HrZZ IP-2022-10-9829; „Novi peptid-oligonukleotid-kromofor konjugati za biokemijsku dijagnostiku I bioaktivnost“

„New peptide-oligonucleotide-chromophore conjugates for biochemical diagnostics and bioactivity“ POC-Sens-Bioact

Sintetske male molekule koje ciljaju DNA, RNA ili proteine nekovalentnim interakcijama od najvećeg su znanstvenog i biomedicinskog interesa, među kojima boje privlače pozornost ne samo zato što je spektrofotometrijsko ispitivanje ključno u biomedicinskim istraživanjima, već i zbog teranostičkih primjena kombiniranjem, npr. fluorimetrijskog sondiranja s biološkom (terapijskom) aktivnošću. Biološko djelovanje malih molekula kontroliranih vanjskim podražajima nedavno je postalo predmet velikog interesa; na primjer, pH-kontrolirani DNA-ciljani sustavi,  -  ili foto-inducirano stvaranje bioaktivnih i fluorescentnih molekula. ,  Fotokromne boje sposobne reverzibilno mijenjati strukturu pod svijetlom različitih valnih duljina su izrazito u fokusu znanstvenih istraživanja zbog nekoliko novorazvijenih primjena, poput na primjer foto-kontrolirane biološke aktivnosti.  Zadnjih par godina intenzivno se razvijaju novi fotokromni sustavi poboljšanih svojstava,  što omogućuje nove upotrebe. U tom području pripravili smo i nedavno objavili bis-pirenski fotoaktivni marker za prepoznavanje DNA/RNA i proteina.

S druge strane, konjugati proteina ili peptida s različitim oligoDNA (POC, eng. „Protein(peptide)-oligoDNA conjugate“) intenzivno se proučavaju za širok raspon primjena u biološkim istraživanjima molekularnog prepoznavanja, biooslikavanju i DNA nanotehnologiji, za dijagnostičke testove i biosenzore. -  Sekvence DNA bogate gvaninom mogu stvoriti tetralančane strukture poznate kao G-kvadrupleksi, vrlo intenzivno proučavane tijekom posljednja dva desetljeća.  Takve strukture imaju mnoge namjene, a prisutne su i u živim sustavima.  Povezane s ovim prijedlogom su tehnike senzora temeljene na G-kvadrupleks kompleksima s anionskim porfirinima, koji pokazuju enzimska svojstva slična peroksidazama, te se stoga zovu (G4)DNAzimi.  Enzimska kinetika takvih DNAzima sa supstratima koji razgradnjom daju jako obojene produkte može biti izuzetno osjetljiva. Naime, nekovalentna interakcija s analitom  (na primjer, metalnim kationom, DNA/RNA ili proteinom/membranom) rezultira konformacijskom promjenom (G4)DNAzima, posljedično uzrokujući proporcionalni odgovor u aktivnosti peroksidaze, fluorescenciji ili nekom drugom inherentnom svojstvu G4DNAzima. Posebno peroksidazna aktivnost je zanimljiva za ovaj prijedlog, jer omogućuje pojačanje signala prepoznavanja analita kroz intenzivnu produkciju obojenog produkta reakcije, što može biti komplementarno fluorescentnim senzorima – koji su često ograničeni jačinom fluorescentne emisije.

Objavljeni radovi:

1. M. Belovari, L. Pašalić, B. Pem, M. Jurković, N. Topolovčan, M. Gredičak, I. Piantanida, D. Bakarić “Search for the smallest switch-on, water soluble and a phase-sensitive fluorimetric probe for lipid membranes: N-aryl isoindolin-1-one core” Microchem. J. 208 (2025) 112335.

2. I. Nikšić-Franjić, D. Pavlović Saftić, V. Smrečki, B. Colasson, O. Reinaud, I. Piantanida, A. Višnjevac “Transition metals coordination by bis-imidazole-calix[4]arene ligands with and without pyrene units grafted at the large rim” Int. J. Mol. Sci. 25 (2024) 11314.