В этом протоколе представлен синтез циклических пептидов путем бисалкилирования между цистеином и метионином и легкой тиол-инной реакции, вызванной центром пропаргилсульфония.
Методическая статья
* These authors contributed equally
В этом протоколе представлен синтез циклических пептидов путем бисалкилирования между цистеином и метионином и легкой тиол-инной реакции, вызванной центром пропаргилсульфония.
В последние годы циклические пептиды привлекают все большее внимание в области открытия лекарств благодаря своей отличной биологической активности, и, как следствие, в настоящее время они используются клинически. Поэтому крайне важно искать эффективные стратегии синтеза циклических пептидов для содействия их применению в области открытия лекарств. В данной работе представлен подробный протокол эффективного синтеза циклических пептидов с использованием смоляного или внутримолекулярного (межмолекулярного) бисалкилирования. Используя этот протокол, линейные пептиды синтезировали с использованием синтеза твердофазных пептидов с цистеином (Cys) и метионином (Met), соединенными одновременно на смоле. Кроме того, циклические пептиды синтезировали путем бисалкилирования между Met и Cys с использованием перестраиваемого троса и сульфония на тросе. Весь синтетический путь можно разделить на три основных процесса: депротекция Cys на смоле, соединение линкера и циклизация между Cys и Met в растворе расщепления трифторуксусной кислоты (TFA). Кроме того, вдохновленная реакционной способностью сульфония центра, пропаргильная группа была присоединена к Met, чтобы вызвать добавление тиол-айна и сформировать циклический пептид. После этого сырые пептиды сушили и растворяли в ацетонитриле, отделяли, а затем очищали высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ). Молекулярная масса циклического пептида была подтверждена жидкостной хроматографией-масс-спектрометрией (LC-MS), а стабильность комбинации циклического пептида с восстановителем дополнительно подтверждена с помощью ВЭЖХ. Кроме того, химический сдвиг в циклическом пептиде анализировали по спектрам ядерного магнитного резонанса 1H (1H ЯМР). В целом, этот протокол был направлен на создание эффективной стратегии синтеза циклических пептидов.
Белково-белковые взаимодействия (ИПП)1 играют ключевую роль в исследованиях и разработках лекарственных средств. Построение стабилизированных пептидов с фиксированной конформацией химическим путем является одним из важнейших методов разработки миметических мотивов ИПП2. На сегодняшний день несколько циклических пептидов, нацеленных на ИПП, были разработаны для клинического применения3. Большинство пептидов ограничены конформацией α спирали, чтобы уменьшить конформационную энтропию и улучшить метаболическую стабильность, сродство связывания целей и проницаемость клеток 4,5. За последние 2 десятилетия боковые цепи Cys 6,7, лизина 8,9, триптофана10, аргинина11 и Met 12,13 были вставлены в неестественные аминокислоты, чтобы зафиксировать пептид в циклической конформации. Такие циклические пептиды могут нацеливаться на уникальное химическое пространство или специальные участки, тем самым запуская ковалентную реакцию с образованием белка-пептидного ковалентного связывания 14,15,16,17. В недавнем докладе Yu et al. хлорацетамид был закреплен на домене пептидных лигандов, обеспечивая реакцию ковалентной конъюгации с отличной специфичностью белка18. Кроме того, электрофильные боеголовки, такие как акриламид и арилсульфонилфторид (ArSO2F), были дополнительно включены в пептиды Валенским и др.19 для формирования стабилизированных пептидных ковалентных ингибиторов и улучшения противоопухолевого действия пептидных ингибиторов. Поэтому очень важно ввести дополнительную функциональную группу, чтобы ковалентно модифицировать белково-пептидные лиганды20. Эти группы не только вступают в реакцию с белками на боковой цепи, но и стабилизируют вторичную структуру пептида21. Однако применение ковалентно модифицированных белков, индуцированных пептидными лигандами, ограничено из-за сложного синтетического пути и неспецифического связывания химических групп22,23. Поэтому срочно необходимы эффективные стратегии синтеза циклических пептидов.
