Häftad peptid
En häftad peptid är en kort peptid , typiskt i en alfa-spiralformad konformation, som begränsas av ett syntetiskt stag ("häftklammer"). Stapeln bildas av en kovalent koppling mellan två aminosyrasidokedjor , vilket bildar en peptidmakrocykel. Staples, generellt sett, hänvisar till en kovalent koppling av två tidigare oberoende enheter. Peptider med flera tandemhäftklamrar kallas ibland för sydda peptider . Bland andra tillämpningar används peptidhäftning särskilt för att förbättra den farmakologiska prestandan hos peptider.
Introduktion
De två primära klasserna av läkemedel är små molekyler och proteinläkemedel . Utformningen av småmolekylära hämmare av protein-proteininteraktioner har hindrats av frågor som den allmänna bristen på småmolekylära utgångspunkter för läkemedelsdesign, gränssnittets typiska planhet, svårigheten att skilja verklig från artefaktuell bindning och storleken och karaktären hos typiska bibliotek med små molekyler. Samtidigt försvåras proteinläkemedlen som saknar dessa problem av ett annat problem, dålig cellpenetration på grund av en otillräcklig förmåga att diffundera över cellmembranet . Dessutom utsätts protein och peptider ofta för proteolytisk nedbrytning om de kommer in i cellen. Dessutom kan små peptider (såsom enkla alfa-helixer eller α-Helices ) förlora helicitet i lösning på grund av entropiska faktorer, vilket minskar bindningsaffiniteten .
α-Helices är den vanligaste sekundära proteinstrukturen och spelar en nyckelroll i att förmedla många protein-protein-interaktioner (PPI) genom att fungera som igenkänningsmotiv. PPI: er är ofta felreglerade i sjukdomar, ger den långsiktiga drivkraften att skapa alfa-spiralformade peptider för att hämma sjukdomstillstånd PPI för kliniska tillämpningar, såväl som för grundläggande vetenskapliga tillämpningar. Att introducera ett syntetiskt stag (häftklammer) hjälper till att låsa en peptid i en specifik konformation, vilket minskar konformationell entropi . Detta tillvägagångssätt kan öka målaffiniteten, öka cellpenetrationen och skydda mot proteolytisk nedbrytning. Olika strategier har använts för att begränsa a-helixar, inklusive de icke-kovalenta och kovalenta stabiliseringsteknikerna; den kovalenta länken helt och hållet kolväte, kallad en peptidstapel, har emellertid visat sig ha förbättrad stabilitet och cellpenetrerbarhet, vilket gör denna stabiliseringsstrategi särskilt relevant för kliniska tillämpningar.
Uppfinning
Häftklamrar syntetiserade med ringslutande metates (RCM) är vanliga. Denna variation av olefinmetates och dess tillämpning på häftade peptider utvecklades av nobelpristagaren Robert H. Grubbs och Helen Blackwell i slutet av 1990-talet, som använde Grubbs-katalysatorn för att tvärbinda O -allylserinrester i en kovalent bindning. År 2000 Gregory Verdine och kollegor den första syntesen av en helt kolväte-tvärbindning för peptid-α-helixstabilisering, som kombinerar principerna för RCM med α,α-disubstitution av aminosyrans kirala kol och peptidsyntes på harts. I samarbete med Edward Taylor från Princeton University, visade Loren Walensky, som då var post-doc i Verdines labb, därefter att häftning av BH3-peptider gjorde det möjligt för de syntetiska peptiderna att behålla sin α-spiralformade konformation, vilket ytterligare visade att dessa peptider togs upp av cancerceller och band deras fysiologiska BCL-2-familjemål, vilket korrelerade med induktionen av celldöd. Walensky upptäckte att peptiderna övergick problemet med membrandiffusion genom att korsa membranet genom aktivt endosomalt upptag, vilket deponerade peptiderna inuti cellen. Sedan detta första principbevis har peptidhäftningsteknologi tillämpats på många peptidmallar, vilket möjliggör studier av många andra PPI: er med häftade peptider inklusive cancermål såsom p53, MCL-1 BH3 och PUMA BH3, såväl som andra terapeutiska mål allt från infektionssjukdomar till ämnesomsättning.
Klinisk tillämpning
År 2013 slutförde Aileron Therapeutics, som grundades av Verdine, Walensky och Taylor, den första kliniska prövningen med häftade peptider med deras tillväxthormonfrisättande hormonagonist ALRN -5281. Från och med 2019 utvecklar Aileron Therapeutics en annan kandidat, ALRN-6924, i en fas 2a-studie som utvärderar kombinationen av ALRN-6924 och Pfizers palbociclib för behandling av patienter med MDM2-förstärkta cancerformer, och en fas 1b/2 klinisk prövning att utvärdera ALRN-6924 som ett myelokonserverande medel för att skydda mot kemoterapi-inducerade toxiciteter.