Основное (опубликованные) результаты (с указанием новизны и значимости):

1. Построены классификационные и корреляционные модели для количественного описания взаимосвязи структура – активность (QSAR) по ингибирующей активности в отношении сортазы S. aureus SrtA для всех известных низкомолекулярных органических соединений с использованием базы данных ChEMBL. Охват литературных данных – по 2020 г. включительно. Проанализированы структурные характеристики более 200 органических соединений, оказывающих влияние на транспептидазную активность сортазы S. aureus SrtA. Выполнен прогноз ингибирующей активности в отношении сортазы S. aureus SrtA для выборки из 24-х новых органических соединений, содержащих структурные фрагменты привилегированных структур ‒ 5-арилпирролидин-2-карбоновой кислоты и 1H-бензо[b]азепина.
2. На основании структурных данных Protein Data Bank проанализированы пространственные структуры 7-ми вариантов строения сортазы S. aureus SrtA в кристаллической форме и в растворе. Сделан вывод о значительной подвижности отдельных структурных фрагментов исследуемого фермента, что приводит к перестроению относительного расположения аминокислотных остатков в активном сайте сортазы S. aureus SrtA. Отобраны две релевантные модели сортазы S. aureus SrtA, в которые средствами пакета AutoDock Vina v1.1.2 проведён молекулярный докинг 24-х новых органических соединений, содержащих структурные фрагменты привилегированных структур ‒ 5-арилпирролидин-2-карбоновой кислоты и 1H-бензо[b]азепина, с учётом возможности существования энантиомерных форм исследуемых соединений. Полученные расчётные данные по энергии связывания, лигандной эффективности и пространственному расположению потенциальных ингибиторов в активном сайте сортазы S. aureus SrtA указывают на существование достаточного количества комплементарных взаимодействий между лигандами и ферментом для обеспечения ингибирования последнего.
3. С использованием собственных синтетических экспериментальных разработок научного коллектива Проекта получены рацемические и оптически активные модифицированные 5-арилпирролидин-2-карбоксилаты, 7-арил-3,6-диазабицикло[3.2.1]октан-2,4-дионы,  β-пролиновые олигопептиды.  Разработан новый метод синтеза функционализированных бензо[b]азепинов, в том числе оптически активных, посредством реакции Cu(I)-катализируемого Ульман-подобного аннелирования орто-галогензамещённых 5-арилпирролидин-2-карбоновых кислот. Синтезирована серия новых бензо[b]азепин-2,4-карбоксилатов и 4-нитробензо[b]азепин-2-карбоксилатов.
4. Впервые разработан метод исследования бактериальной адгезии референтного штамма S. aureus АТСС 29213 к фибробластам человека. Для ряда полученных в Проекте соединений, относящихся к структурным классам 5-арилпирролидин-2-карбоксилатов и 7-арил-3,6-диазабицикло[3.2.1]октан-2,4-дионов, установлены высокие антиадгезионные свойства, предотвращающие колонизацию  человеческих фибробластов стафилококками при рабочей концентрации низкомолекулярных агентов 5-15 мкМ. Для этих же соединений подтверждено ингибирование транспептидазной активности рекомбинантной сортазы S. aureus SrtA при помощи высоко-эффективного жидкостного хроматографического метода количественного анализа ферментативной активности. Полученные данные по биологической активности хорошо согласуются с прогнозами классификационных и корреляционных QSAR-моделей и молекулярного докинга.
5. Проведён рациональный структурный дизайн новых низкомолекулярных соединений с потенциальной антиадгезивной и SrtA ингибиторной активностями с использованием структурных фрагментов разработанных в Проекте ингибиторов бактериальной адгезии и трипептида H2N-Arg-Asp-Ala-OH на основе молекулярного докинга.
6. Получен пентапептид H2N-Leu-Pro-Arg-Asp-Ala-OH и установлено статистически значимое снижение биоплёнкообразования метициллин-резистентными и метициллин-чувствительными референтными и клиническими штаммами S. aureus под действием пентапептида в концентрации 25 мкМ.
7. Изучено подавление бактериальной адгезии штамма S. aureus ATCC 29213 к фибробластам человека и клеточным линиям Vero, NIH/3T3, индуцируемое инкубированием бактериальных клеток с разработанными в Проекте ингибиторами адгезии. Для каждого типа эукариотических клеток установлены взаимосвязи между химической структурой производных 5-арилпирролидин-2-карбоновой кислоты и антиадгезивной активностью низкомолекулярных органических соединений.
8. Установлено, что разрабатываемые в Проекте ингибиторы адгезии не угнетают рост бактериальных клеток S. aureus ATCC 29213 в миллимолярных концентрациях.
9. Проведено исследование жизнеспособности фибробластов человека и клеток Vero при инкубировании с разработанными в Проекте ингибиторами бактериальной адгезии. Наиболее активные соединения, относящиеся к структурному классу 4-гидроксиметил-5-арилпирролидин-2-карбоксилатов, не угнетают жизнеспособность эукариотических клеток в концентрациях до 50 мкг/мл включительно.

Цели проекта: Конкретная научная задача, на решение которой направлен проект, заключается в разработке нового метода специфической профилактики инфекций, обусловленных грамположительными возбудителями, путем воздействия на один из важнейших факторов вирулентности, а именно экспрессию поверхностных белков на клеточной стенке бактерий, ответственных за адгезию к тканям человека. Именно адгезия микробных клеток на тканях организма или поверхности имплантированных медицинских устройств запускает процессы инвазии патогена и формирования микробных биопленок. В проекте предполагается разработать химиотерапевтический агент, снижающий адгезию S. aureus, в том числе его резистентных штаммов, к тканям хозяина или имплантатам. Фармакологический механизм действия препарата будет основан на ингибировании сортазной транспептидазы SrtA S. aureus при помощи синтетических ингибиторов, структуры которых будут разработаны и оптимизированы с использованием биоинформатических подходов.

Основной исполнитель: Кудрявцев Константин Викторович, Доктор химических наук

Лаборатория-исполнитель: НИЛ молекулярной фармакологии

Заказчик и номер гранта: РНФ, 20-15-00258

Срок выполнения: 2020-2022 гг.