チオエーテル/ビニール硫化テザー ヘリカル ペプチドによる光誘起チオール-エン/イン Hydrothiolation を構築します。
概要
光誘起チオール-エン ・ チオール-イン hydrothiolation を使用して硫化テザー ヘリカル ペプチドによるチオエーテル/ビニールの建設のためプロトコルを提案します。
Abstract
ここでは、樹脂の分子内・分子間チオール-エン hydrothiolation を用いるスルフィド テザー ペプチドの準備のための詳しいプロトコルについて述べる。さらに、このプロトコルは、私、私 + 4 の位置でアルケン/アルキン側鎖を有する amino acids やシステイン残基間のソリューションで分子内チオール-イン hydrothiolation を使用してビニール硫化テザーのペプチドの製造について説明します。標準 fmoc 保護基固相ペプチド合成法 (SPP) を用いた線形ペプチドを合成しました。チオール-エン hydrothiolation は、分子内のチオ-エン反応やペプチドの長さに応じての分子間チオ-エン反応を使用して実行されます。本研究では線形のペプチッドの完全な合成を次のシステイン残基のトリチル グループの樹脂の脱保護を使用して短いペプチドの場合分子内チオ-エン反応を行った。樹脂は紫外線重合 4 methoxyacetophenone (地図表示) と 2-hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl]-2-methyl-1-propanone (MMP) を使用して設定されます。N, N– ジメチルホルムアミド (DMF) 溶媒中で fmoc 保護-システイン-OH を溶解することにより分子のチオール-エン反応を行った。これは、樹脂のアルケン軸受残渣を用いたペプチドと反応しました。その後、macrolactamization は、樹脂の活性化試薬として 4-メチルモルホリン (NMM)、1-1-ヒドロキシベンゾトリアゾール (HoBt) ベンゾトリアゾール-1-イル-oxytripyrrolidinophosphonium ヘキサフルオロリン酸 (PyBop) を使用して実行されます。ペプチド合成を続けて次の macrolactamization、標準 SPP を使用しています。チオ-イン hydrothiolation の場合、線形のペプチドが樹脂から切断が乾燥、脱 DMF で解散。これが、紫外光を用いた光反応開始剤 2, 2-ジメトキシ-2-phenylacetophenone (DMPA) 照射されます。次の反応、DMF が蒸発と原油残渣の沈殿し高速液体クロマトグラフィー (HPLC) を使用して浄化します。これらのメソッドは、優れた官能性良好な収率を所有しているチオ-ene/イン クリック化学の使用によるチオエーテルつないだ環状ペプチドの生成を簡素化する機能でした。チオエーテル結合のペプチドへの導入はシステイン残基の求核性を活用して、ジスルフィド結合を基準にして酸化還元不活性。
Introduction
タンパク質間相互作用 (Ppi) を調節する配位子の開発は、現代の創の魅力的なアプローチを提供します。したがって、Ppi1,2,3を調節することができる効率的に勉強の新規化学療法に多大な労力を投資されています。Ppi は一般的に浅い、大きい、および/または廃止された相互作用面で構成され、小さな分子は通常 PPIs4、5の変調の不適切な配位子と見なされます。適切な露出相互作用する表面積、短いペプチッドは蛋白質の構造の特徴を模倣するこの問題6,7に対処するための理想的な候補者を表しています。しかし、短いペプチッドは通常水溶液中における構造化ではありません。これは、ペプチッド バックボーンと明確に定義された立体配座の分子内水素結合ネットワークと競合する水の分子は水8のエントロピー有利なためにです。さらに、ペプチドの本質的に低く安定性とセル透磁率特性は主として生物学的応用9,10での使用を制限します。蛋白質のデータ ・ バンク (PDB) の分析によれば > PPIs の 50% を含む短い α ヘリックスの相互作用11。したがって、らせんの安定化に関してさまざまな化学的方法が開発されています。これらは二硫化/チオエーテル結合形成12,13,14閉環メタセシス15ラクタム リング形成16など、「クリックして」化学17、添加perfluoroarenes18,19、そしてビニール硫化層20。
安定したヘリカル ペプチド p53 を含む、さまざまな細胞内対象広く活用されてエストロゲン受容体、Ras、BCL 2 ファミリーのタンパク質、その他21,22,23,24。ALRN-6924 すべて炭化水素 MDM2 および MDMX のペプチド デュアル阻害剤をホチキス止め、臨床調査25現在使用されています。過去数年間で私たちのグループは、チオール-エン ・ チオール-イン反応26,27,28を用いた新規ペプチド安定化方法の開発に集中しています。一般的に、我々 は自然豊かなシステインを使用する場合これらの写真開始反応が温和な条件下で効率的なことを実証しました。さらに、我々 はこれらの反応はバイオ – 直交、ペプチッドおよび蛋白質の修正29に適用する実証されていること、機能グループの優秀な耐性を持っているを示しています。結果チオエーテル/ビニール テザー硫化ペプチド主制約ペプチドの化学の領域を向上させる、不安定なテザーに変更センターを提供して多数のバイオ応用30 の使用のために適当であると証明、31,32。日には、限られたレポートのみをチオール-エン ・ チオール-イン ペプチド環化に関して記載されています。システインと活性アルケン間ペプチド環化の樹脂の分子内チオール-エン反応は年 Ansethらによって 2009 年に公表された研究、実証33です。2015 年に周ら。34と35以降、順次チオール イン/省エネアンバサダー カップリング反応をホチキス止めの 2 成分根本的な開始されるチオール-エン反応を説明しました。最近では、チオエーテル/ビニール テザー硫化ペプチド20,26,27に基づいた作業のシリーズについて説明しました。このプロトコルでは、それがより広い研究コミュニティに役立つことを希望に上記のチオエーテル/ビニール テザー硫化ペプチドの詳細な合成について説明します。
