Synthesis, molecular docking, biological activities and molecular studies of some novel unsaturated carbonyl derivatives /
التحضير والتنميط الجزيئي والنشاطات البيولوجية والدراسات الجزيئية لبعض مشتقات الكربونيل غير المشبعة الجديدة
by Karim Barakat Abdelfattah Barakat ; Supervisors Prof.Dr. Amr Mohamed Abdelmoniem Hassan, Dr. Mohamed Attia Ragheb 3. Dr. Marwa Hasan Soliman, Dr. Marwa Mohamed Mohamed Ahmed Sharaky.
- 127 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 97-125.
The thesis is composed of two parts: Part 1: A novel series of 2-cyano-3-(pyrazol-4-yl)-N-(thiazol-2-yl)acrylamide derivatives (3a–f) were synthesized using Knoevenagel condensation and characterized using various spectral tools. The weak nuclease activity of compounds (3a–f) against pBR322 plasmid DNA was greatly enhanced by irradiation at 365 nm. Compounds 3b and 3c, incorporating thienyl and pyridyl moieties, respectively, exhibited the utmost nuclease activity in degrading pBR322 plasmid DNA through singlet oxygen and superoxide free radicals’ species. Furthermore, compounds 3b and 3c affinities towards calf thymus DNA (CT-DNA) and bovine serum albumin (BSA) were investigated using UV–Vis and fluorescence spectroscopic analysis. They revealed good binding characteristics towards CT-DNA with Kb values of 6.68 × 10 M-1 and 1.19 × 10 M-1 for 3b and 3c, respectively. In addition, compounds 3b and 3c ability to release free radicals on radiation were targeted to be used as cytotoxic compounds in vitro for colon (HCT116) and breast cancer (MDA-MB-231) cells. A significant reduction in the cell viability on illumination at 365 nm was observed, with IC50 values of 23 and 25 µM against HCT116 cells, and 30 and 9 µM against MDA-MB-231 cells for compounds 3b and 3c, respectively. In conclusion, compounds 3b and 3c exhibited remarkable DNA cleavage and cytotoxic activity on illumination at 365 nm which might be associated with free radicals’ production in addition to having a good affinity for interacting with CT-DNA and BSA. Part 2: A novel series of ethyl (2-cyanoacrylamido)-1,3-diphenyl-1H-pyrazole-4-carboxylate (3a-d) derivatives were synthesized using Knoevenagel condensation and characterized using various spectral tools. The cytotoxic effect of compounds (3a-d) against HCT116 and PC3 cell lines was investigated. Compound 3d bearing indole moiety exhibited the greatest activity against both cell lines with IC50 values 6.1 and 30.5 µg/ml for HCT116 and PC3 Cell lines respectively. Moreover, cell cycle flow cytometric analysis revealed G0/G1 cell cycle arrest for HCT116 cells treated with the IC50 value. In addition, ELISA studies showed upregulation of both p53, caspase-3, and E-cadherin proteins, besides downregulation of CDK4 and Cyclin D1 proteins. Furthermore, compound 3d affinity towards calf thymus DNA (SS-DNA) and bovine serum albumin (BSA) was investigated using UV–Vis and fluorescence spectroscopic analysis. It revealed good binding characteristics towards SS-DNA with Kb value of 3 × 105 M-1 and 2.22 × 105 M-1 for SS-DNA and BSA, respectively. In addition, molecular docking studies of compound 3d with various proteins (BCL2, CDK6, CDK4, and cyclin D1), and BSA were performed to confirm our experimental studies. ملخص البحث للجزء الاول : تم تصنيع سلسلة جديدة من مشتقات Cyanoacrylamide (3a-f) بإستخدام تكاثف كنوفيناغل وتم وصفها باستخدام أدوات طيفية مختلفة. تم تعزيز نشاط النوكلياز الضعيف للمركبات (3a-f) ضد pBR322 DNA البلازميدي بشكل كبير عن طريق الإشعاع عند 365 نانومتر. أظهرت المركبات 3bو3c، التي تحتوي على مجموعات ثينيل وبيريديل، على التوالي، أقصى نشاط نوكلياز في تحلل pBR322 DNA البلازميدي من خلال أنواع الأكسجين الأحادي والجذور الحرة فوق الأكسيد. علاوة على ذلك، تم التحقيق في تقارب المركبات 3bو3c تجاه (CT-DNA) وألبومين مصل البقر (BSA) بإستخدام تحليل الأشعة فوق البنفسجية المرئية والتحليل الطيفي الفلوري. وقد أظهرت هذه المركبات خصائص ارتباط جيدة تجاه CT-DNA مع قيم Kb تبلغ M-1 104×6.68 و1M-104×1.19 لـ 3b و3c على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، تم استهداف قدرة المركبات 3b و3c على إطلاق الجذور الحرة عند التعرض للإشعاع لاستخدامها كمركبات سامة للخلايا في المختبر لخلايا سرطان القولون (HCT116) وسرطان الثدي (MDA-MB-231) وقد لوحظ إنخفاض كبير في قابلية الخلايا للبقاء عند الإضاءة عند 365 نانومتر، مع قيم IC50 تبلغ 23 و25 ميكرومولر ضد خلايا HCT116، و30 و9 ميكرومولر ضد خلايا MDA-MB-231 للمركبات 3b و 3c على التوالي. وفي الختام، أظهرت المركبات 3b و 3c انقسامًا ملحوظًا للحمض النووي ونشاطًا سامًا للخلايا عند الإضاءة عند 365 نانومتر والذي قد يكون مرتبطًا بإنتاج الجذور الحرة بالإضافة إلى وجود تقارب جيد للتفاعل مع CT-DNA و.BSA الكلمات الدالة: Cyanoacrylamide; انقسام الحمض النووي; ربط DNA/BSA; السمية الخلوية; خلايا ;HCT116 خلايا ;MDA-MB-231 العلاج الضوئي الديناميكي ملخص البحث للجزء الثانى : تم تصنيع سلسلة جديدة من مشتقات Cyanoacrylamide (3a-d) بإستخدام تكثيف كنوفيناغل وتم وصفها باستخدام أدوات طيفية مختلفة. تم التحقيق في التأثير السام للمركبات (3a-d) ضد خطوط خلايا HCT116 وPC3. أظهر مركب 3d التي تحمل مجموعة إندول أكبر نشاط ضد كلا خطوط الخلايا بقيم(IC50) 6.1 و 30.5 ميكروجرام / مل لخطوط خلايا HCT116 وPC3 على التوالي. علاوة على ذلك، كشف تحليل تدفق دورة الخلية عن توقف دورة الخلية G0 / G1 لخلايا HCT116 المعالجة بقيمة الIC50. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت دراسات ELISA زيادة تنظيم كل من بروتينات p53 و caspase-3 و E-cadherin، إلى جانب انخفاض تنظيم بروتينات CDK4 و Cyclin D1. علاوة على ذلك، تم التحقيق في تقارب المركب 3d تجاه (SS-DNA) وألبومين مصل البقر (BSA) باستخدام تحليل الأشعة فوق البنفسجية المرئية والتحليل الطيفي الفلوري. وقد كشف عن خصائص ارتباط جيدة (Kb) بقيم 3 × 105 M-1 و2.22× 105 لـ SS-DNA وBSA، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء دراسات الالتحام الجزيئي للمركب 3d مع بروتينات مختلفة (BCL2 وCDK6 وCDK4 وcyclin D1) وBSA لتأكيد دراساتنا التجريبية.