تعديل وFunctionalization مجموعة جوانيداين من السلائف مصممة خصيصا
Summary
ويرد بروتوكول لتركيب guanidines المعدلة ألكيل تعتمد على استخدام السلائف المقابلة.
Abstract
مجموعة غوانيدين هي واحدة من المجموعات pharmacophoric الأكثر أهمية في الكيمياء الطبية. الأحماض الأمينية الوحيد تقل مجموعة غوانيدين هو أرجينين. في هذه المقالة، يتم توفير وسيلة سهلة لتعديل مجموعة غوانيدين في بروابط ببتيدية، مع مثال بروابط إنتغرين ملزم RGD. وقد تجلى مؤخرا أن تعديل متميزة من مجموعة غوانيدين في هذه بروابط يسمح لتعديل انتقائي من النوع الفرعي (على سبيل المثال، بين الأنواع الفرعية αv وα5). وعلاوة على ذلك، وقد تجلى استراتيجية لم تكن معروفة سابقا للfunctionalization عبر مجموعة غوانيدين، ويتم مراجعة النهج الاصطناعية في هذه الوثيقة. التعديلات الموضحة هنا عضال (N ω) مجموعة غوانيدين الألكيلية والأسيتيل. لتركيب، ويتم تخليق جزيئات السلائف مصممة خصيصا، تخضع بعد ذلك إلى رد فعل مع أمين deprotected متعامد لنقل قبلمجموعة غوانيدين -modified. لتركيب guanidines الألكيلية والسلائف على أساس N، وتستخدم N '-Di-بوك-1 H-1–pyrazole carboxamidine لتجميع المركبات acylated، مقدمة من اختيار كونه مشتق acylated المقابل من N -Boc- S – methylisothiourea، والتي يمكن الحصول عليها في ردود فعل واحدة وخطوتين.
Introduction
بين المجموعات pharmacophoric الأكثر وفرة في بروابط الطبيعية هي مجموعة غوانيدين، التي تشارك في التفاعلات متعددة 1 و 2. على سبيل المثال، فإنه بمثابة أربعة أضعاف هيدروجين المحتملين في التفاعلات الرابطة الهيدروجينية وتشارك في التفاعلات كهرباء، مثل الجسور الملح أو التفاعلات الموجبة π. في الكيمياء الطبية وكثيرا ما وجدت هذه المجموعة في المخدرات والأدوية المرشحة 4، على الرغم من أن في كثير من الأحيان كما محاكيات غوانيدين 5، 6. والسبب في تطوير محاكيات غوانيدين هو إزالة أو جماعة غوانيدين في كل مكان موجبة الشحنة، وكذلك تعديل بالانجذاب ليجند. في بروابط ببتيدية، والتي تحتوي على مجموعة من الأحماض الأمينية غوانيدين الوحيد هو أرجينين، وهو لذلك غالبا ما توجد في المنطقة النشطة بيولوجيا من بروابط ببتيدية.
