Enzymatic Synthesis of Biologically Active 5-Substituted Analogues of 2ʹ-Deoxyuridine by Lactobacillus leichmannii Nucleoside Deoxyribosyltransferase Type II

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Enzymatic transglycosylation reactions catalysed by Lactobacillus leichmannii nucleoside deoxyribosyltransferase type II in the presence of 7-methyl-2′-deoxyguanosine and modified pyrimidine heterocyclic bases were studied. The choice of 7-methyl-2′-deoxyguanosine as a nucleoside donor of a carbohydrate residue allowed the enzymatic synthesis of 5-substituted 2′-deoxyuridine derivatives in high yields. Biologically active 2ʹ-deoxyuridine derivatives were obtained, three ones currently used in clinical practice in antiviral and antitumour therapy. The selected enzyme-catalyst, initial ratios of molar concentrations of substrates and the selected nucleoside-donor – source of carbohydrate residue will make it possible to develop environmentally friendly biochemical methods for the preparation of practically important modified nucleosides.

Full Text

Restricted Access

About the authors

C. S. Alexeev

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: micelle@mail.ru
Russian Federation, ul. Vavilova 32, Moscow, 119991

A. M. Sergievskaia

MIREA Russian Technological University

Email: micelle@mail.ru

Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies

Russian Federation, prosp. Vernadskogo 86, Moscow, 119571

D. A. Platov

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences; MIREA Russian Technological University

Email: micelle@mail.ru

Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies

Russian Federation, ul. Vavilova 32, Moscow, 119991; prosp. Vernadskogo 86, Moscow, 119571

M. S. Drenichev

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: micelle@mail.ru
Russian Federation, ul. Vavilova 32, Moscow, 119991

