MODELING OF PROCESSES OF DESTRUCTION OF CELL COVERS OF MOLD FUNGI BY AZAHETEROCYCLIC STRUCTURES

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Molecular computer modeling of the possibility of blockade by azaheterocyclic structures of potential targets, which are subcellular structures of fungal cell covers, was performed. The possibility of using ergosterol (the main structural element of the fungal cell membrane), lanosterol 14α-demethylase (an enzyme of the cytochrome P450 superfamily responsible for the conversion of lanosterol to 4,14-dimethylergostatrienol), ergosterol-dependent Na+/K+-ATP-ase (a membrane enzyme), and squalene monooxygenase (an enzyme that catalyzes the conversion of squalene to squalene epoxidase, which is a lanosterol precursor) as cellular targets. A good correlation has been shown between the choice of subcellular structures as cellular targets and the results of computer modeling, which makes it possible to select possible target binding sites with potential ligands. The results of computer modeling are confirmed by data from the preliminary forecast of PASS, according to which the biological activity of the target compounds suggests the presence of fungicidal or antimycotic action with a probability of 72–93%. The structure of the target compounds is confirmed by IR-spectroscopy, 1H, 13C NMR spectroscopy, 1H-1H (NOESY), 1H-13C (HMBC) 2D NMR spectroscopy, high-resolution mass spectrometry, and X-ray diffraction analysis. It was found that the target compounds in most cases showed moderate fungicidal activity against the test cultures of Mucor mucedo mold fungi, comparable to the activity of the comparison drugs phytolavin and previcur. The physicochemical characteristics of the target compounds have been studied, which meet the requirements for the possibility of their thermal distillation well. It has been shown that the physico-chemical properties of the target compounds allow their further use as fumigants of fungicidal action.

About the authors

P. P. Mukovoz

I.N. Ulyanov Chuvash State University; N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry of the RAS

Email: mpp27@mail.ru
Cheboksary, Russia; Moscow, Russia

A. P. Glinushkin

N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry of the RAS

Moscow, Russia

E. V. Stepanova

N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry of the RAS; A.M. Prokhorov Institute of General Physics of the RAS

Moscow, Russia; Moscow, Russia

S. A. Peshkov

Orenburg State University

Orenburg, Russia

M. V. Zagorulko

N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry of the RAS; Educational and Experimental Soil and Ecological Center of M.V. Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia; Moscow region, Russia

A. A. Alferov

D.N. Pryanishnikov All-Russian Scientific Research Institute of Agrochemistry

Moscow, Russia

V. P. Mukovoz

Smolensk State Agricultural Academy

Smolensk, Russia

A. G. Cherednichenko

N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry of the RAS; P. Lumumba Peoples' Friendship University of Russia

