ペプチド第三級アミドライブラリのスプリット·アンド·プールの合成とキャラクタリゼーション
Summary
ペプチドの第三級アミド（PTAは）が含まれるが、ペプチド、ペプトイドおよびN-メチル化ペプチドに限定されないが、ペプチドミメティックのスーパーファミリーである。ここでのPTAの1ビーズ1化合物ライブラリーを合成するためにスプリット·アンド·プールとサブモノマー戦略の両方を組み合わせた合成法を記載している。
Abstract
ペプチド模倣物は、タンパク質リガンドの大源である。これらの化合物のオリゴマー性質は、コンビナトリアルケミストリーを使用して固相に大きな合成ライブラリにアクセスすることを可能にします。ペプチド模倣の中で最もよく研究されたクラスの一つは、ペプトイドです。ペプトイドは、合成が容易であり、タンパク質分解耐性及び細胞透過性であることが示されている。過去10年間、多くの有用なタンパク質リガンドは、ペプトイドライブラリーのスクリーニングによって同定されている。しかし、ペプトイドライブラリーから同定されたリガンドのほとんどは稀な例外を除いて、高い親和性を表示しません。これは、ペプトイド分子中のキラル中心およびコンホメーションの制約の欠如に一部起因し得る。最近では、ペプチドの第三級アミド（PTAは）にアクセスするための新しい合成経路を説明した。 PTAはとしては、ペプチド、ペプトイドおよびN-メチル化ペプチドに限定されないが、ペプチド模倣体のスーパーファミリーである。 α-炭素主鎖窒素原子の両方の側鎖を有する、これらの分子の立体構造が大幅に立体障害及びアリル1,3歪みによって制約されます。 （ 図1）我々の研究は、これらのPTA分子が溶液中で高度に構造化されており、タンパク質リガンドを同定するために使用され得ることを示唆している。我々は、これらの分子は、高親和性タンパク質リガンドの将来の源となり得ると考えています。ここでは、サンプルのPTAの1ビーズ1化合物（OBOC）ライブラリを合成するスプリット·アンド·プールやサブモノマー戦略の両方のパワーを組み合わせた合成方法が記載されている。
Introduction
ペプチド模倣体は、天然ペプチドの構造を模倣する化合物である。それらは、タンパク質分解1-3に対する細胞透過性および安定性を含む天然ペプチドに関連する問題のいくつかを克服しながら生物活性を保持するように設計されている。により、これらの化合物のオリゴマー性質のために、大規模な合成ライブラリーは、容易に単量体またはサブ単量体の合成経路4-7を介してアクセスすることができます。ペプチド模倣の最も研究されたクラスの一つは、ペプトイドです。ペプトイドは、サブモノマー戦略8,9を用いて容易に合成することができるN-アルキルグリシンのオリゴマーである。多くの有用なタンパク質リガンドが正常タンパク質標的1、10月14日に対する大規模な合成ペプトイライブラリーをスクリーニングから同定されている。それにもかかわらず、トイドライブラリーから同定"ヒット"はめったにタンパク質標的1,10-14,22に対して非常に高い親和性をアーカイブしません。一ミリアンペアJORペプトイドおよび天然ペプチドとの差がペプトイドのほとんどは、一般的に起因キラル中心およびコンホメーションの制約の欠如のために二次構造を形成する能力を欠いていることである。この問題を解決するために、複数の戦略は、主に主鎖の窒素原子上に含まれる15-22側鎖の修飾に着目し、過去十年間にわたって開発された。最近、我々は、ペプチドの第三級アミド23を作成するためにペプトイド骨格に天然のアミノ酸側鎖を導入するための新規合成経路を開発した。
ペプチドの第三級アミド（PTAは）としては、ペプチド（R 2 = H）、ペプトイド（R 1 = H）とN-メチル化ペプチドに限定されないが、ペプチドミメティックのスーパーファミリーである（R 1≠Hで、R 2 = Me で ） 。 （ 図1参照）我々の合成経路上のキラリティーおよび側鎖の供給源として天然に存在するアミノ酸を使用する45、炭素、およびN-置換を提供するために、市販の第一アミン。したがって、単純なペプチド、ペプトイドまたはN-メチル化ペプチドよりも大きな化学的空間を探求することができる。円二色性スペクトルは、PTA分子が高度に溶液中で構造化されて示されている。 PTA-タンパク質複合体の一つの特徴付けは、明らかにPTAのコンホメーションの制約は、結合に必要であることを示している。最近、我々はまた、PTA分子のいくつかは、それらのペプトイドおよびペプチド対応物よりも改善された細胞透過性を有することを発見した。我々は、これらのPTAライブラリはタンパク質標的に対する高親和性リガンドの良い情報源であることができると信じています。本論文では、これらの化合物の結合と切断のためのいくつかの改良の条件に沿って細部のサンプル1ビーズ1化合物（OBOC）PTAライブラリの合成を説明します。
Protocol
Representative Results
Discussion
ペプチドの第三アミド（PTAは）ペプチド模倣オリゴマーのスーパーファミリーである。よく研究されたペプチド、ペプトイドおよびN-メチル化ペプチドに加えて、このファミリー内の化合物の大部分がすぎなかったため、一般的なN-アルキル化ペプチドをアクセスするための合成法がないために、代役のまま。ここでは、アミノ酸由来のキラルビルディングブロックとのPTAを合成する効率的な…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、貴重な援助のために博士順平森本博士トッドドーランに感謝したいと思います。この作品は、NHLBI（NO1-HV-00242）からの契約によってサポートされていました。
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 |
Referências
- 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).
