Eltxoek transmititzen dituzten gaixotasunak osasun publikoko arazo larria izaten jarraitzen dute mundu mailanGaixotasunen bektoreen, hala nola Culex pipiens pallens-en, intsektizida tradizionalen aurrean gero eta erresistentzia handiagoak areagotu egiten du arazo hau. Ikerketa honetan, tiofeno-isokinolinona hibrido berri batzuk diseinatu, sintetizatu eta ebaluatu ziren larbizida potentzial gisa. Sintetizatutako konposatuen artean, 5f, 6 eta 7 deribatuek larbizida-jarduera nabarmena erakutsi zuten Culex pipiens pallens larben aurka, 0,3, 0,1 eta 1,85 μg/mL-ko LC₅₀ balioekin, hurrenez hurren. Aipagarria da, tiofeno-isokinolinona deribatu guztiek klorpirifos organofosfato intsektizida erreferentziazkoak baino (LC₅₀ = 293,8 μg/mL) toxikotasun nabarmen handiagoa erakutsi zutela, konposatu hauen toxikotasun handiagoa berretsiz. Interesgarria da, 1a bitarteko sintetikoak (tiofeno semiester bat) potentzia handiena erakutsi zuela (LC₅₀ = 0,004 μg/mL), eta oraindik guztiz optimizatu ez den arren, bere potentzia deribatu final guztiena baino handiagoa izan zen oraindik. Azterketa biologiko mekanistikoek neurotoxikotasun sintoma sendoak agerian utzi zituzten, funtzio kolinergiko kaltetua iradokiz. Ainguratze molekularreko eta dinamika molekularreko simulazioek behaketa hau berretsi zuten, azetilkolinesterasarekin (AChE) eta azetilkolina hartzaile nikotinikoarekin (nAChR) elkarreragin espezifiko sendoak agerian utziz, ekintza bikoitzeko mekanismo posible bat iradokiz. Dentsitate funtzionalaren teoriaren (DFT) kalkuluek konposatu aktiboen propietate elektroniko eta erreaktibotasun onuragarriak berretsi zituzten. Konposatu serie honen egitura-aniztasunak eta etengabeko potentzia handiak gurutzadura-erresistentziaren arriskua murriztu eta erresistentzia kudeatzeko estrategiak erraztu ditzakete konposatuen errotazioaren edo konbinazioaren bidez. Oro har, emaitza hauek adierazten dute tiofeno-isokinolinona hibridoak aukera itxaropentsua direla intsektu bektoreen bide neurofisiologikoei zuzendutako hurrengo belaunaldiko larbizidak garatzeko.
Eltxoak gaixotasun infekziosoen bektore eraginkorrenen artean daude, patogeno arriskutsu ugari hedatzen baitituzte eta munduko osasun publikoarentzat mehatxu handia dira. Culex pipiens, Aedes aegypti eta Anopheles gambiae bezalako espezieak bereziki ezagunak dira birusak, bakterioak eta parasitoak transmititzeagatik, urtero milioika infekzio eta heriotza ugari eraginez. Adibidez, Culex pipiens arbobirusen bektore nagusia da, hala nola Mendebaldeko Niloko birusa eta San Luiseko entzefalitisaren birusa, baita hegaztien malaria bezalako gaixotasun parasitarioen ere. Azken ikerketek ere erakutsi dute Culex pipiens-ek zeregin garrantzitsua betetzen duela Bacillus cereus eta Staphylococcus warwickii bezalako bakterio kaltegarrien bektorean eta transmisioan, eta hauek janaria kutsatzen dute eta osasun publikoko arazoak areagotzen dituzte. Eltxoen egokitzapen, biziraupen eta kontrol-metodoekiko erresistentzia handiak zaildu egiten ditu kontrolatzea eta mehatxu iraunkorra dira.
Intsektizida kimikoak funtsezko tresna dira eltxoen kontrolean, batez ere eltxoek eragindako gaixotasunen agerraldietan. Intsektizida mota desberdinak, besteak beste, piretroideak, organofosfatoak eta karbamatoak, asko erabiltzen dira eltxoen populazioak eta gaixotasunen transmisioa murrizteko. Hala ere, produktu kimiko hauen erabilera zabalak eta epe luzeak ingurumen- eta osasun publiko-kezka larriak sortu ditu, besteak beste, ekosistemen etenaldia, helburu ez diren espezieengan eragin kaltegarriak izatea eta eltxoen populazioetan intsektiziden erresistentziaren garapen azkarra.11,12,13,14Erresistentzia honek intsektizida tradizional askoren eraginkortasuna nabarmen murrizten du, eta horrek azpimarratzen du mehatxu eboluzionatzaile hauei eraginkortasunez aurre egiteko ekintza-mekanismo berriekin irtenbide kimiko berritzaileen premiazko beharra.11,12,13,14Erronka larri hauei aurre egiteko, ikertzaileek biokontrola, ingeniaritza genetikoa eta bektoreen kudeaketa integratua (IVM) bezalako estrategia alternatiboetara jotzen ari dira. Ikuspegi hauek eltxoen kontrol jasangarri eta epe luzerako itxaropentsuak dira. Hala ere, epidemietan eta larrialdietan, metodo kimikoak funtsezkoak dira oraindik ere erantzun azkarra lortzeko.
