukhar V.P., Vovk A.I., Kalchenko V.I. Calix[4]arene-?-hydroxyphosphonic acids. Synthesis, stereochemistry, and inhibition of glutathione S-transferase. ARKIVOC 2012, 278 – 298.

24. Vovk A.I., Mischenko I.M., Cherenok S.O., Tanchuk V.Yu., Kalchenko V.I., Kukhar V.P. Phosphorylated calix[4]arenes as inhibitors of glutathione S-transferase. Phosphorus, Sulfur, and Silicon 2011, 186, 961-963.
25. Vovk A.I., Tanchuk V.Yu., Kononets L.A., Cherenok S.O., Drapailo A.B., Kalchenko V.I., Kukhar V.P. A novel approach to the design of phosphonate inhibitors of protein tyrosine phosphatase. Phosphorus, Sulfur, and Silicon 2011, 186, 958-960.

26. Kachkovskyi G.O., Kononets L.A., Tanchuk V.Yu., Vovk A.I., Kolodiazhnyi O.I. Synthesis and Evaluation of 1-Aryl-1-(7-carboxyisoindolin-1-one-2-yl)methyl-phosphonic Acid Derivatives as Inhibitors of Protein Tyrosine Phosphatase. Phosphorus, Sulfur, and Silicon 2011, 186, 956-957.

27. Shapoval G.S., Babii L.V., Kruglyak O.S., Vovk A.I. Antioxidant activity of thiamine and its structural analogs in reactions with electrochemically generated hydroxyl radicals and hydrogen peroxide. Theor. Exp. Chem. 2011, 47, 55-60.

28. Vovk A.I., Kononets L.A., Tanchuk V.Yu., Cherenok S.O., Drapailo A.B., Kalchenko V.I., Kukhar V.P. Inhibition of Yersinia protein tyrosine phosphatase by phosphonate derivatives of calixarenes. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20, 483-487.

29. Vovk A.I., Kononets L.A., Tanchuk V.Yu., Drapailo A.B., Kalchenko V.I., Kukhar V.P. Thiacalix[4]arene as Molecular Platform for Design of Alkaline Phosphatase Inhibitors. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 2010, 66, 271-277.

30. Vovk A.I., Shivanyuk A.M., Bugas, R.V., Muzychka, O.V., Melnyk, A.K. Antioxidant and antiradical activities of resorcinarene tetranitroxides. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, 19, 1314-1317.

31. Vovk A.I., Mischenko I.M., Tanchuk V.Yu., Kachkovskii G.A., Sheiko S.Yu., Kolodyazhnyi O.I., Kukhar V.P. Stereoselectivity of binding of (N-benzylamino)benzylphosphonic acids to prostatic acid phosphatase. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2008, 18, 4620–4623.

32. Vovk A.I., Chuiko A.L., Kononets L.A., Tanchuk V.Yu., Muravyova I.V., Lozynsky M.O., Kukhar V.P. Inhibition of alkaline phosphatase by thioureido derivatives of methylenebisphosphonic acid. Russ. J. Bioorg. Chem. 2008, 34, 60-66.

33. Vovk A., Kalchenko V., Tanchuk V., Muzychka O., Muravyova I., Shivanyuk A., Cherenok S., Kukhar V. Сalixarene methylenebisphosphonic acids: alkaline phosphatase inhibition and docking studies. Phosphorus, Sulfur, and Silicon 2008, 183, 625-626.

34. Garazd M.M., Muzychka O.V., Vovk A.I., Nagorichna I.V., Ogorodniichuk A.S. Modified coumarins. 27. Synthesis and antioxidant activity of 3-substituted 5,7-dihydroxy-4-methylcoumarins. Chem. Nat. Comp. 2007, 43, 19-23.

35. Kochubey S.M., Vovk A.I., Bondarenko O.Yu., Shevchenko V.V., Bugas R.V., Melnyk A. K., Tanchuk V.Yu. Heterogeneity of thylakoid membranes studied by EPR spin probe. Biochemistry (Moscow) 2007, 72, 558-564.

36. Cherenok S., Vovk A., Muravyova I., Shivanyuk A., Kukhar V., Lipkowski J., Kalchenko V. Calix[4]arene ?-aminophosphonic acids: asymmetric synthesis and enantioselective inhibition of an alkaline phosphatase. Org. Lett. 2006, 8, 549-552.

37. Vovk A.I., Kharhenko O.V., Kharitonenko A.I., Kukhar V.P., Babiy L.V., Kazachkov M.G., Melnyk A.K., Khichevsky О.M. Hydrophobic nitroxyl radicals inhibit linoleyl alcohol oxidation by 5-lipoxygenase. Russ. J. Bioorg. Chem. 2004, 30, 391-395.

38. Vovk A.I., Kalchenko V.I., Cherenok S.A., Kukhar V.P., Muzychka O.V., Lozynsky M.O. Calix[4]arene methylenebisphosphonic acids as calf intestine alkaline phosphatase inhibitors. Org. Biomol. Chem. 2004, 2, 3162-3166.

У кав’ярні. Ліворуч – В.М. Булденко, О.Л. Кобзар, А.І. Вовк. Праворуч – А.Д. Очеретнюк, О.В. Музичка, І.М. Міщенко, Л.А. Кононець.

О.Л. Кобзар (на передньому плані), А.Д. Очеретнюк і В.М. Булденко.

Дослідження проводить аспірантка А.О. Очеретнюк.

Аспірант В.М. Булденко за роботою.

В.Ю. Танчук (праворуч) і В.В. Танін (фото 2016 р.)

Ю.В. Шульга – наймолодший співробітник відділу (2017 р.).

Контактна інформація

02660, Київ-94, вул Академіка Кухаря, 1, Україна
Тел.: +38 (044) 2732553
Факс.: +38 (044) 5732552
e-mail: vovk@bpci.kiev.ua