Синтез і оцінка комплексу цинку з кверцетином: in vitro аналіз антиглікаційної активності та метилювання днк з молекулярним докінгом

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/2519-4852.2025.333614

Ключові слова:

комплекс цинку з кверцетином, цукровий діабет 2 типу, глікування, метилювання ДНК

Анотація

Цукровий діабет 2 типу (ЦД2) є зростаючою глобальною проблемою охорони здоров’я, що супроводжується ускладненнями, спричиненими молекулярними змінами, такими як надмірне глікування білків та аномальне метилювання ДНК. Ці процеси сприяють розвитку метаболічних та епігенетичних порушень, характерних для ЦД2.

Мета. Метою цього дослідження було синтезувати комплекс цинку з кверцетином (ZQC) та оцінити його біологічну активність in vitro, зокрема його потенціал щодо інгібування утворення кінцевих продуктів глікування (AGEs) та модулювання рівня метилювання ДНК.

Матеріали та методи. Комплекс ZQC було синтезовано та протестовано на антиглікаційну активність із використанням модельних систем BSA–метилгліоксаль та BSA–глюкоза. Рівень метилювання ДНК оцінювали методом клітинної візуалізації в клітинах HEK293T і C2C12 із застосуванням флуоресцентного зонда на основі оксазолового жовтого. Для оцінки взаємодії ZQC з ДНК-метилтрансферазою 1 (DNMT1) було проведено молекулярний докінг.

Результати. ZQC виявив дозозалежну антиглікаційну активність, що проявлялася значним зниженням інтенсивності флуоресценції порівняно з необробленими зразками та зразками, обробленими кверцетином, що свідчить про потужне інгібування утворення кінцевих продуктів глікування (AGEs). У тестах на метилювання ДНК ZQC ефективніше знижував рівень метилювання, ніж вільний кверцетин. Молекулярний докінг показав вищу спорідненість зв’язування ZQC (–11 ккал/моль) із DNMT1 порівняно з кверцетином (–8,1 ккал/моль), що вказує на потенційно підсилену інгібуючу активність.

Висновки. Комплекс цинку з кверцетином продемонстрував вищу антиглікаційну та епігенетично-модулюючу активність порівняно з вільним кверцетином. Отримані результати підтверджують потенціал ZQC як кандидата для терапевтичного застосування при ускладненнях, пов’язаних з глікуванням та епігенетичними порушеннями при цукровому діабеті 2 типу

Спонсор дослідження

  • This study was funded by the Department of Science and Technology (DOST)-Science Education Institute (SEI) Accelerated Science and Technology Human Resource Development Program (DOST-ASTHRDP).

Біографії авторів

Orlie B. Basalo, Mindanao State University – Iligan Institute of Technology

Master of Science in Chemistry

Department of Chemistry

Godzelle O. Bulahan, Mindanao State University – Iligan Institute of Technology

Master of Science in Chemistry

Department of Chemistry

Aaron L. Degamon, Mindanao State University – Iligan Institute of Technology

Master of Science in Chemistry

Department of Chemistry

James V. Lavilla, Mindanao State University – Iligan Institute of Technology

Master of Science in Chemistry

Department of Chemistry

Richemae Grace R. Lebosada, Mindanao State University – Iligan Institute of Technology

PhD in Chemistry

Department of Chemistry

Hajime Iwamoto, Niigata University – Ikarashi Campus

PhD in Chemistry

Department of Natural Sciences

Charlie A. Lavilla Jr, Mindanao State University – Iligan Institute of Technology

