סינתזה מפוצלת וברכה ואפיון של הספרייה אמידה השלישון פפטיד
Summary
אורגני חיבור פפטיד שיישונים (PTAs) הוא superfamily של peptidomimetics שכולל, אך אינם מוגבלים לפפטידים, peptoids ופפטידים מפוגלים-N. כאן אנו מתארים שיטה סינתטית המשלבת את שניהם מפוצלת וברכה ואסטרטגיות תת מונומר לסנתז ספרייה חד מתחם אחד אגל PTAs.
Abstract
Peptidomimetics הם מקורות של ligands החלבון גדולים. טבע oligomeric של תרכובות אלו מאפשר לנו לגשת לספריות סינתטיות גדולות בשלב מוצק באמצעות כימיה קומבינטורית. אחד השיעורים הכי למדו היטב של peptidomimetics הוא peptoids. Peptoids קל לסנתז והוכח להיות proteolysis עמיד ותא חדיר. במהלך העשור האחרון, זוהה רבים ligands חלבון שימושי באמצעות הקרנה של ספריות peptoid. עם זאת, רוב ligands זיהה מספריות peptoid לא להציג זיקה גבוהה, עם יוצאים מן הכלל נדיר. זה עשוי להיות בשל, בין שאר, לחוסר מרכזי כיראליות ואילוצי קונפורמציה במולקולות peptoid. לאחרונה, תאר את המסלול סינטטי חדש לגישה אורגנית חיבור פפטיד שיישונים (PTAs). PTAs הוא superfamily של peptidomimetics שכולל, אך אינם מוגבלים לפפטידים, peptoids ופפטידים מפוגלים-N. עם שרשרות צד שני α-פחמן ואטומי חנקן השרשרת ראשיים,קונפורמציה של מולקולות אלה מוגבלים מאוד על ידי מכשלה sterical ומתח 1,3 allylic. (איור 1) המחקר שלנו מצביע על כך שמולקולות ועד ההורים אלה מובנים מאוד בפתרון וניתן להשתמש בם כדי לזהות ligands חלבון. אנו מאמינים כי מולקולות אלה יכולות להיות מקור עתיד של ligands חלבון גבוה זיקה. כאן אנו מתארים שיטה סינתטית המשלבת את הכוח של שניהם מפוצלת וברכה ואסטרטגיות תת מונומר לסנתז מדגם ספרייה אחת חרוז אחד מתחם (OBOC) של PTAs.
Introduction
Peptidomimetics הם תרכובות המחקות את המבנה של הפפטידים טבעיים. הם נועדו לשמר את הפעילות הביולוגית תוך התגברות על חלק מהבעיות הקשורות פפטידים טבעיים, כוללים חדירות תא ויציבות נגד proteolysis 1-3. בשל אופי oligomeric של תרכובות אלה, ניתן לגשת אל ספריות סינתטיות גדולות בקלות דרך מסלולים סינטטיים monomeric או תת monomeric 4-7. אחד השיעורים למדו רוב peptidomimetics הוא peptoids. Peptoids הוא oligomers של glycines N-alkylated שיכול להיות מסונתז בקלות באמצעות אסטרטגיה תת מונומר 8, 9. ligands חלבון שימושי רבים זוהה בהצלחה מהקרנת ספריות peptoid הסינתטי גדולות נגד מטרות חלבון 1, 10-14. יחד עם זאת, "להיטים" זיהו מספריות peptoid רק לעתים נדירות בארכיון זיקה גבוהה מאוד לעבר מטרות חלבון 1,10-14,22. ma אחדאימונים עם גור הבדל בין peptoids ופפטידים טבעיים הוא שרוב peptoids חוסר היכולת ליצור מבנה משני בשל חוסר מרכזי כיראליות ואילוצי קונפורמציה באופן כללי. על מנת לפתור בעיה זו, אסטרטגיות מרובות פותחו בעשור האחרון, תוך התמקדות במידה רבה בשינוי של רשתות בצד הכלולות באטומי חנקן השרשרת העיקריים 15-22. לאחרונה, פיתחנו מסלול סינטטי חדש להציג את הרשתות בצד חומצת אמינו טבעיות על גבי עמוד השדרה peptoid ליצור אורגני חיבור שלישוני פפטיד 23.