Isokinolina alkaloideak landare-erreinuan oso hedatuta dauden nitrogeno-konposatu heterozikliko garrantzitsuak dira, Amaryllidaceae, Rubiaceae, Magnoliaceae, Papaveraceae, Berberidaceae eta Menispermaceae bezalako familien artean.30 Aurreko ikerketek baieztatu dute isokinolina alkaloideek jarduera biologiko eta ezaugarri estruktural ugari dituztela, besteak beste, intsektizida, antidiabetiko, antitumoral, antifungiko, antiinflamatorio, antibakteriano, antiparasitario, antioxidatzaile, antibiral eta neurobabesle efektuak.
Ikerketa honetan, konposatu guztien χ² balioak atalase kritikoaren azpitik egon ziren, eta p balioak 0,05etik gorakoak. Emaitza hauek LC₅₀ estimazioen fidagarritasuna berresten dute eta erakusten dute probabilitate-erregresioak dosi-erantzun erlazio behatua eraginkortasunez deskriba dezakeela. Beraz, konposatu aktiboenean (1a) oinarrituta kalkulatutako LC₅₀ balioak eta toxikotasun indizeak (TI) oso fidagarriak dira eta egokiak dira efektu toxikologikoak alderatzeko.
12 tiofeno-isokinolinona deribatu berri sintetizatuen eta haien 1a aitzindariaren bi eltxo neuronal jomuga nagusirekin —azetilkolinesterasarekin (AChE) eta azetilkolina hartzaile nikotinikoaren (nAChR)— elkarreraginak ebaluatzeko, lotura molekularreko modelizazioa egin genuen. Jomuga hauek larben heriotza-analisietan ikusitako sintoma neurotoxikoetan oinarrituta hautatu ziren, eta horrek neurona-seinalizazio narriadura adierazten du. Gainera, konposatu hauen organofosfatoekin eta neonikotinoideekin duten egitura-antzekotasunak jomuga hauen aukera hobesten du, organofosfatoek eta neonikotinoideek beren efektu toxikoak AChE inhibitzen eta nAChR aktibatzen baitituzte, hurrenez hurren.
Gainera, hainbat konposatuk (1a, 2, 5a, 5b, 5e, 5f eta 7 barne) SER280-rekin elkarreragiten dute. SER280 hondarrak kristal-egituraren konformazioak eratzen parte hartzen dute eta BT7-ren konformazio birdopatuan kontserbatzen dira. Elkarrekintza moduen aniztasun honek konposatu hauen egokitzapena nabarmentzen du gune aktiboan, SER280 eta GLU359 aingura-gune egokitzaile gisa balio dezaketelako lotura-baldintzetan. Deribatu sintetikoen eta GLU359 eta SER280 bezalako hondar gakoen artean behatutako elkarreragin maizek, gizakien azetilkolinesterasan (AChE) ezagutzen den SER-HIS-GLU triada katalitikoaren osagaiak direnak, are gehiago babesten dute konposatu hauek AChE-ren aurkako efektu inhibitzaile indartsuak izan ditzaketela katalitikoki garrantzitsuak diren guneetara lotuz.29,61,64
Azpimarratzekoa da 6 konposatuak eta bere 1a aitzindariak larben aurkako jarduera indartsuena erakutsi zutela bioanalisian, serieko konposatuen artean LC₅₀ balio baxuenak erakutsiz. Maila molekularrean, 6 konposatuak klorpirifosarekin elkarreragin kritikoa erakusten du GLU359 gunean, eta 1a konposatua BT7 berriro dopatuarekin gainjartzen da SER280rekin hidrogeno lotura baten bidez. Bai GLU359 bai SER280 BT7ren jatorrizko lotura kristalografikoaren konformazioan daude eta azetilkolinesterasaren hirukote katalitiko kontserbatuaren (SER-HIS-GLU) osagaiak dira, elkarreragin horien garrantzi funtzionala azpimarratuz konposatuen jarduera inhibitzailea mantentzeko (10. irudia).
BT7 deribatuen (BT7 natibo eta birkonposatua barne) eta klorpirifosen arteko lotura-guneetan ikusitako antzekotasunak, batez ere jarduera katalitikorako funtsezko hondakinetan, konposatu hauen arteko inhibizio-mekanismo komuna iradokitzen du. Oro har, emaitza hauek tiofeno-isokinolinona deribatuen potentzial esanguratsua berresten dute azetilkolinesterasa inhibitzaile oso indartsu gisa, haien elkarrekintza kontserbatu eta biologikoki garrantzitsuak direla eta.
