Pseudoprolin

Serin (Oxa), Treonin [Oxa(5-Me)] och cystein (THz) härledda pseudoproliner.

Pseudoprolin (även pseudoprolin , ψ-Pro) derivat är artificiellt skapade dipeptider för att minimera aggregation under Fmoc fastfassyntes av peptider .

Historia

Den kemiska syntesen av stora peptider begränsas fortfarande av problem med låg solvatisering under fastfaspeptidsyntes (SPPS) eller begränsad löslighet av helt skyddade peptidfragment: även kemoselektiva ligeringsmetoder hämmas av självassociering av oskyddade peptidblock. Belysandet av sambandet mellan föredragen konformation av en växande peptidkedja och dess fysikalisk-kemiska egenskaper avslöjar att bildning av p-ark ( beta-ark ) ofta åtföljs av betydande minskning av solvatisering och löslighet . Förutom försök att öka solvatiseringen av peptider av externa faktorer, har få försök, dvs N-substituerade Hmb- aminosyraderivat och pseudoproliner (se figuren uppe till höger) rapporterats modifiera de inneboende egenskaperna hos peptider som är ansvariga för aggregation och sekundär strukturbildning . Pseudoproliner består av serin- (Oxa) eller treonin -härledda oxazolidiner [Oxa(5-Me)] och cystein -härledda tiazolidiner (THz) med prolin -liknande ringstruktur (se överst till höger). Mutter och medarbetare har definierat oxa- och tiaprolinderivat av serin, treonin och cystein med Ser(ψPro). Thr(ψPro) respektive Cys(ψPro), där förkortningen ψPro indikerar förhållandet till prolin (med heteroatomisk ringsubstitution i position 4). Pseudoproliner med substitution i position 2 i prolinringen benämns Ser/Thr/Cys-(ψR1,R2 Pro). På grund av preferensen för en cis-amidbindning med den föregående resten av C2-substituerade pseudoproliner, resulterar deras inkorporering i en kinkkonformation av peptidryggraden, vilket förhindrar peptidaggregation, självassociation eller bildning av p- struktur .

Strategier för användning av Pseudoprolin i fastfaspeptidsyntes ( SPPS ).

Följaktligen fyller pseudoproliner två funktioner samtidigt: de tjänar (1) som tillfälligt sidokedjeskydd för Ser, Thr och Cys och (2) som solubiliserande byggstenar för att öka solvatiserings- och kopplingshastigheterna under peptidsyntes och i efterföljande kedjesammansättning . Pseudoproliner erhålls genom att reagera de fria aminosyrorna med aldehyder eller keton. Kopplingen av aminosyraderivat till en växande peptidkedja innehållande N-terminal pseudoprolin resulterar i allmänhet i låga utbyten på grund av den steriskt hindrade naturen hos oxazolidin (tiazolidin) ringsystemet och den minskade nukleofilicitet hos kväveatomen. Följaktligen är preformationen av lämpligt skyddade dipeptidderivat av typen FMOC-Xaa1-Oxa/THz-OH att föredra för användning vid peptidsyntes. Två konceptuellt olika tillvägagångssätt är möjliga för framställning av oxazolidin- och tiazolidinring-innehållande dipeptidderivat: (1) in situ acylering av Ser- eller Thr-härledda oxazolidiner eller Cys-härledda tiazolidiner med användning av sura fluorider eller N-karboxianhydrider (NCA) ; och (2) direkt infogning av oxazolidinsystemen i dipeptider (post-insertion) innehållande C-terminal Ser eller Thr. Den valda metoden beror starkt på naturen hos pseudoprolin såväl som på substituenterna vid C2 i det cykliska systemet.

Fördelar

Omvandling av pseudo-Pro (ψPro)-rester.

Pseudoproliner är ett kraftfullt verktyg för att förbättra kvaliteten på syntetiska peptider. Pseudoprolindipeptider har avsevärt ökat framgångsfrekvensen för att syntetisera både långa och svåra peptider. Pseudoprolindipeptider kan införas på samma sätt som andra aminosyraderivat . Den rutinmässiga användningen av pseudoprolin ( oxazolidin ) dipeptider i FMOC fastfas peptidsyntes (SPPS) av serin- och treonin -innehållande peptider leder till anmärkningsvärda förbättringar i kvalitet och utbyte av råprodukter och hjälper till att undvika onödig upprepad syntes av misslyckade sekvenser. Pseudoprolindipeptider har visat sig särskilt effektiva vid syntes av svårbehandlade peptider, långa peptider/små proteiner och cykliska peptider , vilket i många fall möjliggör produktion av peptider som annars inte skulle kunna tillverkas. Dessa dipeptider är extremt enkla att använda: ersätt helt enkelt en serin- eller treoninrest tillsammans med den föregående aminosyraresten i peptidsekvensen med lämplig pseudoprolindipeptid (se bilden till höger). Den nativa sekvensen regenereras vid klyvning och avskyddning.