Protocol
Representative Results
Discussion
図 3に記載されている樹脂の分子内チオ ene 環、後続反応の重要な一歩になるトリチル グループのシステイン残基の除去が見つかった。さらに、図 6Bに描かれているは、前にペプチドの分子量と次の反応と同じことが判明しました。したがって、HPLC 識別または DTNB の試金の使用は、反応を監視するために必要です。図 4に記?…
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は自然科学中国助成財団 (第 21372023、21778009 および 81701818); からの財政支援を認める科学省と中国 (第 2015DFA31590); 人民共和技術深セン科学技術イノベーション委員会 (第JCYJ20170412150719814、JCYJ20170412150609690、JCYJ20150403101146313、JCYJ20160301111338144、JCYJ20160331115853521、JSGG20160301095829250、および GJHS20170310093122365)。中国ポスドク科学財団 (610704 号 2017 M)。
Materials
| Rink Amide MBHA resin(0.53 mmol/g) | HECHENG | GRM50407 | |
| Standard Fmoc-protected amino acids | GL Biochem (Shanghai) Ltd. | ||
| N-Methyl-2-pyrrolidinone | Shenzhen endi Biotechnology Co.Ltd. | 3230 | skin harmful |
| N,N-Dimethyl formamide | Energy | B020051 | skin harmful |
| Dichloromethane | Energy | W330229 | skin harmful |
| N,N-Diisoproylethylamine | Aldrich | 9578 | irritant |
| Trifluoroacetic acid | J&K | 101398 | corrosive |
| Triisopropylsilane | J&K | 973821 | |
| 1,2-Ethanedithiol | J&K | 248897 | Stench |
| 2-(6-Chloro-1H-benzotriazole-1-yl)-1,1,3,3-tetramethylaminium hexafluorophosphate | GL Biochem (Shanghai) Ltd. | 851012 | |
| Morpholine | Aldrich | M109062 | irritant |
| Diethyl ether | Aldrich | 673811 | flammable |
| Acetonitrile | Aldrich | 9758 | toxicity |
| Methanol | Aldrich | 9758 | toxicity |
| 2-hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl]-2-methyl-1-propanone | Energy | A050035 | |
| 4-methoxyacetophenone | Energy | A050098 | |
| 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone | Energy | D070132 | |
| 5,5'-Dithiobis-(2-nitrobenzoic acid) | J&K | 281281 | |
| Benzotriazole-1-yl-oxytripyrrolidinophosphonium hexafluorophosphate | Energy | E020172 | |
| 1-Hydroxybenzotriazole | Energy | D050256 | |
| 4-Methylmorpholine | Energy | W320038 | |
| High Performance Liquid Chromatography | SHIMADZU | LC-30AD | |
| Electrospray Ionization Mass | SHIMADZU | LCMS-8030 | |
| Lyophilizer | Labconco | FreeZone | |
| SpeedVac concentration system | Thermo | Savant | |
| vacuum manifold | promega | A7231 | |
| three-way stopcocks | Bio-Rad | 7328107 | |
| poly-prep chromatography columns | Bio-Rad | 7311550 |
参考文献
- Pelay-Gimeno, M., Glas, A., Koch, O., Grossmann, T. N. Structure-based design of inhibitors of protein-protein interactions: mimicking peptide binding epitopes. Angewandte Chemie International Edition. 54 (31), 8896-8927 (2015).
- Passioura, T., Katoh, T., Goto, Y., Suga, H. Selection-based discovery of druglike macrocyclic peptides. Annual Review of Biochemistry. 83, 727-752 (2014).