אורגני חיבור פפטיד שיישונים (PTAs) הוא משפחת העל של peptidomimetics שכולל, אך אינם מוגבלים לפפטידים (R 2 = H), peptoids (R 1 = H) ופפטידים מפוגלים-N (R 1 ≠ H, R 2 = Me) . (ראה איור 1) המסלול הסינטטי מעסיק באופן טבעי חומצות אמינו כמקור של רשתות כירליות ולוואי על45; פחמן, ואמינים ראשוניים זמינים מסחרי כדי לספק N-החלפות. לכן, ניתן לחקור שטח כימי גדול יותר מזה של פפטידים פשוטים, peptoids או פפטידים מפוגלים-N. ספקטרום dichroism חוזר הראו כי מולקולות ועד ההורים הן מובנים מאוד בפתרון. אפיונו של אחד מהמתחמים ועד ההורים החלבון ניתן לראות בבירור כי האילוצים קונפורמציה של ועד ההורים נדרשים לכריכה. לאחרונה, יש לנו גם גילינו שחלק מהמולקולות ועד ההורים בעלי חדירות תא השתפרו מאשר עמיתי peptoid ופפטיד. אנו מאמינים כי הספריות ועד ההורים האלה יכולים להיות מקור טוב של ligands גבוה זיקה למטרות חלבון. במאמר זה, נדון בסינתזה של מדגם ספרייה עד הורים חד מתחם (OBOC) חד חרוז בפרטים יחד עם כמה תנאים משופרים לצימוד והמחשוף של תרכובות אלה.
Protocol
Representative Results
Discussion
אורגני חיבור פפטיד שיישונים (PTAs) הוא superfamily של oligomers peptidomimetic. חוץ מפפטידים למדו היטב, peptoids ופפטידים מפוגלים-N, חלק גדול מתרכובות בתוך משפחה זה נשאר understudied, majorly עקב חוסר השיטה סינתטית לגשת פפטידים N-alkylated כלליים. כאן אנו מתארים שיטה יעילה לסנתז PTAs עם אבני בניין כיראליות נ?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להודות לד"ר Jumpei מורימוטו וד"ר טוד דורן לסיוע רב ערך. עבודה זו נתמכה על ידי חוזה מNHLBI (NO1-HV-00,242).
Materials
| 2,4,6 trimethylpyridine | ACROS | 161950010 | CAS:108-75-8 |
| 2-morpholinoethanamine | Sigma-Aldrich | 06680 | CAS:2038-03-1 |
| 48% HBr Water solution | ALFA AESAR | AA14036AT | CAS:10035-10-6 |
| Acetaldehyde | Sigma-Aldrich | 402788 | CAS:75-07-0 |
| Acetonitrile | Fisher | SR015AA-19PS | CAS:75-05-8 |
| Anhydrous Tetrahydrofuran (THF) | EMD | EM-TX0277-6 | CAS:109-99-9 |
| Benzylamine | Sigma-Aldrich | 185701 | CAS:100-46-9 |
| bis(trichloromethyl) carbonate (BTC) | ACROS | 258950050 | CAS:32315-10-9 |
| Bromoacetic acid | ACROS | 106570010 | CAS:79-08-3 |
| Chloranil | Sigma-Aldrich | 23290 | CAS:118-75-2 |
| Cyclohexanemethylamine | Sigma-Aldrich | 101842 | CAS:3218-02-8 |
| D2O | Cambridge Isotope | DLM-4-99.8-1000 | CAS:7789-20-0 |
| D-alanine | Anaspec | 61387-100 | CAS:338-69-2 |
| Dichloromethane (DCM) | Fisher | BJ-NS300-20 | CAS:75-09-2 |
| Dimethylformamide (DMF) | Fisher | BJ-076-4 | CAS:68-12-2 |
| Ethylene glycol | Oakwood | 44710 | CAS:107-21-1 |
| Isopentylamine | Sigma-Aldrich | W321907 | CAS:107-85-7 |
| KBr | ACROS | 424070025 | CAS:7758-02-3 |
| L-alanine | Anaspec | 61385-100 | CAS:56-41-7 |
| 3-Methoxypropylamine | Sigma-Aldrich | M25007 | CAS:5332-73-0 |
| 2-Methoxyethylamine | Sigma-Aldrich | 143693 | CAS:109-85-3 |
| N-(3-Aminopropyl)-2-pyrrolidinone | Sigma-Aldrich | 136565 | CAS:7663-77-6 |
| N,N'-Diisopropylcarbodiimide (DIC) | ACROS | 115211000 | CAS:693-13-0 |
| N,N-Diisopropylethylamine (DIPEA) | Sigma-Aldrich | D125806 | CAS:7087-68-5 |
| NaNO2 | ACROS | 424340010 | CAS:7631-99-4 |
| NAOD 40% solution in water | ACROS | 200058-506 | CAS:7732-18-5 |
| Piperidine | ALFA AESAR | A12442-AE | CAS:110-89-4 |