Ainguratze molekularraren emaitzen eta larben bioanalisiaren emaitzen arteko korrelazio sendo batek are gehiago berresten du azetilkolinesterasa (AChE) eta nikotin azetilkolina hartzailea (nAChR) direla sintetizatutako tiofeno-isokinolinona deribatuen neurotoxiko helburu nagusiak. Ainguratze emaitzek hartzaile-ligando afinitateari buruzko informazio garrantzitsua ematen duten arren, aitortu behar da lotura-energia bakarrik ez dela nahikoa in vivo intsektizidaren eraginkortasuna guztiz azaltzeko. Ainguratze-ezaugarri antzekoak dituzten konposatuen arteko LC₅₀ balioen arteko desberdintasunak faktore batzuengatik izan daitezke, hala nola egonkortasun metabolikoa, xurgapena, bioerabilgarritasuna eta intsektuetan banaketa.⁶⁰,⁶⁴Hala ere, diseinu estruktural arrazionalak, ordenagailu bidez simulatutako hartzaileen afinitate handiak eta jarduera biologiko indartsuak AChE eta nAChR-ak direla behatutako neurotoxikotasunaren bitartekari nagusiak dioen ikuspegia sendotzen dute.
Ondorioz, sintetizatutako tiofeno-isokinolinona hibridoek funtsezko egitura- eta funtzio-elementuak dituzte, neurri handi batean ezagutzen diren intsektizida neuroaktiboekin bateragarriak direnak. Azetilkolinesterasari (AChE) eta nikotiniko azetilkolina hartzaileei (nAChR) modu eraginkorrean lotzeko duten gaitasunak, elkarreragin-mekanismo osagarrien bidez, intsektizida bikoitz gisa duten potentziala nabarmentzen du. Mekanismo bikoitz honek intsektiziden eraginkortasuna hobetzen du ez ezik, dauden erresistentzia-mekanismoak gainditzeko estrategia itxaropentsua ere eskaintzen du, konposatu hauek hurrengo belaunaldiko eltxoen kontrol-agenteen garapenerako hautagai itxaropentsuak bihurtuz.
Dinamika molekularreko (MD) simulazioak erabiltzen dira lotura molekularraren emaitzak balioztatzeko eta zabaltzeko, ligando-helburu interakzioen ebaluazio errealistagoa eta denboran menpekoagoa eskainiz baldintza fisiologikoki errealistetan. Lotura molekularrak lotura-posizio eta afinitate potentzialei buruzko aurretiazko informazio baliotsua eman dezakeen arren, eredu estatikoa da eta ezin du kontuan hartu hartzaileen malgutasuna, disolbatzailearen dinamika edo elkarrekintza molekularretan denborazko gorabeherak. Beraz, MD simulazioak metodo osagarri garrantzitsua dira denboran zehar ligandoen eta proteinen egonkortasun konplexua, interakzioen sendotasuna eta konformazio-aldaketak ebaluatzeko.60,62,71
Azetilkolinesterasarekiko (AChE) duten lotura-propietate hobeetan oinarrituta, azetilkolina hartzaile nikotinikoarekin (nAChR) alderatuta, 1a molekula nagusia (LC₅₀ balio baxuena duena) eta tiofeno-isokinolina konposatu aktiboena dena dena hautatu genituen dinamika molekularreko (MD) simulazioetarako. Helburua AChE gune aktiboan duten lotura-konformazioa 100 ns-ko simulazioan egonkor mantentzen zen ebaluatzea zen, eta haien lotura-portaera klorpirifosarekin eta BT7 AChE inhibitzaile kokristalizatu errebotearekin alderatzea.
Dinamika molekularreko simulazioek honako hauek barne hartu zituzten: erro karratu ertainaren desbideratzea (RMSD) konplexuaren egonkortasun orokorra ebaluatzeko; fluktuazioen erro karratu ertainaren desbideratzea (RMSF) hondarren malgutasuna aztertzeko; eta ligando-hartzaile interakzio-analisia hidrogeno loturen, kontaktu hidrofoboen eta interakzio ionikoen egonkortasuna zehazteko (Datu osagarriak). Ligando guztien RMSD eta RMSF balioak tarte egonkor baten barruan mantendu ziren arren, AChE-ligando konplexuan ez zen aldaketa konformazional esanguratsurik adieraziz (12. irudia), parametro hauek bakarrik ez dira nahikoak konposatuen arteko lotura-masaren desberdintasunak guztiz azaltzeko.
Argitaratze data: 2025eko abenduaren 15a