Ansökningar

Under de senaste åren har flera peptider, såsom T-20 (även kallad DP178), Eptifibatide , Ziconotide , Pramlintide , Exenatid och Bivalirudin , godkänts av US Food and Drug Administration och finns på marknaden för användning vid behandling av olika sjukdomar. Ännu viktigare, i slutet av 2004 var mer än 600 peptider antingen under utveckling eller avancerade prekliniska faser.

Förbättringar

Schema för en del av beta-arket för RANTES -strukturen. Inringade aminosyror inkorporerades som pseudo-prolin-dipeptider.

Traditionellt har fastfassyntes förlitat sig på polystyrenbaserade hartser för syntes av alla typer av peptider. Men på grund av sin höga hydrofobicitet har dessa hartser vissa begränsningar, särskilt vid syntes av komplexa peptider, och i sådana fall visar sig polyetylenglykol (PEG)-baserade hartser ofta ge överlägsna resultat. En annan kraftfull strategi för att påskynda sammansättningen av komplexa peptider är att använda pseudoprolindipeptider. Dessa derivat stör interaktionerna mellan kedjor som vanligtvis är orsaken till dåliga kopplingsutbyten i aggregerade sekvenser. En stor arsenal av kemiska verktyg finns nu tillgängliga för syntes av nästan alla peptider upp till 40 aminosyrarester . Emellertid är flera små peptider och många stora peptider och/eller proteiner fortfarande otillgängliga med klassiska metoder.

Sammansättning av ett polyetylenglykol (PEG)-baserat harts.

publicerades en effektiv stegvis fastfassyntes av RANTES (24-91) . RANTES är en viktig HIV-suppressiv faktor som produceras av CD8+ T-celler. Serinproteaset CD26/dipeptidyl-peptidas IV (CD26/DPP IV) inducerar en NH2-terminal trunkering från RANTES (1-91) till RANTES(24-91), vilket hämmar infektionen av monocyter av en M-tropisk HIV -1 stam De 68 aminosyrorna i RANTES(24-91) har en hög benägenhet att aggregera. Metoden kombinerar fördelarna med det PEG-baserade ChemMatrix-hartset och pseudoprolindipeptider.

Se även

  1. ^ Mutter, M., Vuilleumier, S., Angew. Chem., (1989) 101, sid. 551; Angew. Chem. Int. Ed. Engl., (1989) 28, sid. 535
  2. ^ Toniolo. C, Bonora. GM, Multer. M., Pillai. VNR, Makromol. Chem. (1981) 182. s. 1997
  3. ^ Mumla. M., Pillai. VNR, Anzinger. H., Bayer, E., Toniolo, C, In Peptides (1980) Brunfeldt. K. Ed., Scriptor: Köpenhamn. (1981) sid. 660
  4. ^ Johnson, T., Quibell. M., Sheppard, RC, J. Pept. Sci. (1995) 1. s.11
  5. ^ Wöhr. T., Wahl. E., Nefzi. A., Rohwedder. S., Sato. T., Sun, X., Mutter. M . J. Am. Chem. Soc. (1996) 118, sid. 9218
  6. ^ Dumy, P., Keller. M., Ryan, DE, Rohwedder.B., Wöhr. T., Muller, MJ Am. Chem. Soc., (1997) 119. s. 918
  7. ^ Keller, M., Sager. C, Dumy, P., Schutkowski. M., Fischer. GS, Mutter. M., J. Am. Chem. Soc. (1998) 120, sid. 2714
  8. ^ Mutter, M., Nafzi. A., Sato. T., Sun, X., Wahl. E, Wöhr,T. Peplide Res. (1995) 8. 145.
  9. ^ Nefzi. A., Schenk K., Mutter. M . Protein Pept Lett. (1994) 1, sid.66
  10. ^ Fülop F., Mattinen J., Pihlaja K., Tetrahedron (1990) 46, s.6545
  11. ^ Kallen RG., J. Am. Chem. Soc., (1971) 93, sid. 6236
  12. ^ P. White, et al. (2004) J. Pept. Sci. 10, 18
  13. ^ Balbach J, Schmid FX. (2000). Prolinisomerisering och dess katalys vid proteinveckning. I Mechanisms of Protein Folding 2nd ed. Redaktör RH Pain. Oxford University Press.
  14. ^ T. Haack & M. Mutter (1992) Tetrahedron Lett. 33, 1589
  15. ^ WRSampson, et al. (1999) J. Pept. Sci. 5, 403
  16. ^ P. White, et al. (2003) Biopolymers, 71, 338.P156
  17. ^ Kilby, JM, et al., Nat. Med. (1991) 4:1302-1307
  18. ^ Wild, CT, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1994) 91:9770-9774
  19. ^ Derdeyn, CA, et al., J. Virol. (2000) 74:8358-8367
  20. ^ Marx, V. Chem Eng News 2005, 83, 17-24
  21. ^ Cocchi F. et al., Science 270:1811–1815, 1995
  22. ^ Proost P. et al., J Biol Chem, Vol. 273, Issue 13, 7222-7227, 1998
  23. ^ Nardesse, V.; Longhi, R. Nat Struct Biol 2001, 8, 611-615.
  24. ^ Fayna García-Martín et al., Biopolymers (Pept Sci) 84: 566-575, 2006
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pseudoproline&oldid=1029095174 "