Split-ve-havuz Sentezi ve Peptit Tersiyer Amid Kütüphanesi Karakterizasyonu
Summary
Peptid üçüncül amidler (PTAs) gibi peptitler, peptoidler ve N-metillenmiş peptidlere sınırlı değildir peptidomimetik bir süper ailesidir. Burada PTA bir tek tane tek bileşik kütüphanesi sentezlenmesi için iki-ve-havuz ve alt monomer stratejileri hem de birleştiren bir sentetik yöntem açıklanmaktadır.
Abstract
Peptidomimetics protein ligandların büyük kaynaklarıdır. Bu bileşiklerin yapısı oligomerik kombinasyon kimyası kullanılarak katı faz üzerinde büyük bir sentetik kütüphaneler erişim sağlamaktadır. Peptidomimetiklerin en iyi okudu sınıflardan biri peptoidler olduğunu. Peptoidler sentez kolaydır ve proteolize dirençli ve hücre-geçirgen olduğu gösterilmiştir. Geçtiğimiz on yıl içinde, birçok yararlı protein ligandlar peptoit kütüphanelerin tarama yoluyla tespit edilmiştir. Bununla birlikte, peptoid kütüphanelerden tespit ligandların en nadir istisnalar dışında, yüksek afinite gösteren yoktur. Bu peptoid moleküllerin şiral merkezleri ve yapısal kısıtlamalar eksikliği, kısmen, bağlı olabilir. Son zamanlarda, biz peptid üçüncül amidler (PTAs) erişmek için yeni bir sentetik rota nitelendirdi. PTAs arasında, ancak peptidler, peptoidler ve N-metillenmiş peptidlere sınırlı değildir peptidomimetik bir süper ailesidir. Α-karbon ve nitrojen atomları ana zincir her iki yan zincirleri ile,Bu moleküllerin yapı büyük ölçüde sterik engel ve Alilik 1,3 zorlanma tarafından kısıtlanır. (Şekil 1) Bu çalışma, bu moleküllerin yüksek PTA çözeltisi içinde yapılandırılmıştır ve protein ligandları belirlemek için kullanılabileceğini göstermektedir. Biz, bu moleküllerin yüksek afiniteli bir protein ligandlan, gelecekteki bir kaynak olabilir inanıyoruz. Burada bir örnek PTA bir boncuk bir-bileşik (OBOC) kitaplığı sentezlemek için iki-ve-havuzu ve alt monomer stratejilerinin her ikisi de gücünü birleştirerek sentetik yöntem açıklanmaktadır.
Introduction
Peptidomimetikler, doğal peptidlerin yapısını taklit eden bileşiklerdir. Bunlar, proteoliz 1-3 karşı hücre geçirgenliği ve stabilitesi de dahil olmak üzere, doğal peptidler ile ilişkili problemlerin bazılarının üstesinden ise biyoaktiviyeyi korumak için tasarlanmıştır. Nedeniyle bu bileşiklerin oligomerik doğası, geniş sentetik kütüphaneler kolayca monomerik ya da alt-tek moleküllü sentetik yollar 4-7 üzerinden erişilebilir. Peptidomimetiklerin en çok çalışılan sınıflardan biri peptoidler olduğunu. Peptoidler bir alt monomer strateji 8, 9 ile kolayca sentezlenebilir N-alkillenmiş glisin oligomerleridir. Birçok yararlı protein ligandlan başarılı bir şekilde protein hedefleri 1, 10-14 karşı geniş sentetik peptoid kütüphanelerinin taranması ikinci tespit edilmiştir. Bununla birlikte, peptoit kütüphanelerden tanımlanan "hit" nadiren protein hedefleri 1,10-14,22 karşı çok yüksek bir yakınlık arşiv. Bir mamajör peptoidler ve doğal peptidler arasındaki fark peptoidler en kaynaklanmaktadır şiral merkezleri ve yapısal kısıtlamalar olmadığı için sekonder yapı oluşturmak üzere yeteneğinden yoksun olmasıdır. Bu sorunu çözmek amacıyla, birden çok stratejileri büyük ölçüde ana zincir nitrojen atomu 15-22 üzerinde yer alan yan zincirlerinin modifikasyonu odaklanarak, son on yıl içinde geliştirilmiştir. Son zamanlarda, peptid üçüncül amidler 23 oluşturmak için bir peptoid omurgası üzerine doğal bir amino asit yan zincirlerine katılması için bir yeni bir sentetik yol geliştirdik.