A العلاقات العامة جدامثال ominent لأسرة يجند التي تحتوي على أرجينين هو فصيلة من integrins ملزم RGD. بشكل عام، integrins هي فئة من مستقبلات الخلايا الالتصاق، التي تولي الوظائف الهامة في جميع الكائنات العليا. بعض هذه الوظائف تشمل التصاق الخلايا، والهجرة، وبقاء الخلية. وهكذا، أنهم متورطون أيضا في المؤشرات المرضية، مثل السرطان والتليف. Integrins هي بروتينات heterodimeric الغشاء يتكون من α- وβ-الوحيدات التي تشكل 24 فرعية إنتغرين المعروفة حاليا. 8 منهم التعرف على تسلسل ثلاثي الببتيد الارجنتين-الغليسين-آسيا والمحيط الهادئ (= RGD) في بروابط من 7. يقع في المنطقة ملزمة في مجال التفاعل بين هذه الأنواع الفرعية اثنين في الجزء خارج الخلية، ويسمى إنتغرين رئيس مجموعة 8. ومن المسلم RGD من قبل اثنين من التفاعلات المشتركة: الموقع التصاق يعتمد معدن أيون-المنطقة (MIDAS)، والذي يقع في الوحيدات بيتا والذي يربط حمض الكربوكسيلية في بروابط (تشا الجانبفي لآسيا والمحيط الهادئ)؛ ومجموعة غوانيدين في بروابط، الذي يقع في الوحيدات ألفا. معظم الأنواع الفرعية إنتغرين هي منحل وتشترك في جزء على الأقل من المصفوفة خارج الخلية الطبيعية (ECM) بروابط 9. وهكذا، لتطوير بروابط إنتغرين الاصطناعية، فإن التركيز الرئيسي هو، إلى جانب تقارب ملزم عالية، والانتقائية النوع الفرعي. في الآونة الأخيرة، كنا قادرين على كشف النقاب عن العناصر الرئيسية لتوليد بروابط-النوع الفرعي الانتقائي: مجموعة غوانيدين. من خلال تعديلات متميزة، بروابط biselective لαv- وα5 التي تحتوي على أنواع فرعية إنتغرين يمكن أن تتحول إلى مركبات انتقائية تعديلات بسيطة على مجموعة غوانيدين، والتي يمكن بعد ذلك تميز مختلف α-الوحدات الصغرى 10.
في جيب αv، مجموعة غوانيدين تتفاعل جنب على طريق جسر ملح ثنائي الأسنان مع Asp218 11 و 12. هذا التفاعل جوأيضا لوحظ في α5β1 (هنا، مع Asp227 في α5)، ولكن بالإضافة إلى ذلك، لوحظ حدا على التفاعل بين مجموعة غوانيدين مع بقايا GLN (Gln221) هناك (13). وبالتالي، فإننا تعديل مجموعة غوانيدين بطريقتين المعاكس: في حالة واحدة، من خلال منع الجانب على التفاعل مع مثيلة من δ N مجموعة غوانيدين، وفي حالة أخرى، مع مثيلة من ω غوانيدين N، منع التفاعل نهاية جرا. والمثير للدهشة، وأدى هذا التعديل صغير إلى تحول الانتقائية الكامل في بروابط. بالإضافة إلى الألكلة، تم إدخال طريقة functionalization جديد في هذا المنشور. طريقة functionalization الكلاسيكية لهذا النوع من يجند pentapeptidic هو من خلال التصريف الجانبية سلسلة من الأحماض الأمينية لم يشارك في ملزمة (على سبيل المثال، K في ج (RGDfK)) 14 و 15. هنا،وتبين لنا أن functionalization من الممكن أيضا عن طريق تعديل غوانيدين – وهو أمر حاسم للربط – مع أسيل أو رابط الألكيلية. يتم الاحتفاظ شحنة موجبة التي لا غنى عنها للربط، ونماذج تشير إلى أن نقاط سلسلة طويلة من جيب ملزمة، مما يوفر إمكانية مثالية لإلحاق مزيد من الربط، والدوال وحدات وضع العلامات (على سبيل المثال، تسمية الفلورسنت أو خالب للالجزيئي التصوير).
في هذا العمل، ونحن نركز على الخطوات التحضيرية لتعديل مجموعة غوانيدين في بروابط التي تحتوي على أرجينين. وهذا ينطوي على تجميع الأنواع -methylated N ω، فضلا عن guanidines مع وحدات رابط أطول. تشمل التعديلات المختلفة أسيل وألكيل الجماعات.