| Piperonylamine | Sigma-Aldrich | P49503 | CAS:2620-50-0 |
| Propylamine | Sigma-Aldrich | 240958 | CAS:107-10-8 |
| Trifluoroacetic acid | Sigma-Aldrich | 299537 | CAS:76-05-1 |
| α-Cyano-4-hydroxycinnamic acid | Sigma-Aldrich | 39468 | CAS:28166-41-8 |
| α-ketoglutarate | ALFA AESAR | AAA10256-22 | CAS:328-50-7 |
| Tentagel Resin with RINK linker | Rapp-Polymere | S30023 | |
| Alanine transaminase | Roche | 10105589001 | AKA: Glutamate-Pyruvate Transaminase (GPT) |
| Incubator | New Brunswick Scientific | Innova44 | |
| NMR | Bruker | 400MHz | |
| MALDI mass spectrometer | Applied Biosystems | 4800 MALDI-TOF/TOF | |
| Lyophilizer | SP Scientific | VirTis benchtop K | |
| Syringe reactor | INTAVIS | Reaction Column | 3ml, 5ml, 10ml, 20ml |
| Vacuum manifold | Promega | A7231 | Vac-Man |
Referenzen
- Xiao, X., Yu, P., Lim, H. -. S., Sikder, D., Kodadek, T. Design and Synthesis of a Cell-Permeable Synthetic Transcription Factor Mimic. Journal of Combinatorial Chemistry. 9, 592-600 (2007).
- Miller, S. M., et al. Proteolytic Studies of Homologous Peptide and N-Substituted Glycine Peptoid Oligomers. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 4, 2657-2662 (1994).
- Grauer, A., Konig, B. Peptidomimetics – A Versatile Route to Biologically Active Compounds. European Journal of Organic Chemistry. 30, 5099-5111 (2009).
- Zuckermann, R. N., Kerr, J. M., Kent, S. B. H., Moos, W. H. Efficient method for the preparation of peptoids [oligo(N-substituted glycines)] by submonomer solid-phase synthesis. Journal of the American Chemical Society. 114, 10646-10647 (1992).
- Figliozzi, G. M., Goldsmith, R., Ng, S. C., Banville, S. C., Zuckermann, R. N. Synthesis of N-substituted glycine peptoid libraries. Methods in Enzymology. 267, 437-447 (1996).
- Seebach, D., et al. beta-peptides: Synthesis by Arndt-Eistert homologation with concomitant peptide coupling. Structure determination by NMR and CD spectroscopy and by X-ray crystallography. Helical secondary structure of a beta-hexapeptide in solution and its stability towards pepsin. Helv Chim Acta. 79, 913-941 (1996).
- Lam, K. S., et al. A New Type of Synthetic Peptide Library for Identifying Ligand-Binding Activity. Nature. 354, 82-84 (1991).
- Simon, R. J., et al. Peptoids – a Modular Approach to Drug Discovery. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 89, 9367-9371 (1992).
- Burkoth, T. S., et al. Toward the synthesis of artificial proteins: the discovery of an amphiphilic helical peptoid assembly. Chem Biol. 9, 647-654 (2002).
- Alluri, P. G., Reddy, M. M., Bachhawat-Sikder, K., Olivos, H. J., Kodadek, T. Isolation of protein ligands from large peptoid libraries. Journal of the American Chemical Society. 125, 13995-14004 (2003).
- Lim, H. S., Archer, C. T., Kodadek, T. Identification of a peptoid inhibitor of the proteasome 19S regulatory particle. Journal of the American Chemical Society. 129, 7750-7751 (2007).
- Wrenn, S. J., Weisinger, R. M., Halpin, D. R., Harbury, P. B. Synthetic ligands discovered by in vitro selection. Journal of the American Chemical Society. 129, 13137-13143 (2007).