PhD in Biomedical Science

Department of Chemistry

Посилання

  1. Tomic, D., Shaw, J. E., Magliano, D. J. (2022). The burden and risks of emerging complications of diabetes mellitus. Nature Reviews Endocrinology, 18 (9), 525–539. https://doi.org/10.1038/s41574-022-00690-7
  2. Kuzan, A. (2021). Toxicity of advanced glycation end products (Review). Biomedical Reports, 14 (5). https://doi.org/10.3892/br.2021.1422
  3. Natarajan, R. (2021). Epigenetic Mechanisms in Diabetic Vascular Complications and Metabolic Memory: The 2020 Edwin Bierman Award Lecture. Diabetes, 70 (2), 328–337. https://doi.org/10.2337/dbi20-0030
  4. Raciti, G. A., Desiderio, A., Longo, M., Leone, A., Zatterale, F., Prevenzano, I. et al. (2021). DNA Methylation and Type 2 Diabetes: Novel Biomarkers for Risk Assessment? International Journal of Molecular Sciences, 22 (21), 11652. https://doi.org/10.3390/ijms222111652
  5. Khalid, M., Petroianu, G., Adem, A. (2022). Advanced Glycation End Products and Diabetes Mellitus: Mechanisms and Perspectives. Biomolecules, 12 (4), 542. https://doi.org/10.3390/biom12040542
  6. Kuo, F.-C., Chao, C.-T., Lin, S.-H. (2022). The Dynamics and Plasticity of Epigenetics in Diabetic Kidney Disease: Therapeutic Applications Vis-à-Vis. International Journal of Molecular Sciences, 23 (2), 843. https://doi.org/10.3390/ijms23020843
  7. Carrillo-Martinez, E. J., Flores-Hernández, F. Y., Salazar-Montes, A. M., Nario-Chaidez, H. F., Hernández-Ortega, L. D. (2024). Quercetin, a Flavonoid with Great Pharmacological Capacity. Molecules, 29 (5), 1000. https://doi.org/10.3390/molecules29051000
  8. Matías-Pérez, D., Antonio-Estrada, C., Guerra-Martínez, A., García-Melo, K. S., Hernández-Bautista, E., García-Montalvo, I. A. (2024). Relationship of quercetin intake and oxidative stress in persistent COVID. Frontiers in Nutrition, 10. https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1278039
  9. Aghababaei, F., Hadidi, M. (2023). Recent Advances in Potential Health Benefits of Quercetin. Pharmaceuticals, 16 (7), 1020. https://doi.org/10.3390/ph16071020
  10. Pavun, L., Janošević-Ležaić, A., Tanasković, S., Ušjak, D., Milenković, M., Uskokovic-Markovic, S. (2021). Antioxidant capacity and antimicrobial effects of zinc complexes of flavonoids – Does synergism exist? Macedonian Journal of Chemistry and Chemical Engineering, 40 (2), 231–239. https://doi.org/10.20450/mjcce.2021.2401
  11. Elumalai, S., Soundararajan, S., Kanagaraj, P., Sadhasivam, D. R. (2022). In vitro antioxidant and antibacterial activity of Quercetin isolated from Indigofera aspalathoides and Quercetin-Zinc metal complex. International Journal of Health Sciences, 4314–4326. https://doi.org/10.53730/ijhs.v6ns3.6859
  12. da Silva, W. M. B., de Oliveira Pinheiro, S., Alves, D. R., de Menezes, J. E. S. A., Magalhães, F. E. A., Silva, F. C. O. et al. (2019). Synthesis of Quercetin-Metal Complexes, In Vitro and In Silico Anticholinesterase and Antioxidant Evaluation, and In Vivo Toxicological and Anxiolitic Activities. Neurotoxicity Research, 37 (4), 893–903. https://doi.org/10.1007/s12640-019-00142-7
  13. Wangsawangrung, N., Choipang, C., Chaiarwut, S., Ekabutr, P., Suwantong, O., Chuysinuan, P. et al. (2022). Quercetin/Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin Inclusion Complex-Loaded Hydrogels for Accelerated Wound Healing. Gels, 8 (9), 573. https://doi.org/10.3390/gels8090573
  14. Hori, Y., Otomura, N., Nishida, A., Nishiura, M., Umeno, M., Suetake, I., Kikuchi, K. (2018). Synthetic-Molecule/Protein Hybrid Probe with Fluorogenic Switch for Live-Cell Imaging of DNA Methylation. Journal of the American Chemical Society, 140 (5), 1686–1690. https://doi.org/10.1021/jacs.7b09713
  15. Zhang, M., Lu, A., Wang, H., Yang, J. (2023). Quercetin downregulates the expression of IL15 in cancer cells through DNA methylation. European review for medical and pharmacological sciences, 27 (6), 2580–2590. https://doi.org/10.26355/eurrev_202303_31795
  16. Baksi, R., Rana, R., Nivsarkar, M. (2021). Chemopreventive potential of plant-derived epigenetic inhibitors silibinin and quercetin: an involvement of apoptotic signaling cascade modulation. Future Journal of Pharmaceutical Sciences, 7 (1). https://doi.org/10.1186/s43094-021-00214-6