- Gonzalez, M. W., Kann, M. G. Protein interactions and disease. PLoS Computational Biology. 8 (12), 1-11 (2012).
- Wilson, A. J. Inhibition of protein-protein interactions using designed molecules. Chemical Society Reviews. 38 (12), 3289-3300 (2009).
- Teresa, A. F. C., Alessio, C. Cyclic and macrocyclic peptides as chemical tools to recognise protein surfaces and probe protein-protein interactions. ChemMedChem. 11 (8), 787-794 (2016).
- Craik, D. J., Fairlie, D. P., Liras, S., Price, D. The future of peptide-based drugs. Chemical Biology & Drug Design. 81 (1), 136-147 (2013).
- Cromm, P. M., Spiegel, J., Grossmann, T. N. Hydrocarbon stapled peptides as modulators of biological function. ACS Chemical Biology. 10 (6), 1362-1375 (2015).
- Zhang, Q. Z., Tian, Y., Lao, Y. Z., Li, Z. G. Peptides-staple method development and its application in cancer therapy. Current Medicinal Chemistry. 21 (21), 2438-2452 (2014).
- Cromm, P. M., Spiegel, J., Grossmann, T. N. Hydrocarbon stapled peptides as modulators of biological function. ACS Chemical Biology. 10 (6), 1362-1375 (2015).
- Wang, D., Liao, W., Arora, P. S. Enhanced metabolic stability and protein-binding properties of artificial alpha helices derived from a hydrogen-bond surrogate: application to Bcl-xL. Angewandte Chemie International Edition. 44 (40), 6525-6529 (2005).
- Bullock, B. N., Jochim, A. L., Arora, P. S. Assessing helical protein interfaces for inhibitor design. Journal of the American Chemical Society. 133, 14220-14223 (2011).
- Jackson, D. Y., King, D. S., Chmielewski, J., Singh, S., Schultz, P. G. General approach to the synthesis of short α-helical peptides. Journal of the American Chemical Society. 113 (24), 9391-9392 (1991).
- Timmerman, P., Beld, J., Puijk, W. C., Meloen, R. H. Rapid and quantitative cyclization of multiple peptide loops onto synthetic scaffolds for structural mimicry of protein surfaces. ChemBioChem. 6 (5), 821-824 (2005).
- Muppidi, A., Wang, Z., Li, X., Chen, J., Lin, Q. Achieving cell penetration with distance-matching cysteine cross-linkers: a facile route to cell-permeable peptide dual inhibitors of Mdm2/Mdmx. Chemical Communications. 47 (33), 9396-9398 (2011).
- Schafmeister, C. E., Po, J., Verdine, G. L. An all-hydrocarbon cross-linking system for enhancing the helicity and metabolic stability of peptides. Journal of the American Chemical Society. 122 (24), 5891-5892 (2000).
- Osapay, G., Taylor, J. W. Multicyclic polypeptide model compounds. 1. synthesis of a tricyclic amphiphilic alpha-helical peptide using an oxime resin, segment-condensation approach. Journal of the American Chemical Society. 112 (16), 6046-6051 (1990).
- Lau, Y. H., Andrade, d. P., Wu, Y., Spring, D. R. Peptide stapling techniques based on different macrocyclisation chemistries. Chemical Society Reviews. 44 (1), 91-102 (2015).
- Spokoyny, A. M., Zou, Y., Ling, J. J., Yu, H., Lin, Y. S., Pentelute, B. L. A perfluoroaryl-cysteine S(N)Ar chemistry approach to unprotected peptide stapling. Journal of the American Chemical Society. 135 (16), 5946-5949 (2013).
- Lautrette, G., Touti, F., Lee, H. G., Dai, P., Pentelute, B. L. Nitrogen arylation for macrocyclization of unprotected peptides. Journal of the American Chemical Society. 138 (27), 8340-8343 (2016).
- Tian, Y., et al. Stapling of unprotected helical peptides via photoinduced intramolecular thiol-yne hydrothiolation. Chemical Science. 7 (5), 3325-3330 (2016).
- Chang, Y. S., et al. Stapled α-helical peptide drug development: a potent dual inhibitor of MDM2 and MDMX for p53-dependent cancer therapy. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (36), 3445-3454 (2013).
- Zhao, H., et al. Crosslinked aspartic acids as helix-nucleating templates. Angewandte Chemie International Edition. 55 (39), 12088-12093 (2016).
- Leshchiner, E. S., et al. Direct inhibition of oncogenic KRAS by hydrocarbon-stapled SOS1 helices. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (6), 1761-1766 (2015).
- Wang, D., Qin, X., Zhao, H., Li, Z. N-cap helix nucleation: methods and their applications. Science China Chemistry. 60 (6), 689-700 (2017).