Вдохновленный разнообразными стратегиями циклических пептидов 2,24,25,26, этот протокол пытается разработать простой и эффективный метод стабилизации пептидов. Кроме того, мы отметили, что группа боковых цепей стабильного пептида может ковалентно реагировать с белком-мишенью, когда он находится пространственно близко к пептидным лигандам. Отсутствие химически модифицированного Met было восполнено группой Деминга в 2013 году путем разработки нового метода получения селективно модифицированного пептида метионина27. Основываясь на этом фоне, Shi et al. сосредоточились на разработке кольцевого замыкания боковых цепей с образованием центра соли сульфония. Когда пептидный лиганд соединяется с целевым белком, группа солей сульфония реагирует ковалентно с пространственно близким белком Cys. В последние годы Shi et al. разработали новый метод стабилизации циклического пептида28. Соль сульфония на циклическом пептиде восстанавливали восстановителем с сульфгидрильной группой, которая обратимо восстанавливалась до Met. Однако реакция имела низкую эффективность, что было вредно для последующих исследований биологического применения. В текущем исследовании была разработана реакция закрытия кольца Met-Cys и пропаргилбромид-Cys, при этом одна соль сульфония осталась на боковой цепи циклического пептида. Соль сульфония действовала как новая боеголовка, которая ковалентно реагировала с белком Cys при пространственной близости. Вкратце, мутировавший пептид Cys and Met был циклизирован внутримолекулярным алкилированием, что привело к образованию центра сульфония на тросе. В этом процессе формирование бокового цепного моста имело решающее значение для циклических пептидов. В целом, этот протокол описывает подробную циклизацию пептидов на основе сульфония, которая достигается с использованием простых условий реакции и операций. Цель состоит в том, чтобы разработать потенциальный метод для дальнейшего широкого биологического применения.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Подготовка оборудования
ВНИМАНИЕ: Морфолин, N,N-диметилформамид (DMF), дихлорметан (DCM), N,N-диизопропилэтиламин (DIPEA), TFA, морфолин, пиперидин, диэтиловый эфир и метанол являются токсичными, летучими и коррозионными. Эти реагенты могут нанести вред человеческому организму при вдыхании, проглатывании или контакте с кожей. Для всех химических экспериментов используйте защитное снаряжение, включая одноразовые перчатки, экспериментальные пальто и защитные очки.
2. Подготовка смолы
ПРИМЕЧАНИЕ: Выберите количество загруженной смолы в соответствии с длиной пептида связи.
3. N-терминал fmoc дезащита
ПРИМЕЧАНИЕ: Депротекция морфолином требует 30 мин, а депротекция пиперидином занимает 5 мин.
4. Соединение линейного пептида (рисунок 2)
ПРИМЕЧАНИЕ: Когда синтетические пептидные последовательности содержат две или более повторяющихся единиц, процедуру соединения можно непосредственно проводить путем выбора типа аминокислоты, такой как Fmoc-AA-OH или Fmoc-AAA-OH, и так далее. Некоторые специальные аминокислоты со стериновой помехой и пептиды с более длинными аминокислотными последовательностями необходимы для правильного продления времени реакции для соединения.