Moscow, Russia; Moscow, Russia

N. V. Ptitsyna

Smolensk State Agricultural Academy

Smolensk, Russia

References

  1. Милько А.А. Семейство Мукоровые (Mucoraceae) // Жизнь растений / Под. ред. Горленко М.В. М.: Просвещение, 1976. С. 69.
  2. Савченко И.В. Лидеры научных школ по растениеводству Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук им. В.И. Ленина // Сел.-хоз. биол. 2004. Т. 39. № 3. С. 26–32.
  3. Iwama R. Phospholipid dynamics in Aspergillus species: relations between biological membrane composition and cellular morphology // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2025. V. 89. № 4. P. 515–522.
  4. Ячевский А.А. Ежегодник сведений о болезнях и повреждениях культурных и дикорастущих полезных растений. СПб.: Департамент земледелия, тип. В.Ф. Киршбаума, 1904–1917.
  5. Захаренко В.А., Мельников Н.Н. Пестициды в современном мире // Агрохимия. 1996. № 1. С. 100.
  6. Левитин М.М., Квитко К.В. Изучение возбудителя полиспороза в асептической культуре проростков льна // Микология и фитопатология. 1971. Т. 5. № 3. С. 398–402.
  7. Соколов М.С., Спиридонов Ю.Я., Глинушкин А.П., Каракотов С.Д. Стратегия фундаментально-прикладных исследований в сфере адаптивно-интегрированной защиты растений // Агрохимия. 2018. № 5. C. 3–12.
  8. Соколов М.С., Семенов А.М., Спиридонов Ю.Я., Торопова Е.Ю., Глинушкин А.П. Здоровая почва – условие устойчивости и развития аргои социосфер (проблемно-аналитический обзор) // Изв. РАН. Сер. биол. 2020. № 1. C. 12–21.
  9. Соколов М.С., Глинушкин А.П., Спиридонов Ю.Я., Торопова Е.Ю., Филипчук О.Д. Технологические особенности почвозащитного ресурсосберегающего земледелия (в развитие концепции ФАО) // Агрохимия. 2019. № 5. C. 3–20.
  10. Sharma G., Dwibedi V., Seth C.S., Singh S., Ramamurthy P.C., Bhadrecha P., Singh J. Direct and indirect technical guide for the early detection and management of fungal plant diseases // Curr. Res. Microbiol. Sci. 2024. V. 7. P. 100276.
  11. Sereda I., Danilov R., Kremneva O., Zimin M., Podushin Y. Development of methods for remote monitoring of leaf diseases in wheat agrocenoses // Plants (Basel). 2023. V. 12. № 18. P. 3223.
  12. Семенов А.М., Глинушкин А.П., Соколов М.С. Здоровье почвенной экосистемы: от фундаментальной постановки к практическим решениям // Изв. ТСХА. 2019. № 1. C. 5–18.
  13. Соколов М.С., Спиридонов Ю.Я., Калиниченко В.П., Глинушкин А.П. Управляемая коэволюция педосферы – реальная биосферная стратегия XXI века (вклад в развитие ноосферных идей В.И. Вернадского) // Агрохимия. 2018. № 11. C. 3–18.
  14. Huang N., Shoichet B.K., Irwin J.J. Benchmarking sets for molecular docking // J. Med. Chem. 2006. V. 49. № 23. P. 6789–6801.
  15. Shoichet B.K. Virtual screening of chemical libraries // Nature. 2004. V. 432. № 7019. P. 862–865.
  16. Rozano L., Hane J.K., Mancera R.L. The Molecular docking of MAX fungal effectors with plant HMA domainbinding proteins // Inter. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. № 20. P. 15239.
  17. Муковоз П.П., Александров Р.И., Семенов В.Л., Пешков С.А., Сизенцов А.Н., Валиуллин Л.Р., Муковоз В.П., Мешков Ю.И. Моделирование механизмов блокирования ферментов, разрушающих пиретроиды, веществами-синергистами из группы бензодиоксоланов // Агрохимия. 2024. № 11. C. 39–46.
  18. Tang Y., He G., He Y., He T. Plant resistance to fungal pathogens: Bibliometric analysis and visualization // Toxics. 2022. V. 10. № 10. P. 624.
  19. Radice M., Rashell Matailo Camino L., Tardugno R., Guardado Yordi E., Scalvenzi L., Perez Martinez A. Essential oils inhibiting Alternaria alternata and Colletotrichum gloeosporioides: a review // Nat. Prod. Res. 2025. V. 39. № 6. Р. 1672–1684.
  20. Mubeen I., Fawzi Bani Mfarrej M., Razaq Z., Iqbal S., Naqvi S.A.H., Hakim F., Mosa W.F.A., Moustafa M., Fang Y., Li B. Nanopesticides in comparison with agrochemicals: Outlook and future prospects for sustainable agriculture // Plant Physiol. Biochem. 2023. V. 198. P. 107670.