Peptid üçüncül amidler (PTAs) kapsamaktadır fakat peptidler (R 2 = H), peptoidler (R1 = H) ve N-metillenmiş peptidlere sınırlı değildir peptidomimetik bir süper ailesidir (R1 ≠ H, R2 = Me) . Bizim sentetik yol doğal olarak üzerinde kiralliği ve yan zincirlerinin kaynağı olarak oluşmayan amino asitler uygulama (Bakınız Şekil 1)45,-C-ve N-yer değiştirmeli sağlamak için ticari olarak temin edilebilen birincil aminlerdir. Bu nedenle, basit peptitler, peptoidler veya N-metillenmiş peptidlerin daha büyük bir kimyasal boşluk keşfedilebilir. Dairesel çift taraflı spektra PTA bu moleküllerin yüksek çözelti içinde yapılandırılmıştır göstermiştir. PTA-protein komplekslerinden biri karakterizasyonu açıkça PTA yapısal kısıtlamalar bağlanma için gerekli olduğunu göstermektedir. Son zamanlarda, daha da PTA moleküllerin bazıları peptoid ve peptit göre daha gelişmiş hücre geçirgenliğini sahip olduğunu keşfettiler. Biz bu PTA kütüphaneler protein hedefleri için yüksek afinite ligandları iyi bir kaynak olabilir inanıyoruz. Bu çalışmada, bir numunenin, bu bileşiklerin bağlanması ve ayrılması için bazı gelişmiş koşulları ile birlikte ayrıntılı olarak bir boncuk bir-bileşik (OBOC) PTA kütüphane sentezini tartışılacaktır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Peptid üçüncül amidler (PTAs) peptidomimetik oligomerlerin bir süper ailesidir. Iyi çalışılmış peptitler, peptoidler ve N-metillenmiş peptitlerin yanı sıra, bu aile içinde bileşiklerin büyük bir kısmı büyük oranda nedeniyle genel olarak N-alkile peptidler ulaşmak için sentetik yöntemin eksikliği, ilgili yeterli kalmaktadır. Burada amino asitlerden türetilen kapsamındaki şiral yapı birimleri ile PTA sentezlenmesi için etkili bir yöntem tarif eder. Daha önce, PTA moleküllerin 23</su…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar değerli yardım için Dr Jumpei Morimoto ve Dr Todd Doran teşekkür etmek istiyorum. Bu çalışma enstitünün (No1-YG-00242) bir sözleşme ile desteklenmiştir.
Materials
| 2,4,6 trimethylpyridine | ACROS | 161950010 | CAS:108-75-8 |
| 2-morpholinoethanamine | Sigma-Aldrich | 06680 | CAS:2038-03-1 |
| 48% HBr Water solution | ALFA AESAR | AA14036AT | CAS:10035-10-6 |
| Acetaldehyde | Sigma-Aldrich | 402788 | CAS:75-07-0 |
| Acetonitrile | Fisher | SR015AA-19PS | CAS:75-05-8 |
| Anhydrous Tetrahydrofuran (THF) | EMD | EM-TX0277-6 | CAS:109-99-9 |
| Benzylamine | Sigma-Aldrich | 185701 | CAS:100-46-9 |
| bis(trichloromethyl) carbonate (BTC) | ACROS | 258950050 | CAS:32315-10-9 |
| Bromoacetic acid | ACROS | 106570010 | CAS:79-08-3 |
| Chloranil | Sigma-Aldrich | 23290 | CAS:118-75-2 |
| Cyclohexanemethylamine | Sigma-Aldrich | 101842 | CAS:3218-02-8 |
| D2O | Cambridge Isotope | DLM-4-99.8-1000 | CAS:7789-20-0 |
| D-alanine | Anaspec | 61387-100 | CAS:338-69-2 |
| Dichloromethane (DCM) | Fisher | BJ-NS300-20 | CAS:75-09-2 |
| Dimethylformamide (DMF) | Fisher | BJ-076-4 | CAS:68-12-2 |
| Ethylene glycol | Oakwood | 44710 | CAS:107-21-1 |
| Isopentylamine | Sigma-Aldrich | W321907 | CAS:107-85-7 |
| KBr | ACROS | 424070025 | CAS:7758-02-3 |
| L-alanine | Anaspec | 61385-100 | CAS:56-41-7 |
| 3-Methoxypropylamine | Sigma-Aldrich | M25007 | CAS:5332-73-0 |
| 2-Methoxyethylamine | Sigma-Aldrich | 143693 | CAS:109-85-3 |
| N-(3-Aminopropyl)-2-pyrrolidinone | Sigma-Aldrich | 136565 | CAS:7663-77-6 |
| N,N'-Diisopropylcarbodiimide (DIC) | ACROS | 115211000 | CAS:693-13-0 |
