Costruzione di peptidi ciclici utilizzando un centro di solfonio on-tether

Le interazioni proteina-proteina (PPI)¹ svolgono un ruolo fondamentale nella ricerca e nello sviluppo di farmaci. La costruzione di peptidi stabilizzati con una conformazione fissa con mezzi chimici è uno dei metodi più importanti per lo sviluppo di motivi mimetici di PPI². Ad oggi, diversi peptidi ciclici che prendono di mira i PPI sono stati sviluppati per uso clinico³. La maggior parte dei peptidi sono vincolati a una conformazione a α-elica per diminuire l’entropia conformazionale e migliorare la stabilità metabolica, l’affinità di legame del bersaglio e la permeabilità cellulare ^4,5. Negli ultimi 2 decenni, le catene laterali di Cys ^6,7, lisina^8,9, triptofano 10, arginina 11 e Met^12,13 sono state inserite in amminoacidi innaturali per fissare il peptide in una conformazione ciclica. Tali peptidi ciclici possono colpire uno spazio chimico unico o siti speciali, innescando così una reazione covalente per formare un legame covalente proteina-peptide^14,15,16,17. In un recente rapporto di Yu et al., una cloroacetammide è stata ancorata al dominio dei ligandi peptidici, garantendo una reazione di coniugazione covalente con un’eccellente specificità proteica¹⁸. Inoltre, testate elettrofile, come l’acrilammide e il fluoruro di arilsulfonile (ArSO₂F), sono state ulteriormente incorporate nei peptidi da Walensky et ^al.19 per formare inibitori covalenti peptidici stabilizzati e migliorare l’effetto antitumorale degli inibitori peptidici. Pertanto, è molto importante introdurre un ulteriore gruppo funzionale per modificare covalentemente i ligandi proteina-peptide²⁰. Questi gruppi non solo reagiscono con le proteine sulla catena laterale, ma stabilizzano anche la struttura secondaria del peptide²¹. Tuttavia, l’applicazione di proteine modificate covalentemente indotta da ligandi peptidici è limitata a causa della complicata via sintetica e del legame non specifico dei gruppi chimici^22,23. Sono quindi urgentemente necessarie strategie efficaci per la sintesi di peptidi ciclici.

Ispirato alle molteplici strategie dei peptidi ciclici 2,24,25,26^, questo protocollo tenta di sviluppare un metodo semplice ed efficace per stabilizzare i peptidi. Inoltre, abbiamo notato che il gruppo della catena laterale di un peptide stabile potrebbe reagire covalentemente con una proteina bersaglio quando era spazialmente vicino ai ligandi peptidici. La mancanza di Met chimicamente modificato è stata colmata dal gruppo Deming nel 2013 sviluppando un nuovo metodo per produrre metionina²⁷ peptidica selettivamente modificata. Sulla base di questo background, Shi et al. si sono concentrati sullo sviluppo della chiusura ad anello delle catene laterali per formare un centro di sali di sulfone. Quando il ligando peptidico si combina con la proteina bersaglio, il gruppo salino solfonico reagisce covalentemente con la proteina Cys spazialmente vicina. Negli ultimi anni, Shi et al. hanno progettato un nuovo metodo per stabilizzare il peptide ciclico²⁸. Il sale di solfonio sul peptide ciclico è stato ridotto da un agente riducente con un gruppo sulfidrilico che è stato ridotto reversibilmente a Met. Tuttavia, la reazione ha avuto una bassa efficienza, che è stata dannosa per i successivi studi di applicazione biologica. Nel presente studio, è stata progettata una reazione di chiusura dell’anello Met-Cys e propargyl bromuro-Cys, con un singolo sale di solfonio che rimane sulla catena laterale del peptide ciclico. Il sale di solfonio agiva come una nuova testata che reagiva covalentemente con la proteina Cys nelle vicinanze spaziali. In breve, un peptide mutato Cys e Met è stato ciclizzato mediante alchilazione intramolecolare, con conseguente generazione di un centro di solfonio on-tether. In questo processo, la formazione di un ponte a catena laterale era fondamentale per i peptidi ciclici. Nel complesso, questo protocollo descrive una ciclizzazione dettagliata del peptide a base di solfonio che si ottiene utilizzando semplici condizioni e operazioni di reazione. L’obiettivo è quello di sviluppare un metodo potenziale per ulteriori applicazioni biologiche di ampia portata.