  21. Seimandi G.M., Imhoff S.D.C., Derita M.G. Bioactivity of Raphanus species against agricultural phytopathogens and its role in soil remediation: A Review // Comb. Chem. High Throughput. Screen. 2024. V. 27. № 4. Р. 516–544.
  22. Mangalagiu I.I. Biological activity of some new azaheterocycles // 3rd French-Romanian Colloquium on Medicinal Chemistry. Iasi, Romania; Iasi, Romania Acta Сhemica Iasi, 2014. C. 194.
  23. Rajput A., Kankhare A.R. Synthetic utility of aza-heterocyclics: A Short review // Inter. J. Pharm. Sci. Invent. 2017. V. 6. P. 19–25.
  24. Banfalvi G. Antifungal activity of gentamicin B1 against systemic plant mycoses // Molecules. 2020. V. 25. № 10. P. 2401.
  25. Kaminski D.M. Recent progress in the study of the interactions of amphotericin B with cholesterol and ergosterol in lipid environments // Eur. Biophys. J. 2014. V. 43. № 10–11. P. 453–67.
  26. Малков М.А., Полатовская О.Г., Пронина М.И., Фадеева И.П., Каминская А.Ю., Долинова О.И. Штамм Streptomyces nodosus 472 ВНИИСХМ Д-666 – продуцент амфотерицина В: RU 2198928 C2 // Б.И. 2003. C. 5.
  27. Мунтян Е.М., Батко М.Г. Фумигационная токсичность некоторых эфирных масел по отношению к обыкновенному паутинному клещу (Тetranychus urticae Кoch.) (Аcari: Тetranychidae) // Агрохимия. 2021. № 5. C. 84–87.
  28. Воробьев Д.А., Кравченко В.А., Жуков И.В. Сравнительная эффективность различных препаратов при фумигации силосов для хранения зерна // Агропром. технол. центр. России. 2018. № 3(9). C. 39–45.
  29. Berman H.M., Westbrook J., Feng Z., Gilliland G., Bhat T.N., Weissig H., Shindyalov I.N., Bourne P.E. The Protein data bank // Nucleic Acids Res. 2000. V. 28. № 1. P. 235–42.
  30. Granovsky A.A. Firefly. 2019. URL: http://classic.chem.msu.su/gran/firefly/index.html.
  31. Zhurko G., Zhurko D. Chemcraft graphical program for visualization of computed results. 2015. URL: https://www. chemcraftprog.com/
  32. Canal Neto A., Muniz E.P., Centoducatte R., Jorge F.E. Gaussian basis sets for correlated wave functions. Hydrogen, helium, firstand second-row atoms // J. Mol. Struct.: THEOCHEM. 2005. V. 718. № 1–3. P. 219–224.
  33. Mukovoz P.P., Koz’minykh V.O., Gorbunova A.V., Slepukhin P.A., El’tsov O.S., Ganebnykh I.N., Kuzmin A.V. Synthesis of 1,3,4,6-tetraoxo compounds // Rus. J. General Chem. 2016. V. 86. № 11. Р. 2427–2436.
  34. Mukovoz P.P., Dankovtseva E.S., Mukovoz V.P., Slepukhin P.A., Ganebnykh I.N., Sizentsov A.N., Danilova E.A. Synthesis, structure, and biological activity of (2Z)-2-[(2,4-Dinitrophenyl)hydrazinylidene]butanedioic acid esters // Rus. J. General Chem. 2019. V. 89. № 1. Р. 1–7.
  35. Mukovoz P.P., Slepukhin P.A., Danilova E.A., Aysuvakova O.P., Glinushkin A.P. Synthesis, Structure, and biological activity of products of reactions of 3,4-dioxohexane-1,6-dioic acid esters with 2-aminophenol // Rus. J. General Chem. 2018. V. 88. № 7. Р. 1363–1368.
  36. Mukovoz P.P., Andreeva V.A., El’tsov O.S., Koz’minykh E.N., Koz’minykh V.O. Reaction of methyl 3,4-dihydroxy-6oxo-2,4-alkadienoates with 2-aminophenol // Rus. J. General Chem. 2015. V. 85. № 6. P. 1386–1390.
  37. Mukovoz P.P., Koz’minykh V.O., Andreeva V.A., Koz’minykh E.N., El’tsov O.S. Synthesis and structure of 2,2′-(2-hydroxy-2H-1,4-benzoxazin-2-yl-3-ylidene)diacetic acid esters // Rus. J. Organic Chem. 2015. V. 51. № 10. P. 1453–1456.
  38. Mukovoz P.P., Koz’minykh V.O., Andreeva V.A., El’tsov O.S., Slepukhin P.A., Koz’minykh E.N. Method of synthesis and structure of (5E)-5-(2-alkoxy-2-oxoethylidene)-4-hydroxy-2,2-dimethyl-1-(4-methylphenyl)-2,5-dihydro-1Hpyrrole-3-carboxylates // Rus. J. Organic Chem. 2015. V. 51. № 6. P. 860–863.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).