| N,N-Diisopropylethylamine (DIPEA) | Sigma-Aldrich | D125806 | CAS:7087-68-5 |
| NaNO2 | ACROS | 424340010 | CAS:7631-99-4 |
| NAOD 40% solution in water | ACROS | 200058-506 | CAS:7732-18-5 |
| Piperidine | ALFA AESAR | A12442-AE | CAS:110-89-4 |
| Piperonylamine | Sigma-Aldrich | P49503 | CAS:2620-50-0 |
| Propylamine | Sigma-Aldrich | 240958 | CAS:107-10-8 |
| Trifluoroacetic acid | Sigma-Aldrich | 299537 | CAS:76-05-1 |
| α-Cyano-4-hydroxycinnamic acid | Sigma-Aldrich | 39468 | CAS:28166-41-8 |
| α-ketoglutarate | ALFA AESAR | AAA10256-22 | CAS:328-50-7 |
| Tentagel Resin with RINK linker | Rapp-Polymere | S30023 | |
| Alanine transaminase | Roche | 10105589001 | AKA: Glutamate-Pyruvate Transaminase (GPT) |
| Incubator | New Brunswick Scientific | Innova44 | |
| NMR | Bruker | 400MHz | |
| MALDI mass spectrometer | Applied Biosystems | 4800 MALDI-TOF/TOF | |
| Lyophilizer | SP Scientific | VirTis benchtop K | |
| Syringe reactor | INTAVIS | Reaction Column | 3ml, 5ml, 10ml, 20ml |
| Vacuum manifold | Promega | A7231 | Vac-Man |
References
- Xiao, X., Yu, P., Lim, H. -. S., Sikder, D., Kodadek, T. Design and Synthesis of a Cell-Permeable Synthetic Transcription Factor Mimic. Journal of Combinatorial Chemistry. 9, 592-600 (2007).
- Miller, S. M., et al. Proteolytic Studies of Homologous Peptide and N-Substituted Glycine Peptoid Oligomers. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 4, 2657-2662 (1994).
- Grauer, A., Konig, B. Peptidomimetics – A Versatile Route to Biologically Active Compounds. European Journal of Organic Chemistry. 30, 5099-5111 (2009).
- Zuckermann, R. N., Kerr, J. M., Kent, S. B. H., Moos, W. H. Efficient method for the preparation of peptoids [oligo(N-substituted glycines)] by submonomer solid-phase synthesis. Journal of the American Chemical Society. 114, 10646-10647 (1992).
- Figliozzi, G. M., Goldsmith, R., Ng, S. C., Banville, S. C., Zuckermann, R. N. Synthesis of N-substituted glycine peptoid libraries. Methods in Enzymology. 267, 437-447 (1996).
- Seebach, D., et al. beta-peptides: Synthesis by Arndt-Eistert homologation with concomitant peptide coupling. Structure determination by NMR and CD spectroscopy and by X-ray crystallography. Helical secondary structure of a beta-hexapeptide in solution and its stability towards pepsin. Helv Chim Acta. 79, 913-941 (1996).
- Lam, K. S., et al. A New Type of Synthetic Peptide Library for Identifying Ligand-Binding Activity. Nature. 354, 82-84 (1991).
- Simon, R. J., et al. Peptoids – a Modular Approach to Drug Discovery. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 89, 9367-9371 (1992).
- Burkoth, T. S., et al. Toward the synthesis of artificial proteins: the discovery of an amphiphilic helical peptoid assembly. Chem Biol. 9, 647-654 (2002).
- Alluri, P. G., Reddy, M. M., Bachhawat-Sikder, K., Olivos, H. J., Kodadek, T. Isolation of protein ligands from large peptoid libraries. Journal of the American Chemical Society. 125, 13995-14004 (2003).
- Lim, H. S., Archer, C. T., Kodadek, T. Identification of a peptoid inhibitor of the proteasome 19S regulatory particle. Journal of the American Chemical Society. 129, 7750-7751 (2007).
- Wrenn, S. J., Weisinger, R. M., Halpin, D. R., Harbury, P. B. Synthetic ligands discovered by in vitro selection. Journal of the American Chemical Society. 129, 13137-13143 (2007).