  17. Prestianni, L., Espinal, E. R., Hathcock, S. F., Vollmuth, N., Wang, P., Holler, R. A. et al. (2023). Synthesis and Characterization of Quercetin–Iron Complex Nanoparticles for Overcoming Drug Resistance. Pharmaceutics, 15 (4), 1041. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15041041
  18. Chen, Z., Świsłocka, R., Choińska, R., Marszałek, K., Dąbrowska, A., Lewandowski, W., Lewandowska, H. (2024). Exploring the Correlation Between the Molecular Structure and Biological Activities of Metal–Phenolic Compound Complexes: Research and Description of the Role of Metal Ions in Improving the Antioxidant Activities of Phenolic Compounds. International Journal of Molecular Sciences, 25 (21), 11775. https://doi.org/10.3390/ijms252111775
  19. Primikyri, A., Mazzone, G., Lekka, C., Tzakos, A. G., Russo, N., & Gerothanassis, I. P. (2014). Understanding Zinc(II) Chelation with Quercetin and Luteolin: A Combined NMR and Theoretical Study. The Journal of Physical Chemistry B, 119 (1), 83–95. https://doi.org/10.1021/jp509752s
  20. Kalinowska, M., Lewandowska, H., Pruszyński, M., Świderski, G., Gołębiewska, E., Gryko, K. et al. (2021). Co(II) Complex of Quercetin–Spectral, Anti-/Pro-Oxidant and Cytotoxic Activity in HaCaT Cell Lines. Applied Sciences, 11 (19), 9244. https://doi.org/10.3390/app11199244
  21. Muhammad, D. S., Aziz, D. M., Aziz, S. B. (2024). Zinc metal complexes synthesized by a green method as a new approach to alter the structural and optical characteristics of PVA: new field for polymer composite fabrication with controlled optical band gap. RSC Advances, 14 (36), 26362–26387. https://doi.org/10.1039/d4ra04228j
  22. Oso, B. J., Olaoye, I., Oso, O. T. (2023). Experimental and hypothetical appraisal on inhibition of glucose-induced glycation of bovine serum albumin by quercetin. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology, 21 (1), 123. https://doi.org/10.1186/s43141-023-00588-5
  23. Ronsisvalle, S., Panarello, F., Longhitano, G., Siciliano, E. A., Montenegro, L., Panico, A. (2020). Natural Flavones and Flavonols: Relationships among Antioxidant Activity, Glycation, and Metalloproteinase Inhibition. Cosmetics, 7 (3), 71. https://doi.org/10.3390/cosmetics7030071
  24. Lund, M. N., Ray, C. A. (2017). Control of Maillard Reactions in Foods: Strategies and Chemical Mechanisms. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 65 (23), 4537–4552. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b00882
  25. Jan, Z., Ahmed, W. S., Biswas, K. H., Jithesh, P. V. (2023). Identification of a potential DNA methyltransferase (DNMT) inhibitor. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, 42 (9), 4730–4744. https://doi.org/10.1080/07391102.2023.2233637
  26. Kritsi, E., Christodoulou, P., Tsiaka, T., Georgiadis, P., Zervou, M. (2024). A Computational Approach for the Discovery of Novel DNA Methyltransferase Inhibitors. Current Issues in Molecular Biology, 46 (4), 3394–3407. https://doi.org/10.3390/cimb46040213
  27. Horton, J. R., Pathuri, S., Wong, K., Ren, R., Rueda, L., Fosbenner, D. T. et al. (2022). Structural characterization of dicyanopyridine containing DNMT1-selective, non-nucleoside inhibitors. Structure, 30 (6), 793-802.e5. https://doi.org/10.1016/j.str.2022.03.009
  28. Miletić, V., Odorčić, I., Nikolić, P., Svedružić, Ž. M. (2017). In silico design of the first DNA-independent mechanism-based inhibitor of mammalian DNA methyltransferase Dnmt1. PLOS ONE, 12 (4), e0174410. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0174410
Синтез і оцінка комплексу цинку з кверцетином: in vitro аналіз антиглікаційної активності та метилювання днк з молекулярним докінгом

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-06-30

Як цитувати

Basalo, O. B., Bulahan, G. O., Degamon, A. L., Lavilla, J. V., Lebosada, R. G. R., Iwamoto, H., & Lavilla Jr, C. A. (2025). Синтез і оцінка комплексу цинку з кверцетином: in vitro аналіз антиглікаційної активності та метилювання днк з молекулярним докінгом. ScienceRise: Pharmaceutical Science, (3 (55), 65–73. https://doi.org/10.15587/2519-4852.2025.333614

Номер

№ 3 (55) (2025)

Розділ

Фармацевтичні науки

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Orlie B. Basalo, Godzelle O. Bulahan, Charlie A. Lavilla Jr, Aaron L. Degamon, James V. Lavilla, Richemae Grace R. Lebosada, Hajime Iwamoto

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons CC BY для журналів відкритого доступу.