- Zorzi, A., Deyle, K., Heinis, C. Cyclic peptide therapeutics: past, present and future. Current Opinion in Chemical Biology. 38, 24-29 (2017).
- Hu, K., et al. An in-tether chiral center modulates the helicity, cell permeability, and target binding affinity of a peptide. Angewandte Chemie International Edition. 55 (28), 8013-8017 (2016).
- Lin, H., Jiang, Y., Zhang, Q., Hu, K., Li, Z. An in-tether sulfilimine chiral center induces helicity in short peptides. Chemical Communications. 52 (68), 10389-10391 (2016).
- Zhao, B., Zhang, Q., Li, Z. Constructing thioether-tethered cyclic peptides via on-resin intra-molecular thiol-ene reaction. Journal of Peptide Science. 22 (8), 540-544 (2016).
- Dondoni, A., Massi, A., Nanni, P., Roda, A. A new ligation strategy for peptide and protein glycosylation: photoinduced thiol-ene coupling. 化学. 15 (43), 11444-11449 (2009).
- Hu, K., Sun, C., Li, Z. Reversible and versatile on-tether modification of chiral-center-induced helical peptides. Bioconjugate Chemistry. 28 (7), 2001-2007 (2017).
- Shi, X., Jiang, Y., Yang, D., Zhao, H., Tian, Y., Li, Z. Reversibly switching the conformation of short peptide through in-tether chiral sulfonium auxiliary. Chinese Chemical Letters. , (2017).
- Jiang, Y., et al. Switching substitution groups on the in-tether chiral centre influences backbone peptides’ permeability and target binding affinity. Organic & Biomolecular Chemistry. 15 (3), 541-544 (2017).
- Aimetti, A. A., Shoemaker, R. K., Lin, C. C., Anseth, K. S. On-resin peptide macrocyclization using thiol-ene click chemistry. Chemical Communications. 46 (23), 4061-4063 (2010).
- Wang, Y. X., Chou, D. H. C. A thiol-ene coupling approach to native peptide stapling and macrocyclization. Angewandte Chemie International Edition. 54 (37), 10931-10934 (2015).
- Wang, Y., et al. Application of thiol-yne/thiol-ene reactions for peptide and protein macrocyclizations. 化学. 23 (29), 7087-7092 (2017).
- Patgiri, A., Menzenski, M. Z., Mahon, A. B., Arora, P. S. Solid-phase synthesis of short α-helices stabilized by the hydrogen bond surrogate approach. Nature Protocols. 5 (11), 1857-1865 (2010).
- Ozyurek, M., Baki, S., Gungor, N., Celik, S. E., Guclu, K., Apak, R. Determination of biothiols by a novel on-line HPLC-DTNB assay with post-column detection. Analytica Chimica Acta. 750, 173-181 (2012).
- Zhang, Q. Z., et al. Chiral sulfoxide-induced single turn peptide α-helicity. Scientific Reports. 6, 38573 (2016).
- Lin, H., et al. An in-tether sulfilimine chiral center induces beta-turn conformation in short peptides. Organic & Biomolecular Chemistry. 14 (42), 9993-9999 (2016).
- Hu, K., Li, W., Yu, M., Sun, C., Li, Z. Investigation of cellular uptakes of the in-tether chiral-center-induced helical pentapeptides. Bioconjugate Chemistry. 27 (12), 2824-2827 (2016).
- Hu, K., et al. A precisely positioned chiral center in an i, i + 7 tether modulates the helicity of the backbone peptide. Chemical Communications. 53 (50), 6728-6731 (2017).
- Li, J., et al. An in-tether chiral center modulates the proapoptotic activity of the KLA peptide. Chemical Communications. 53 (75), 10452-10455 (2017).
- Zhao, B., et al. A thioether-stabilized-D-proline-L-proline-induced β-hairpin peptide of defensin segment increases its anti-Candida albicans ability. ChemBioChem. 17 (15), 1416-1420 (2016).
- Tian, Y., Yang, D., Ye, X., Li, Z. Thioether-derived macrocycle for peptide secondary structure fixation. The Chemical Record. 17 (9), 874-885 (2017).
- Hu, K., Yin, F., Yu, M., Sun, C., Li, J., Liang, Y., Li, W., Xie, M., Lao, Y., Liang, W., Li, Z. G. In-tether chiral center induced helical peptide modulators target p53-MDM2/MDMX and inhibit tumor growth in stem-like cancer cell. Theranostics. 7 (18), 4566-4576 (2017).
- Tian, Y., Jiang, Y., Li, J., Wang, D., Zhao, H., Li, Z. Effect of stapling architecture on physiochemical properties and cell permeability of stapled α-helical peptides: a comparative study. ChemBioChem. 18 (21), 2087-2093 (2017).
