Cyclische peptiden construeren met behulp van een on-tether sulfoniumcentrum

Eiwit-eiwit interacties (PPI’s)¹ spelen een cruciale rol in onderzoek en ontwikkeling van geneesmiddelen. Het construeren van gestabiliseerde peptiden met een vaste conformatie met chemische middelen is een van de belangrijkste methoden voor het ontwikkelen van mimetische motieven van PPI’s². Tot op heden zijn verschillende cyclische peptiden die zich richten op PPI’s ontwikkeld voor klinisch gebruik³. De meeste peptiden zijn beperkt tot een α-helix conformatie om de conformationele entropie te verminderen en de metabole stabiliteit, doelbindingsaffiniteit en celpermeabiliteit te verbeteren ^4,5. In de afgelopen 2 decennia zijn de zijketens van Cys ^6,7, lysine ^8,9, tryptofaan¹⁰, arginine¹¹ en Met ^12,13 in onnatuurlijke aminozuren ingebracht om het peptide in een cyclische conformatie te fixeren. Dergelijke cyclische peptiden kunnen zich richten op een unieke chemische ruimte of speciale plaatsen, waardoor een covalente reactie wordt geactiveerd om eiwit-peptide covalente binding 14,15,16,17 te vormen. In een recent rapport van Yu et al. werd een chloroacetamide verankerd in het domein van peptideliganden, waardoor een covalente conjugatiereactie met een uitstekende eiwitspecificiteit^{werd gewaarborgd 18}. Bovendien werden elektrofiele kernkoppen, zoals acrylamide en arylsulfonylfluoride (ArSO₂F), verder opgenomen in peptiden door Walensky et ^al.19 om gestabiliseerde peptide covalente remmers te vormen en het antitumoreffect van peptideremmers te verbeteren. Daarom is het erg belangrijk om een extra functionele groep te introduceren om eiwit-peptide liganden covalent te modificeren²⁰. Deze groepen reageren niet alleen met eiwitten aan de zijketen, maar stabiliseren ook de secundaire structuur van het peptide²¹. De toepassing van covalent gemodificeerde eiwitten geïnduceerd door peptideliganden is echter beperkt vanwege de gecompliceerde synthetische route en de niet-specifieke binding van de chemische groepen^22,23. Effectieve strategieën voor de synthese van cyclische peptiden zijn daarom dringend nodig.

Geïnspireerd door de veelzijdige strategieën van cyclische peptiden 2,24,25,26, probeert dit protocol een eenvoudige en efficiënte methode te ontwikkelen voor het stabiliseren van peptiden. Bovendien merkten we op dat de zijketengroep van een stabiel peptide covalent kon reageren met een doeleiwit wanneer het ruimtelijk dicht bij de peptideliganden lag. Het gebrek aan chemisch gemodificeerde Met werd in 2013 door de Deming-groep opgevuld door een nieuwe methode te ontwikkelen voor het produceren van selectief gemodificeerd peptide methionine²⁷. Op basis van deze achtergrond richtten de Shi et al. zich op de ontwikkeling van de ringsluiting van zijketens om een sulfoniumzoutcentrum te vormen. Wanneer het peptide ligand zich combineert met het doeleiwit, reageert de sulfoniumzoutgroep covalent met het ruimtelijk nauwe Cys-eiwit. In de afgelopen jaren hebben de Shi et al. een nieuwe methode ontworpen voor het stabiliseren van cyclisch peptide²⁸. Het sulfoniumzout op het cyclische peptide werd gereduceerd door een reductiemiddel met een sulfhydrylgroep die reversibel werd gereduceerd tot Met. De reactie had echter een lage efficiëntie, wat schadelijk was voor latere biologische toepassingsstudies. In de huidige studie werd een Met-Cys en propargylbromide-Cys ringsluitingsreactie ontworpen, waarbij een enkel sulfoniumzout achterbleef aan de zijketen van het cyclische peptide. Het sulfoniumzout fungeerde als een nieuwe kernkop die covalent reageerde met het eiwit Cys onder ruimtelijke nabijheid. Kortom, een Cys en Met gemuteerd peptide werd gecyclizeerd door intramoleculaire alkylering, wat resulteerde in het genereren van een on-tether sulfoniumcentrum. In dit proces was de vorming van een zijketenbrug van cruciaal belang voor cyclische peptiden. Over het algemeen beschrijft dit protocol een gedetailleerde op sulfonium gebaseerde peptidecyclisatie die wordt bereikt met behulp van eenvoudige reactieomstandigheden en -bewerkingen. Het doel is om een mogelijke methode te ontwikkelen voor verdere brede biologische toepassingen.