Protocol
Representative Results
Discussion
مقدمة عن guanidinylation هو deprotected متعامد مشتق الببتيد دوري، (ج (OrnD (بعد التمديد بو) فرنك غيني (N عني) V))، الذي يتم تصنيعه من قبل بروتوكول FMOC القياسية من الحالة الصلبة الببتيد التوليف (SPPS). وقد استخدم Ornithin كما مشتق محمية متعامد، (FMOC-أورن (DDE) -OH)، والتي يمكن deprotected مع ا…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
TGK يعترف المدرسة الدولية العليا للعلوم والهندسة (IGGSE) من الجامعة التقنية ميونيخ للحصول على الدعم المالي. يعترف HK مركز البروتين المتكامل العلوم ميونيخ (CIPSM) لدعمهم.
Materials
| N,N′-Di-Boc-1H-pyrazole-1-carboxamidine, 98% | Sigma Aldrich | 434167 ALDRICH | |
| Triphenylphosphine, 99% | Sigma Aldrich | T84409 SIGMA-ALDRICH | |
| Tetrahydrofuran, >99.5% | Carl Roth | 4745 | |
| Tetrahydrofuran anhydrous, 99.8% | Carl Roth | 5182 | |
| Methanol anhydrous, 99.8% | Sigma Aldrich | 322415 SIGMA-ALDRICH | |
| Diisopropyl azodicarboxylate, 98% | Sigma Aldrich | 225541 ALDRICH | |
| Dichlormethan, for synthesis, 99.5% | Carl Roth | 8424 | |
| Silica gel for flash chromtaography | Sigma Aldrich | 60738 SIGMA-ALDRICH | |
| n-Pentane, 99% | Carl Roth | 8720 | |
| n-Hexane, 99% | Carl Roth | CP47 | |
| Ethylacetate, 99.5% | Carl Roth | 7338 | |
| Aminohexanol, 95% | Sigma Aldrich | A56353 ALDRICH | |
| S-Methylisothiourea hemisulfate, 98% | Sigma Aldrich | M84445 ALDRICH | |
| Di-tert-butyl dicarbonate, 99% | Sigma Aldrich | 205249 ALDRICH | |
| N,N-Dimethylformamid, 99.8% | Carl Roth | A529 | |
| N,N-Diisopropylethylamin, 99.5% | Carl Roth | 2474 | |
| Acetic anhydrid, 99% | Carl Roth | 4483 | |
| Chlortrityl resin | Carbolution | CC11006 | |
| Fmoc-Gly-OH, 98% | Carbolution | CC05014 | |
| Piperidin, 99% | Sigma Aldrich | 104094 SIGMA-ALDRICH | |
| Fmoc-Orn(Dde)-OH | Iris-Biotech | FAA1502 | |
| HATU, 99% | Carbolution | CC01011 | |
| HOAt, 99% | Carbolution | CC01004 | |
| Fmoc-Val-OH | Carbolution | CC05028 | |
| 2-Nitrobenzenesulfonyl chloride, 97% | Sigma Aldrich | N11507 ALDRICH | |
| 2,4,6-Collidine, 99% | Sigma Aldrich | 27690 SIGMA-ALDRICH | |
| Mercaptoethanol, 99% | Sigma Aldrich | M6250 ALDRICH | |
| Diazabicycloundecen, 98% | Sigma Aldrich | 139009 ALDRICH | |
| Fmoc-D-Phe-OH, 98% | Sigma Aldrich | 47378 ALDRICH | |
| Fmoc-Asp(OtBu)-OH, 98% | Carbolution | CC05008 | |
| Hexafluoroisopropanol | Carbolution | CC03056 | |
| Diphenylphosphoryl azide, 97% | Sigma Aldrich | 178756 ALDRICH | |
| TFA, 99.9% | Carl Roth | P088 | |
| Triisopropylsilan, 98% | Sigma Aldrich | 233781 ALDRICH | |
| Acetonitrile, HPLC grade | Carl Roth | HN44 |
Riferimenti
- Saczewski, F., Balewski, L. Biological activities of guanidine compounds. Exp. Opin. Ther. Patents. 19 (10), 1417-1448 (2009).
