Molecular parameters and the antimicrobial activity of some N-substituted amino acids

Abstract

The concept of “drug likeness” is used when developing drugs for a potential biologically active substance, which must meet some specific criteria, in particular it should be bioavailable. The traditional method of “drug likeness” assessment is verification of compliance with Lipinski’s rule. Aim. To determine the compliance of the “drug likeness” concept for some N-substituted amino acids and identify the quantitative “structure – microbiological activity” relationships. Materials and methods. Using ChemOffice 2016 software the physicochemical parameters determining the bioavailability of some N-substituted amino acids were calculated. Determination of the possible correlations and quantitative ratios of the biological activity data experimentally obtained with the molar refraction (MR) values calculated was conducted using STATISTIKA 8 program. Results and discussion. All compounds studied in their physicochemical properties meet the requirements for new BAS at the stage of testing their biological activity (correspond to Lipinski’s rule). The dependence of the microbiological action of some N-substituted amino acids on MR is maximal for compounds, which MR value is in the range of 2.13-4.53. The growth of all microorganisms was observed for unsubstituted amino acids (MR < 2.8). The maximum activity of all compounds studied was observed against gram-positive (B. subtilis and S. aureus), and the less activity was against gram-negative microorganisms (E. coli, P. vulgaris, P. aeruginosa) and fungi (C. albicans). It may be associated with the structural peculiarities of the cellular wall. The MR values calculated correlate satisfactorily with the experimental data of the antimicrobial activity of compounds. Conclusions. Statistically significant values of MR correlation with the values of the antimicrobial activity of some N-substituted amino acids against the microorganisms studied have been determined. It quantitatively confirms the presence of the “structure – activity” relationship in this series of compounds

Концепція «drug likeness» використовується при розробці лікарських препаратів для того, щоб потенційна біологічно активна речовина відповідала певним критеріям, зокрема, була біодоступною. Традиційним методом оцінки «drug likeness» є перевірка відповідності «правилам Ліпінські». Мета даної роботи – встановлення відповідності концепції «drug likeness» деяких N-заміщених амінокислот та виявлення кількісних залежностей «структура – мікробіологічна активність». Матеріали та методи. З використанням програмного пакету ChemOffice 2016 розраховані фізико-хімічні параметри, що визначають біодоступність деяких N-заміщених амінокислот. Встановлення можливих кореляцій та кількісних співвідношень даних біологічної активності з розрахованими значеннями молярної рефракції MR проведене з використанням програми STATISTIKA 8. Результати та їх обговорення. Усі досліджені сполуки за сукупністю фізико-хімічних властивостей задовольняють вимогам до нових БАР на стадії тестування їх біологічної активності (відповідають «правилу Ліпінські»). Залежність мікробіологічної дії деяких N-заміщених амінокислот від MR є максимальною для сполук, значення MR яких знаходиться у межах 2,13-4,53. Ріст усіх мікроорганізмів спостерігався для незаміщених амінокислот (MR < 2,8). Максимальна активність усіх досліджених сполук спостерігалась щодо грампозитивних (B. subtilis та S. aureus), менші – для грамнегативних мікроорганізмів (E. coli, P. vulgaris, P. aeruginosa) та грибів (C. albicans), що може бути пов’язане з особливостями будови клітинної стінки. Розраховані значення MR задовільно корелюють з експериментальними даними антимікробної активності. Висновки. Встановлені статистично достовірні значення кореляції показника MR зі значеннями антимікробної дії деяких N-заміщених амінокислот стосовно досліджених мікроорганізмів, що кількісно підтверджує наявність зв’язку «структура-дія» у вказаному ряду сполук

Концепция «drug likeness» используется при разработке лекарственных препаратов для того, чтобы потенциальное биологически активное вещество соответствовало определенным критериям, в частности, было биодоступным. Традиционным методом оценки «drug likeness» является проверка соответствия «правилам Липински». Цель данной работы – установление соответствия концепции «drug likeness» некоторых N-замещенных аминокислот и установление количественных зависимостей «структура - микробиологическая активность». Материалы и методы. С использованием программного пакета ChemOffice 2016 рассчитаны физико-химические параметры, определяющие биодоступность некоторых N-замещенных аминокислот. Установление возможных корреляций и количественных соотношений данных биологической активности с рассчитанными значениями молярной рефракции MR проведено с использованием программы STATISTIKA 8. Результаты и их обсуждение. Все исследованные соединения по совокупности физико-химических свойств удовлетворяют требования к новым биологически активным веществам на стадии тестирования их биологической активности (отвечают «правилу Липински»). Зависимость микробиологического действия некоторых N-замещенных аминокислот от MR является максимальной для соединений, значение MR которых находится в пределах 2,13-4,53. Рост всех микроорганизмов наблюдался для незамещенных аминокислот (MR < 2,8). Максимальная активность всех исследованных соединений наблюдалась для грамположительных (B. subtilis и S. aureus), меньше – для грамотрицательных микроорганизмов (E. coli, P. vulgaris, P. aeruginosa) и грибов (C. albicans), что может быть связано с особенностями строения клеточной стенки. Рассчитанные значения MR удовлетворительно коррелируют с экспериментальными данными противомикробной активности. Выводы. Установлены статистически достоверные значения корреляции показателя MR со значениями противомикробного действия некоторых N-замещенных аминокислот по отношению к исследованным микроорганизмам, что количественно подтверждает наличие связи «структура-действие» в данном ряду соединений