5. Бисалкилирование между Met и Cys (рисунок 3)
6. Циклизация соли пропаргилсульфония (рисунок 4)
7. Очистка циклических пептидов
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все линейные пептиды синтезировали на ринк-амидной смоле MBHA стандартным ручным твердофазным синтезом Fmoc. Была построена модель циклического гексапептида (Ac (цикло-I)-WMAAAC-NH2), как описано на рисунке 5А. Примечательно, что новый хиральный центр на тросе был сгенерирован при алкилировании Met, причем два эпимера циклического пептида (Ia, Ib) были подтверждены обратнофазной ВЭЖХ. Далее конверсию и соотношение эпимеров определяли с помощью интеграции обратнофазных ВЭЖХ. Циклич...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Синтетический подход, описанный в данной работе, обеспечивает способ синтеза циклических пептидов с использованием Cys и Met в пептидной последовательности, в котором основные линейные пептиды конструируются обычными твердофазными методами синтеза пептидов. Для бисалкилирования циклических пептидов между Cys и Met весь синтетический путь можно разделить на три основных процесса: депротекция Cys на смоле, соединение линкера и циклизация между Cys и Met в растворе расщепления трифторуксусной кислоты. Примечательно, что уда...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Мы выражаем финансовую поддержку со стороны Национальной ключевой программы исследований и разработок Китая (2021YFC2103900); гранты Фонда естественных наук Китая (21778009 и 21977010); Фонд естественных наук провинции Гуандун (2022A1515010996 и 2020A1515010521): Комитет по инновациям в области науки и техники Шэньчжэня (RCJC20200714114433053, JCYJ201805081522131455 и JCYJ20200109140406047); и грант Шэньчжэньско-Гонконгского института науки о мозге-Шэньчжэньские институты фундаментальных исследований (2019SHIBS0004). Авторы признают поддержку журнала от Chemical Science, Королевского химического общества для ссылки 30 и The Journal of Organic Chemistry, Американского химического общества, для ссылки 31.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 1,3-бис(бромметил)-бензол | Энергия | D0215 | |
| 1,3-диметилбарбитуровая кислота | Энергия A46873 | ||
| 1H ЯМР и HSQC | Bruker | AVANCE-III 400 | |
| 1-гидроксибензотриазола гидрат | Энергия | E020543 | |
| 2-(7-азабензотриазол-1-ил)-N,N,N',N'-тетраметилурония гексафторфосфат (HATU) | Энергия | A1797 | |
| 2-меркаптопиридина | Энергия Y31130 | ||
| 6-аминокапроновая кислота | Энергия | A010678 | |
| Уксусный ангидрид | Энергия | A01021454 | |
| Ацетонитрил | Олдрич | 9758 | |
| Карбонат аммония | Энергия | 12980 | |
| Дихлорметан (DCM) | Энергия | W330229 | |
| Цифровое отопление Охлаждение Сухая ванна | Thermo Scientific | 88880029 | |
| Диизопропилэтиламин (DIPEA) | Энергия | W320014 | |
| Диметилформамид (DMF) | Энергия | B020051 | |
| Дитиотреитол | Энергия | A10027 | |
| Электроспрей ионизационная масса | SHIMADZU2020 | LC-MS2020 | |
| fmoc-Ala-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R30101 | |
| Fmoc-Arg(pbf)-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R30201 | |
| Fmoc-Cys(Trt)-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R30501 | |
| fmoc-Gln(Trt)-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R30601 | |
| Fmoc-Glu(OtBu)-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R30701 | |
| fmoc-his(boc)-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R30902 | |
| fmoc-ile-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R31001 | |
| fmoc-lys(Boc)-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R31201 | |
| fmoc-met-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R31301 | |
| Fmoc-Pro-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R31501 | |
| Fmoc-Ser(tBu)-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R31601 | |
| Fmoc-Thr(tBu)-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R31701 | |
| Fmoc-Trp(Boc)-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R31801 | |
| Fmoc-Tyr(tBu)-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R31901 | |
| Fmoc-Val-OH | Nanjing Peptide Biotech Ltd | R32001 | |
| Энергия муравьиной кислоты | W810042 | ||
| высокоэффективная жидкость<бр/> хроматография | SHIMADZU | LC-2030 | |
| Метанол | Олдрич | 9758 | |
| Морфолин | Олдрич | M109062 | |
| N,N'-диизопропилкарбодиимид | Энергия | B010023 | |
| Нингидрин Реагент | Energy | N7285 | |
| Пропаргилбромид | Энергетический | W320293 | |
| Rink Amide MBHA смола | Nanjing Peptide Biotech Ltd. | ||
| Планшеты для сбора образцов твердофазной экстракции (SPE) | Thermo Scientific | 60300-403 | |
| Тетракис(трифенилфосфин) палладиевая | энергия | T1350 | |
| Трехходовые запорные краны | Bio-Rad | 7328107 | |
| триэтиламиновой | энергией | B010737 | |
| трифторуксусной кислотой (TFA) | J& K | 101398 | |
| Триизопропилсилан (TIS) | Energy | T1533 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение