Konstruktion zyklischer Peptide mit einem On-Tether-Sulfoniumzentrum

Protein-Protein-Interaktionen (PPI)¹ spielen eine zentrale Rolle in der Arzneimittelforschung und -entwicklung. Die Konstruktion stabilisierter Peptide mit fester Konformation durch chemische Mittel ist eine der wichtigsten Methoden zur Entwicklung mimetischer Motive von PPI². Bisher wurden mehrere zyklische Peptide, die auf PPI abzielen, für den klinischen Einsatz entwickelt³. Die meisten Peptide sind auf eine α-Helix-Konformation beschränkt, um die Konformationsentropie zu verringern und die metabolische Stabilität, Zielbindungsaffinität und Zellpermeabilität zu verbessern ^4,5. In den letzten 2 Jahrzehnten wurden die Seitenketten von Cys ^6,7, Lysin^8,9, Tryptophan 10, Arginin 11 und Met^12,13 in unnatürliche Aminosäuren eingefügt, um das Peptid in eine zyklische Konformation zu fixieren. Solche zyklischen Peptide können auf einen einzigartigen chemischen Raum oder spezielle Stellen abzielen und dadurch eine kovalente Reaktion auslösen, um eine kovalente Protein-Peptid-Bindung^14,15,16,17 zu bilden. In einem kürzlich veröffentlichten Bericht von Yu et al. wurde ein Chloracetamid in der Domäne von Peptidliganden verankert, was eine kovalente Konjugationsreaktion mit ausgezeichneter Proteinspezifität gewährleistet¹⁸. Darüber hinaus wurden elektrophile Gefechtsköpfe wie Acrylamid und Arylsulfonylfluorid (_ArSO2F) von Walensky et ^al.19 weiter in Peptide eingebaut, um stabilisierte kovalente Peptidinhibitoren zu bilden und die Antitumorwirkung von Peptidinhibitoren zu verbessern. Daher ist es sehr wichtig, eine zusätzliche funktionelle Gruppe einzuführen, um Protein-Peptid-Liganden kovalent zu modifizieren²⁰. Diese Gruppen reagieren nicht nur mit Proteinen auf der Seitenkette, sondern stabilisieren auch die Sekundärstruktur des Peptids²¹. Die Anwendung kovalent modifizierter Proteine, die durch Peptidliganden induziert werden, ist jedoch aufgrund des komplizierten Syntheseweges und der unspezifischen Bindung der chemischen Gruppen^22,23 begrenzt. Effektive Strategien zur Synthese zyklischer Peptide sind daher dringend erforderlich.

Inspiriert von den vielfältigen Strategien der zyklischen Peptide 2,24,25,26 versucht dieses Protokoll^, eine einfache und effiziente Methode zur Stabilisierung von Peptiden zu entwickeln. Darüber hinaus stellten wir fest, dass die Seitenkettengruppe eines stabilen Peptids kovalent mit einem Zielprotein reagieren konnte, wenn es räumlich nahe an den Peptidliganden war. Der Mangel an chemisch modifiziertem Met wurde 2013 von der Deming-Gruppe durch die Entwicklung einer neuartigen Methode zur Herstellung des selektiv modifizierten Peptids Methionin²⁷ behoben. Vor diesem Hintergrund konzentrierten sich die Shi et al. auf die Entwicklung des Ringverschlusses von Seitenketten zu einem Sulfoniumsalzzentrum. Wenn sich der Peptidligand mit dem Zielprotein verbindet, reagiert die Sulfoniumsalzgruppe kovalent mit dem räumlich nahen Cys-Protein. In den letzten Jahren haben Shi et al. eine neue Methode zur Stabilisierung des zyklischen Peptids²⁸ entwickelt. Das Sulfoniumsalz auf dem cyclischen Peptid wurde durch ein Reduktionsmittel mit einer Sulfhydrylgruppe reduziert, die reversibel zu Met reduziert wurde. Die Reaktion hatte jedoch eine geringe Effizienz, was für nachfolgende biologische Anwendungsstudien schädlich war. In der aktuellen Studie wurde eine Met-Cys- und Propargybromid-Cys-Ringschlussreaktion entworfen, bei der ein einzelnes Sulfoniumsalz auf der Seitenkette des cyclischen Peptids verbleibt. Das Sulfoniumsalz fungierte als neuer Gefechtskopf, der in räumlicher Nähe kovalent mit dem Protein Cys reagierte. Kurz gesagt, ein Cys- und Met-mutiertes Peptid wurde durch intramolekulare Alkylierung zyklisiert, was zur Erzeugung eines On-Tether-Sulfoniumzentrums führte. In diesem Prozess war die Bildung einer Seitenkettenbrücke entscheidend für cyclische Peptide. Insgesamt beschreibt dieses Protokoll eine detaillierte sulfoniumbasierte Peptidcyclisierung, die unter einfachen Reaktionsbedingungen und Operationen erreicht wird. Ziel ist es, eine mögliche Methode für weitere breite biologische Anwendungen zu entwickeln.