- Aina, O. H., Marik, J., Liu, R. W., Lau, D. H., Lam, K. S. Identification of novel targeting peptides for human ovarian cancer cells using "one-bead one-compound" combinatorial libraries. Mol Cancer Ther. 4, 806-813 (2005).
- Udugamasooriya, D. G., Dineen, S. P., Brekken, R. A., Kodadek, T. A Peptoid “Antibody Surrogate” That Antagonizes VEGF Receptor 2 Activity. Journal of the American Chemical Society. 130, 5744-5752 (2008).
- Shah, N. H., et al. Oligo( N-aryl glycines): A New Twist on Structured Peptoids. Journal of the American Chemical Society. 130, 16622-16632 (2008).
- Chongsiriwatana, N. P., et al. Peptoids that mimic the structure, function, and mechanism of helical antimicrobial peptides. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105, 2794-2799 (2008).
- Paul, B., et al. N-Naphthyl Peptoid Foldamers Exhibiting Atropisomerism. Organic Letters. 14, 926-929 (2012).
- Crapster, J. A., Guzei, I. A., Blackwell, H. E. A peptoid ribbon secondary structure. Angewandte Chemie. 52, 5079-5084 (2013).
- Gorske, B. C., Stringer, J. R., Bastian, B. L., Fowler, S. A., Blackwell, H. E. New strategies for the design of folded peptoids revealed by a survey of noncovalent interactions in model systems. J Am Chem Soc. 131, 16555-16567 (2009).
- Stringer, J. R., Crapster, J. A., Guzei, I. A., Blackwell, H. E. Extraordinarily robust polyproline type I peptoid helices generated via the incorporation of alpha-chiral aromatic N-1-naphthylethyl side chains. J Am Chem Soc. 133, 15559-15567 (2011).
- Huang, K., et al. A threaded loop conformation adopted by a family of peptoid nonamers. Journal of the American Chemical Society. 128, 1733-1738 (2006).
- Lee, J. H., Kim, H. S., Lim, H. S. Design and Facile Solid-Phase Synthesis of Conformationally Constrained Bicyclic Peptoids. Organic Letters. 13, 5012-5015 (2011).
- Gao, Y., Kodadek, T. Synthesis and Screening of Stereochemically Diverse Combinatorial Libraries of Peptide Tertiary Amides. Chem Biol. 20, 360-369 (2013).
- Urban, J., Vaisar, T., Shen, R., Lee, M. S. Lability of N-alkylated peptides towards TFA cleavage. Int J Pept Protein Res. 47, 182-189 (1996).
- Rzuczek, S. G., Gao, Y., Tang, Z., Thornton, C. A., Kodadek, T., Disney, M. D. Features of Modularly Assembled Compounds That Impart Bioactivity Against an RNA Target. ACS Chemical Biology. 8 (10), 2312-2321 (2013).
- Thern, B., Rudolph, J., Jung, G. Triphosgene as highly efficient reagent for the solid-phase coupling of N-alkylated amino acids—total synthesis of cyclosporin O. Tetrahedron Letters. 43, 5013-5016 (2002).
- Sleebs, M. M., Scanlon, D., Karas, J., Maharani, R., Hughes, A. B. Total Synthesis of the Antifungal Depsipeptide Petriellin A. J Org Chem. 76, 6686-6693 (2011).
- Vaisar, T., Urban, J. Gas-phase fragmentation of protonated mono-N-methylated peptides. Analogy with solution-phase acid-catalyzed hydrolysis. Journal of Mass Spectrometry. 33, 505-524 (1998).
- Creighton, C. J., Romoff, T. T., Bu, J. H., Goodman, M. Mechanistic studies of an unusual amide bond scission. Journal of the American Chemical Society. 121, 6786-6791 (1999).
- Sewald, N., Sewald, N. Efficient, racemization-free peptide coupling of N-alkyl amino acids by using amino acid chlorides generated in situ–total syntheses of the cyclopeptides cyclosporin O and omphalotin A. Angewandte Chemie (International ed. in English). 41, 4661-4663 (2002).
- Astle, J. M., et al. Seamless Bead to Microarray Screening: Rapid Identification of the Highest Affinity Protein Ligands from Large Combinatorial Libraries. Chem Biol. 17, 38-45 (2010).
- Strohalm, M., Kavan, D., Novak, P., Volny, M., Havlicek, V. mMass 3: a cross-platform software environment for precise analysis of mass spectrometric data. Anal Chem. 82, 4648-4651 (2010).