- Aina, O. H., Marik, J., Liu, R. W., Lau, D. H., Lam, K. S. Identification of novel targeting peptides for human ovarian cancer cells using "one-bead one-compound" combinatorial libraries. Mol Cancer Ther. 4, 806-813 (2005).
- Udugamasooriya, D. G., Dineen, S. P., Brekken, R. A., Kodadek, T. A Peptoid “Antibody Surrogate” That Antagonizes VEGF Receptor 2 Activity. Journal of the American Chemical Society. 130, 5744-5752 (2008).
- Shah, N. H., et al. Oligo( N-aryl glycines): A New Twist on Structured Peptoids. Journal of the American Chemical Society. 130, 16622-16632 (2008).
- Chongsiriwatana, N. P., et al. Peptoids that mimic the structure, function, and mechanism of helical antimicrobial peptides. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105, 2794-2799 (2008).
- Paul, B., et al. N-Naphthyl Peptoid Foldamers Exhibiting Atropisomerism. Organic Letters. 14, 926-929 (2012).
- Crapster, J. A., Guzei, I. A., Blackwell, H. E. A peptoid ribbon secondary structure. Angewandte Chemie. 52, 5079-5084 (2013).
- Gorske, B. C., Stringer, J. R., Bastian, B. L., Fowler, S. A., Blackwell, H. E. New strategies for the design of folded peptoids revealed by a survey of noncovalent interactions in model systems. J Am Chem Soc. 131, 16555-16567 (2009).
- Stringer, J. R., Crapster, J. A., Guzei, I. A., Blackwell, H. E. Extraordinarily robust polyproline type I peptoid helices generated via the incorporation of alpha-chiral aromatic N-1-naphthylethyl side chains. J Am Chem Soc. 133, 15559-15567 (2011).
- Huang, K., et al. A threaded loop conformation adopted by a family of peptoid nonamers. Journal of the American Chemical Society. 128, 1733-1738 (2006).
- Lee, J. H., Kim, H. S., Lim, H. S. Design and Facile Solid-Phase Synthesis of Conformationally Constrained Bicyclic Peptoids. Organic Letters. 13, 5012-5015 (2011).
- Gao, Y., Kodadek, T. Synthesis and Screening of Stereochemically Diverse Combinatorial Libraries of Peptide Tertiary Amides. Chem Biol. 20, 360-369 (2013).
- Urban, J., Vaisar, T., Shen, R., Lee, M. S. Lability of N-alkylated peptides towards TFA cleavage. Int J Pept Protein Res. 47, 182-189 (1996).
- Rzuczek, S. G., Gao, Y., Tang, Z., Thornton, C. A., Kodadek, T., Disney, M. D. Features of Modularly Assembled Compounds That Impart Bioactivity Against an RNA Target. ACS Chemical Biology. 8 (10), 2312-2321 (2013).
- Thern, B., Rudolph, J., Jung, G. Triphosgene as highly efficient reagent for the solid-phase coupling of N-alkylated amino acids—total synthesis of cyclosporin O. Tetrahedron Letters. 43, 5013-5016 (2002).
- Sleebs, M. M., Scanlon, D., Karas, J., Maharani, R., Hughes, A. B. Total Synthesis of the Antifungal Depsipeptide Petriellin A. J Org Chem. 76, 6686-6693 (2011).
- Vaisar, T., Urban, J. Gas-phase fragmentation of protonated mono-N-methylated peptides. Analogy with solution-phase acid-catalyzed hydrolysis. Journal of Mass Spectrometry. 33, 505-524 (1998).
- Creighton, C. J., Romoff, T. T., Bu, J. H., Goodman, M. Mechanistic studies of an unusual amide bond scission. Journal of the American Chemical Society. 121, 6786-6791 (1999).
- Sewald, N., Sewald, N. Efficient, racemization-free peptide coupling of N-alkyl amino acids by using amino acid chlorides generated in situ–total syntheses of the cyclopeptides cyclosporin O and omphalotin A. Angewandte Chemie (International ed. in English). 41, 4661-4663 (2002).
- Astle, J. M., et al. Seamless Bead to Microarray Screening: Rapid Identification of the Highest Affinity Protein Ligands from Large Combinatorial Libraries. Chem Biol. 17, 38-45 (2010).
- Strohalm, M., Kavan, D., Novak, P., Volny, M., Havlicek, V. mMass 3: a cross-platform software environment for precise analysis of mass spectrometric data. Anal Chem. 82, 4648-4651 (2010).