References

  1. Del Arco J., Acosta J., Fernández-Lucas J. // Biotechnol. Adv. 2021. V. 51. P. 107701. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2021.107701
  2. Uchikubo Y., Hasegawa T., Mitani S., Kim H.-S., Wataya Y. // Nucleic Acids Res. Suppl. 2002. V. 2. P. 245–246. https://doi.org/10.1093/nass/2.1.245
  3. Goz B. // Pharmacol. Rev. 1977. V. 29. P. 249–272.
  4. Gulick R.M., Mellors J.W., Havlir D., Eron J.J., Gonzalez C., McMahon D., Richman D.D., Valentine F.T., Jonas L., Meibohm A., Emini E.A., Chodakewitz J.A. // N. Engl. J. Med. 1997. V. 337. P. 734–739. https://doi.org/10.1056/NEJM199709113371102
  5. Sacks S.L., Tyrrell L.D., Lawee D., Schlech W., 3rd, Gill M.J., Aoki F.Y., Martel A.Y., Singer J. // J. Infect. Dis. 1991. V. 164. P. 665–672. https://doi.org/10.1093/infdis/164.4.665
  6. De Clercq E. // Antivir. Chem. Chemother. 2013. V. 23. P. 93–101. https://doi.org/10.3851/IMP2533
  7. Fukushima M., Suzuki N., Emura T., Yano S., Kazuno H., Tada Y., Yamada Y., Asao T. // Biochem. Pharmacol. 2000. V. 59. P. 1227–1236. https://doi.org/10.1016/s0006-2952(00)00253-7
  8. Lenz H.J., Stintzing S., Loupakis F. // Cancer Treat. Rev. 2015. V. 41. P. 777–783. https://doi.org/10.1016/j.ctrv.2015.06.001
  9. Mikhailopulo I.A., Miroshnikov A.I. // Mendeleev Commun. 2011. V. 21. P. 57–68. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2011.03.001
  10. Alexeev C.S., Kulikova I.V., Gavryushov S., Tararov V.I., Mikhailov S.N. // Adv. Synth. Catal. 2018. V. 360. P. 3090–3096. https://doi.org/10.1002/adsc.201800411
  11. Alexeev C.S., Drenichev M.S., Dorinova E.O., Esipov R.S., Kulikova I.V., Mikhailov S.N. // Biochim. Biophys. Acta Proteins Proteom. 2020. V. 1868. P. 140292. https://doi.org/10.1016/j.bbapap.2019.140292
  12. Kaspar F., Giessmann R.T., Neubauer P., Wagner A., Gimpel M. // Adv. Synth. Catal. 2020. V. 362. P. 867– 876. https://doi.org/10.1002/adsc.201901230
  13. Holguin J., Cardinaud R. // Eur. J. Biochem. 1975. V. 54. P. 505–514. https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.1975.tb04163.x
  14. Kaminski P.A. // J. Biol. Chem. 2002. V. 277. P. 14400–14407. https://doi.org/10.1074/jbc.M111995200
  15. Fresco-Taboada A., De la Mata I., Arroyo M., Fernández-Lucas J. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2013. V. 97. P. 3773–3785. https://doi.org/10.1007/s00253-013-4816-y
  16. Becker J., Brendel M. // Biol. Chem. Hoppe Seyler. 1996. V. 377. P. 357–362. https://doi.org/10.1515/bchm3.1996.377.6.357
  17. Crespo N., Sánchez-Murcia P.A., Gago F., CejudoSanches J., Galmes M.A., Fernández-Lucas J., Mancheño J.M. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2017. V. 101. P. 7187–7200. https://doi.org/10.1007/s00253-017-8450-y
  18. Pérez E., Sánchez-Murcia P.A., Jordaan J., Blanco M.D., Mancheño J.M., Gago F., Fernández-Lucas J. // Chem. Cat. Chem. 2018. V. 10. P. 4406–4416. https://doi.org/10.1002/cctc.201800775
  19. Cardinaud R., Holguin J. // Biochim. Biophys. Acta Enzymol. 1979. V. 568. P. 339–347. https://doi.org/10.1016/0005-2744(79)90301-2
  20. Fernández-Lucas J., Acebal C., Sinisterra J.V., Arroyo M., de la Mata I. // Appl. Environ. Microbiol. 2010. V. 76. P. 1462–1470. https://doi.org/10.1128/AEM.01685-09
  21. Schnetz-Boutaud N.C., Chapeau M.C., Marnett L.J. // Curr. Protoc. Nucleic Acid Chem. 2001. Ch. 1. Unit 1.2. https://doi.org/10.1002/0471142700.nc0102s00
  22. Drenichev M.S., Alexeev C.S., Kurochkin N.N., Mikhailov S.N. // Adv. Synth. Catal. 2018. V. 360. P. 305–312. https://doi.org/10.1002/adsc.201701005
  23. Константинова И.Д., Антонов К.В., Берзин В.Б., Дорофеева Е.В., Фатеев И.В., Музыка И.С., Мирошников А.И. // Патент RU2368662С1, опубл. 27.09.2009.
  24. Zuffi G., Monciardini S. // Patent US8012717B2, published 06.09.2011.
  25. Salihovic A., Ascham A., Taladriz-Sender A., Bryson S., Withers J.M., McKean I.J.W., Hoskisson P.A., Grogan G., Burley G.A. // Chem. Sci. 2024. V. 15. P. 15399– 15407. https://doi.org/10.1039/d4sc04938a
  26. Konkina M.A., Drenichev M.S., Nasyrova D.I., Porozov Y.B., Alexeev C.S. // Sustain. Chem. Pharm. 2023. V. 32. P. 101011. https://doi.org/10.1016/j.scp.2023.101011
  27. Rabuffetti M., Bavaro T., Semproli R., Cattaneo G., Massone M., Morelli C.F., Speranza G., Ubiali D. // Catal. 2019. V. 9. P. 355. https://doi.org/10.3390/catal9040355
  28. Van Aerschot A., Everaert D., Balzarini J., Augustyns K., Jie L., Janssen G., Peeters O., Blaton N., De Ranter C., De Clercq E. // J. Med. Chem. 1990. V. 33. P. 1833–1839. https://doi.org/10.1021/jm00168a046

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1.5-Substituted derivatives of 2'-deoxyuridine used in antiviral and antitumor therapy.

Download (291KB)
Indexing metadata
3. 2. Enzymatic synthesis of 5-I-dUrd. Conditions: 25 mM HEPES, pH 7.4, 20°C, NDT II L. leichmanii, concentrations of acceptor and donor were 0.2 and 0.6 mM (ratio 1 : 3).

Download (378KB)
Indexing metadata
4. Scheme 1. Enzymatic transglycosylation reaction catalyzed by nucleoside phosphorylases (NP). B1 and B2 are purine and/or pyrimidine heterocyclic bases.

Download (75KB)
Indexing metadata
5. Scheme 2. Enzymatic transglycosylation reaction catalyzed by nucleoside deoxyribosyltransferase (NDT). B1 and B2 are purine and/or pyrimidine heterocyclic bases.

Download (54KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».