Биологические науки/ 2.Структурная ботаника и биохимия растений.

к.х.н. Иванова Е.В., к.х.н. Никишина М.Б., к.х.н. Бойкова О.И., к.х.н. Половецкая О.С., к.х.н. Власова Ю.Н., д.х.н. Атрощенко Ю.М., д.х.н. Шахкельдян И.В.

Тульский государственный педагогический университет
им. Л.Н. Толстого, Россия

Исследование ингибирующей активности 7-метил-1,5-динитро-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-2-она на рост пшеницы озимой

Производные 3-азабициклононана проявляют разнообразную биологическую активность [1], поэтому целенаправленный синтез новых соединений данного ряда представляется актуальной задачей. Ранее нами был получен 7-метил-1,5-динитро-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-2-он конденсацией Манниха гидридного аддукта 2-гидрокси-3,5-динитропиридина с формальдегидом и метиламином [2].

Далее была проделана работа по изучению влияния полученного производного 3-азабициклононана на ростовые процессы пшеницы озимой. Результаты показали, что исследуемое вещество оказывает достоверное ингибирующее влияние на энергию прорастания и всхожесть, характеризующих жизнеспособность и дружность всходов, в концентрации 10^-12 и 10^{-4 М. Так, энергия прорастания семян пшеницы была ниже в среде, содержащей 10-12} и 10^{-4 М 7-метил-1,5-динитро-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-2-он, в 1,5 раза относительно контроля. Всхожесть семян при указанных концентрациях также была меньше, чем в контроле в 1,3 раза. Обнаруженная особенность могла быть обусловлена воздействием исследуемого соединения на процессы деления клеток или мобилизацию запасных соединений (например, крахмала).}

Для подтверждения высказанного предположения нами было изучено воздействие исследуемого соединения на митотический индекс (рис. 1).

Рис. 1. Влияние 7-метил-1,5-динитро-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-2-она на митотический индекс гипокотиля пшеницы

Митотический индекс (МИ) определяли, подсчитывая количество делящихся клеток к общему количеству наблюдаемых в объектив микроскопа при увеличении х400. Исследование показало, что 7-метил-1,5-динитро-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-2-он оказывает неоднозначное влияние на митотический индекс гипокотиля пшеницы. Достоверный цитотоксический эффект был зафиксирован в концентрациях 10^-12, 10^-10 и 10^-4.

Известно, что деление, растяжение, дифференцировка клеток сопряжены с биохимической активностью. Для проверки второго предположения о влиянии исследуемого соединения нами была определена активность двух изоформ амилазы - фермента, расщепляющего крахмал до олигосахаридов (рис. 2). Амилолитические ферменты расщепляют запасной крахмал эндосперма и способствуют прорастанию семени.

Рис. 2. Влияние 7-метил-1,5-динитро-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-2-она на активность изоформ амилазы

Проведенное исследование показало, что соединение бициклононанового ряда оказывает неодинаковое влияние на активности различных форм амилазы. Обнаружено достоверное снижение активности альфа-амилазы при концентрации 10^{-12 М на 19%. Активность бета-амилазы ингибировалась при концентрациях 10-4}, 10^-6, 10^-8 и 10^{-12 М.}

Механизм действия двух изученных изоформ амилазы различен: альфа-амилаза превращает крахмал главным образом в декстрины, а бета-амилаза - действует на крахмал или на декстрины, образуя значительное количество мальтозы. Альфа-амилаза играет определяющую роль в мобилизации энергетических ресурсов, запасенных в нерастворимых гранулах крахмала. Снижение активности альфа-амилазы под влиянием 10^{-12 М исследуемого соединения могло быть причиной снижения количества проросших семян (энергия прорастания и всхожесть) относительно контроля. Принимая это, вероятной причиной снижения посевных качеств семян при концентрации 10-4 М являлось цитотоксическое воздействие на процессы деления клеток.}

Таким образом, проведенное исследование позволило оценить влияние 7-метил-1,5-динитро-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-2-она на рост и ферментативную активность прорастающих семян пшеницы. Было показано, что 7-метил-1,5-динитро-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-2-она оказывает ингибирующее влияние на прорастание семян. При этом эффект носил концентрационный характер, что могло быть обусловлено влиянием азотсодержащего гетероциклического соединения на процессы деления клеток (в концентрации 10^{-4 М) и/или мобилизацию запасных углеводов (в концентрации 10-12 М).}

Список литературы:

1. Xaiver J. J. F., Krishnasamy K., Sankar C. // Medicinal Chemistry Research. ‒ 2012. ‒ T. 21, № 3. ‒ C. 345-350.

2. Морозова Е.В., Якунина И.Е., Кобраков К.И., Блохин И.В., Шумский А.Н., Атрощенко Ю.М. // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология, 2013, Т.56, N 10. - C. 23-25.