Modificación y funcionalización del grupo guanidina por Precursores adaptado
Summary
Se presenta un protocolo para la síntesis de guanidinas modificados con alquilo basados en el uso de los precursores correspondientes.
Abstract
El grupo guanidina es uno de los grupos farmacofóricos más importantes en la química medicinal. El único aminoácido que lleva un grupo de guanidina es arginina. En este artículo, se proporciona un método fácil para la modificación del grupo guanidina en ligandos peptídicos, con un ejemplo de ligandos de integrina de unión a RGD. Se ha demostrado recientemente que la modificación distinta del grupo guanidina en estos ligandos permite la modulación selectiva del subtipo (por ejemplo, entre los subtipos alpha v y α5). Por otra parte, una estrategia anteriormente desconocida para la funcionalización a través del grupo guanidina se demostró, y el enfoque sintético se revisa en este documento. Las modificaciones descritas aquí implican terminal (N ω) grupos guanidina alquiladas y acetilados. Para la síntesis, las moléculas precursoras hechos a la medida son sintetizados, que se somete luego a una reacción con una amina ortogonalmente desprotege para transferir el pregrupo guanidina -Modificado. Para la síntesis de guanidinas alquiladas, precursores basan en N, N '-Di-Boc-1 H-pirazol-1-carboxamidina se utilizan para sintetizar compuestos acilados, el precursor de elección es un derivado correspondientemente acilado de N -Boc- S – metilisotiourea, que puede ser obtenido en las reacciones de uno y de dos pasos.
Introduction
Entre los grupos farmacofóricos más abundantes en ligandos naturales es el grupo de guanidina, que está implicado en interacciones múltiples 1, 2. Por ejemplo, sirve como un potencial de cuatro veces donante de hidrógeno en las interacciones de enlaces de hidrógeno y está implicado en interacciones electrostáticas, tales como puentes de sal o interacciones de cationes π. En la química medicinal, este grupo se encuentra a menudo en las drogas y fármacos candidatos 4, aunque muy a menudo como miméticos de guanidina 5, 6. La razón para el desarrollo de miméticos de guanidina es la eliminación del grupo guanidina ubicuo, cargado positivamente, así como el ajuste de la lipofilicidad del ligando. En ligandos peptídicos, el único aminoácido que contiene un grupo de guanidina es arginina, que por lo tanto se encuentra a menudo en la región bioactiva de ligandos peptídicos.
Una muy prejemplo ominent para una familia ligando que contiene arginina-es la subfamilia de las integrinas RGD-unión. En general, las integrinas son una clase de receptores de adhesión celular, que tienen más de funciones importantes en todos los organismos superiores. Algunas de estas funciones implican la adhesión celular, la migración y la supervivencia celular. Por lo tanto, ellos también están involucrados en indicaciones patológicas, como el cáncer y fibrosis. Las integrinas son proteínas heterodiméricas de transmembrana que consisten en un α- y una β-subunidad que forman 24 subtipos de integrina actualmente conocidos; 8 de ellos reconocen la secuencia de tripéptido Arg-Gly-Asp (RGD =) en sus ligandos 7. La región de unión se encuentra en la interfaz entre estos dos subtipos en la parte extracelular, el llamado grupo de cabeza integrina 8. RGD es reconocido por dos interacciones comunes: la región del sitio de adhesión a metal-ion-dependiente (MIDAS), que se encuentra en la subunidad beta y que se une el ácido carboxílico en los ligandos (cha secundariosen de Asp); y el grupo guanidina en los ligandos, que se encuentra en la subunidad alfa. La mayoría de los subtipos de integrina son promiscuos y comparten al menos una parte de su matriz extracelular naturales (ECM) ligandos 9. Por lo tanto, para el desarrollo de ligandos de integrinas artificiales, el principal objetivo es, además de una alta afinidad de unión, la selectividad del subtipo. Recientemente, hemos sido capaces de dar a conocer un elemento clave para la generación de ligandos selectivos de subtipo: el grupo guanidina. A través de modificaciones distintas, ligandos biselective para el αv- y α5 que contienen subtipos de integrina se pueden convertir en compuestos selectivos por modificaciones sencillas en el grupo guanidina, que puede discriminar la diferente α-subunidades 10.
En el bolsillo de alpha v, el grupo guanidina interactúa lado-a través de un puente de sal bidentado con Asp218 11, 12. Esta interacción cuna también observarse en α5β1 (aquí, con Asp227 en α5), pero, además, se observa un extremo en la interacción del grupo de guanidina con un residuo de Gln (Gln221) hay 13. Por lo tanto, hemos modificado el grupo guanidina de dos maneras opuestas: en un caso, mediante el bloqueo del lado de la interacción con la metilación de la δ N del grupo de guanidina, y en el otro caso, con la metilación de la ω guanidina N, bloqueo de la interacción de fin en. Sorprendentemente, esta pequeña modificación dio lugar a un cambio completo selectividad en los ligandos. Además de la alquilación, se introdujo un nuevo método de funcionalización en esta publicación. El método de funcionalización clásica para este tipo de ligando pentapeptidic es a través de la conjugación de la cadena lateral de un aminoácido no implicada en la unión (por ejemplo, K en c (RGDfK)) 14, 15. Aquí,se muestra que la funcionalización es también posible mediante la modificación de la guanidina – que es crucial para la unión – con un acilo o enlazador alquilado. La carga positiva que es esencial para la unión se retiene, y los modelos sugieren que los puntos de cadena larga fuera del bolsillo de unión, proporcionando así una posibilidad ideal para la fijación de otros enlazadores y equipos de etiquetado (por ejemplo, un marcador fluorescente o un quelante para molecular de formación de imágenes).
En este trabajo, nos concentramos en las etapas preparativas para la modificación del grupo guanidina en ligandos que contienen arginina. Esto implica la síntesis de las especies -methylated N ω, así como guanidinas con unidades enlazadoras más largos. Las diferentes modificaciones comprenden grupos acilo y alquilo.
Protocol
Representative Results
Discussion
El precursor para guanidinylation es un derivado de péptido cíclico ortogonalmente desprotegido, (c (OrnD (Ot Bu) Gf (N Me) V)), que se sintetiza por un protocolo Fmoc estándar de síntesis de péptidos en fase sólida (SPPS). Ornitina se utilizó como el derivado protegido ortogonalmente, (Fmoc-Orn (Dde) -OH), que puede desprotegerse con hidrazina en DMF después de la ciclación del andamio péptido. El precursor del péptido se purifica mediante la precipitación del compuesto y por la l…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
TGK reconoce la Escuela Internacional de Posgrado de Ciencia e Ingeniería (IGGSE) de la Universidad Técnica de Múnich por su apoyo financiero. HK reconoce el Centro de Ciencias de la proteína integrada Múnich (CIPSM) por su apoyo.
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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