- Saczewski, F., Balewski, L. Biological activities of guanidine compounds, 2008-2012 update. Exp. Opin. Ther. Patents. 23 (8), 965-995 (2013).
- Wirth, T. H., Davidson, N. Mercury (II) Comlexes of Guanidine and Ammonia, and a general discussion of the Complexing of Mercury (II) by Nitrogen Bases. J. Am. Chem. Soc. 86 (20), 4325-4329 (1964).
- Berlinck, R. G., Burtoloso, A. C., Kossuga, M. H. The chemistry and biology of organic guanidine derivatives. Nat. Prod. Rep. 25, 919-954 (2008).
- Peterlin-Mašič, L., Kikelj, D. Arginine mimetics. Tetrahedron. 57 (33), 7073-7105 (2001).
- Peterlin-Mašič, L. Arginine mimetic structures in biologically active antagonists and inhibitors. Curr. Med. Chem. 13 (30), 3627-3648 (2006).
- Hynes, R. O. Integrins: bidirectional, allosteric signaling machines. Cell. 110 (6), 673-687 (2002).
- Liddington, R. C. Structural aspects of integrins. Adv. Exp. Med. Biol. 819, 111-126 (2014).
- Plow, E. F., Haas, T. A., Zhang, L., Loftusi, J., Smith, J. W. Ligand binding to integrins. J. Biol. Chem. 275 (29), 21785-21788 (2000).
- Kapp, T. G., Fottner, M., Maltsev, O. V., Kessler, H. Small cause, great impact – modification of guanidine group in RGD controls subtype selectivity. Angew. Chem. Int. Ed. 55, 1540-1543 (2016).
- Xiong, J. P., et al. Crystal structure of the extracellular segment of integrin alpha Vbeta3. Science. 294, 339-345 (2001).
- Xiong, J. P., et al. Crystal structure of the extracellular segment of integrin alpha Vbeta3 in complex with an Arg-Gly-Asp ligand. Science. 296 (5565), 151-155 (2002).
- Nagae, M., et al. Crystal structure of α5β1 integrin ectodomain: atomic details of the fibronectin receptor. J. Cell Biol. 197 (1), 131-140 (2012).
- Hersel, U., Dahmen, C., Kessler, H. RGD modified polymers: biomaterials for stimulated cell adhesion and beyond. Biomaterials. 24 (24), 4385-4415 (2003).
- Auernheimer, J., Dahmen, C., Hersel, U., Bausch, A., Kessler, H. Photoswitched Cell Adhesion on Surfaces with RGD Peptides. J. Am. Chem. Soc. 127 (46), 16107-16110 (2005).
- Corradini, D., Eksteen, E., Eksteen, R., Schoenmakers, P., Miller, N. . Handbook of HPLC. , (2011).
- de Hoffmann, E., Stroobant, V. . Mass Spectrometry: Principles and Applications. , (2007).
- Frank, A. O., et al. Conformational Control of Integrin-Subtype Selectivity in isoDGR Peptide Motifs: A Biological Switch. Angew. Chem. Int. Ed. 49 (48), 9278-9281 (2010).
- Rossiter, S., et al. Selective substrate-based inhibitors of mammalian dimethylarginine dimethylaminohydrolase. J. Med. Chem. 48 (14), 4670-4678 (2005).
- Weiss, S., Keller, M., Bernhardt, G., Buschauer, A., König, B. N(G)-Acyl-argininamides as NPY Y(1) receptor antagonists: Influence of structurally diverse acyl substituents on stability and affinity. Bioorg. Med. Chem. 18 (17), 6292-6304 (2010).
- Hammerschmidt, F., Kvaternik, H., Schweifer, A., Mereiter, K., Aigner, R. M. Improved Synthesis of No-Carrier-Added [*I]MIBG and Its Precursor. Synthesis. 44 (21), 3387-3391 (2012).
