Modificação e funcionalização do Grupo de guanidina por precursores sob medida
Summary
Um protocolo para a síntese de guanidinas modificada-alquilo baseados na utilização dos precursores correspondentes é apresentada.
Abstract
O grupo guanidina é um dos grupos farmacofóricos mais importantes em química medicinal. O único aminoácido que contém um grupo guanidina é arginina. Neste artigo, um método fácil para a modificação do grupo guanidina em ligandos peptidicos é fornecido, com um exemplo de ligandos de integrina de ligao a RGD. Foi recentemente demonstrado que a modificação distinto do grupo guanidina nesses ligandos permite a modulação selectiva do subtipo (por exemplo, entre os subtipos aV e α5). Além disso, uma estratégia anteriormente desconhecido para a funcionalização através do grupo guanidina foi demonstrada, e a abordagem sintética foi avaliada neste documento. As modificações aqui descritas envolvem terminalmente (N ω) grupos guanidina alquilados e acetilados. Para a síntese, moléculas precursoras feitas por medida são sintetizados, os quais são, em seguida, submetido a uma reacção com uma amina desprotegida de modo ortogonal para transferir o prégrupo guanidina -Modified. Para a síntese de guanidinas alquilados, precursores à base de N, N '-di-Boc-1 H-pirazole-1-carboxamidina são utilizados para sintetizar compostos acilados, o precursor de escolha sendo um derivado acilado correspondente de N-Boc-S – metilisotioureia, o qual pode ser obtido em reacções de um e de dois passos.
Introduction
Entre os grupos farmacofóricos mais abundantes em ligandos naturais é o grupo guanidina, o qual está envolvido em várias interacções 1, 2. Por exemplo, ele serve como um potencial dador de hidrogénio de quatro vezes em interacções de ligações de hidrogénio e está envolvido em interacções electrostáticas, tais como as pontes salinas ou interacções catiões π. Em química medicinal, este grupo é frequentemente encontrada em drogas e candidatos a fármacos 4, embora, muitas vezes, como mimicos de guanidina 5, 6. A razão para o desenvolvimento de mimicos de guanidina é a remoção do grupo guanidina ubíqua, carregado positivamente, assim como o ajuste da lipofilicidade do ligando. Em ligandos peptídicos, o único aminoácido contendo um grupo guanidina é arginina, que é, portanto, muitas vezes encontrado na região bioactiva de ligandos peptídicos.
Um muito prominent exemplo para uma família de ligandos contendo arginina é a subfamília das integrinas RGD de ligação. Em geral, as integrinas são uma classe de receptores de adesão celular, as quais assumem funções importantes em todos os organismos superiores. Algumas dessas funções envolvem a adesão celular, migração e sobrevivência das células. Assim, eles também estão envolvidos em indicações patológicos, tais como cancro e fibrose. As integrinas são proteínas transmembranares heterodiméricas que consistem de um α- e uma subunidade-β que formam 24 subtipos de integrina actualmente conhecidas; 8 deles reconhece a sequência tripeptídica Arg-Gli-Asp (RGD =) nos seus ligandos 7. A região de ligação localiza-se na interface entre estes dois subtipos na parte extracelular, o chamado grupo de cabeça 8 integrina. RGD é reconhecido por duas interacções comuns: o sítio de adesão de metal-dependente de iões região (MIDAS), que está localizado na subunidade beta e que se liga ao ácido carboxílico nos ligandos (cha lateraisna de Asp); e o grupo guanidina nos ligandos, que está localizado na subunidade alfa. A maioria dos subtipos de integrina são promíscuo e partilham pelo menos uma parte da sua matriz extracelular naturais (ECM) ligandos 9. Assim, para o desenvolvimento de ligandos de integrina artificiais, o foco principal é, além de uma elevada afinidade de ligação, a selectividade do subtipo. Recentemente, nós fomos capazes de revelar um elemento-chave para a geração de ligandos do subtipo selectivo: o grupo guanidina. Através de modificações distintos, os ligandos para o biselective αv- e α5 contendo subtipos de integrina pode ser transformado em compostos selectivos por modificações simples no grupo guanidina, o qual pode, em seguida, a discriminar diferentes α-subunidades 10.
No bolso de aV, o grupo guanidina interage lado-a através de uma ponte salina com o Asp218 bidentado 11, 12. Esta interacção cum também ser observada em α5β1 (aqui, com o Asp227 em α5), mas, adicionalmente, é observado um fim-de interacção do grupo guanidina com um resíduo Gln (Gln221) lá 13. Assim, modificou o grupo guanidina de duas formas opostas: num caso, através do bloqueio do lado-a interacção com a metilação do δ N do grupo guanidina, e, no outro caso, com a metilação do ω guanidina N, bloqueando a interacção fim-em. Surpreendentemente, esta pequena modificação levou a uma mudança completa selectividade nos ligandos. Para além da alquilação, um novo método de funcionalização foi introduzido nesta publicação. O método clássico de funcionalização para este tipo de ligando é pentapeptidic através da conjugação da cadeia lateral de um aminoácido que não estão envolvidos na ligação (por exemplo, K em C (RGDfK)) 14, 15. Aqui,mostramos que funcionalização também é possível pela modificação da guanidina – que é crucial para a ligação – com um grupo acilo ou um ligante alquilado. A carga positiva que é essencial para a ligação é retida, e modelos sugerem que as longas pontos de cadeia para fora da bolsa de ligação, proporcionando, assim, uma possibilidade ideal para a fixação de outros ligantes e rotulagem de unidades (por exemplo, um marcador fluorescente ou um quelante para molecular imagiologia).
Neste trabalho, nós concentrar-se nos passos preparativos para a modificação do grupo guanidina em ligandos contendo arginina. Isto envolve a síntese de N-metilada ω espécies, assim como guanidinas com unidades ligantes mais longas. As diferentes modificações compreendem grupos acilo e alquilo.
Protocol
Representative Results
Discussion
O precursor para guanidinylation é um derivado de péptido cíclico desprotegido ortogonalmente, (C (OrnD (OtBu) Gf (N Me) V)), que é sintetizado por um protocolo Fmoc padrão de síntese de péptidos em fase sólida (SPPS). Ornithin foi utilizada como o derivado protegido ortogonalmente, (Fmoc-Orn (Dde) -OH), que pode ser desprotegido com hidrazina em DMF, após a ciclização do esqueleto de péptido. O precursor do péptido é purificado por precipitação do composto e pela subsequente l…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
TGK reconhece a Escola Internacional de Ciências e Engenharia (IGGSE) da Technische Universität München pelo apoio financeiro. HK reconhece o Centro de Proteína Integrada Ciência Munique (CIPSM) pelo seu apoio.
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 |
References
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