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Biochemistry

La modifica e funzionalizzazione del gruppo Guanidine da precursori su misura

Published: April 27, 2017 doi: 10.3791/54873
Automatic Translation
*1, *1, 1
1Department of Chemistry, Technische Universität München
* These authors contributed equally

Summary

Un protocollo per la sintesi di guanidine alchil-modificato basate sull'uso dei precursori corrispondenti è presentato.

Abstract

Il gruppo guanidina è uno dei più importanti gruppi farmacoforici in chimica farmaceutica. L'unico aminoacido che trasporta un gruppo di guanidina è arginina. In questo articolo, un metodo semplice per la modifica del gruppo guanidinico di ligandi peptidici è fornita, con un esempio di ligandi delle integrine RGD vincolante. È stato recentemente dimostrato che la modifica distinta del gruppo guanidinico in questi ligandi consente la modulazione selettiva del sottotipo (ad esempio, tra i sottotipi αv e α5). Inoltre, è stata dimostrata una strategia precedentemente sconosciuta per la funzionalizzazione attraverso il gruppo guanidinico, e l'approccio sintetico è rivisto in questo documento. Le modifiche qui descritti comportano terminale (N ω) gruppi guanidina alchilati e acetilati. Per la sintesi, molecole precursori misura sono sintetizzati, che vengono quindi sottoposto ad una reazione con un'ammina ortogonalmente deprotetto per trasferire il pregruppo guanidina -Modified. Per la sintesi di guanidine alchilati, precursori basati su N, N '-di-Boc-1H-pirazolo-1-carboxamidine vengono utilizzati per sintetizzare composti acilati, il precursore di scelta essendo un derivato acilato di corrispondentemente N -Boc- S - metilisotiourea, che può essere ottenuto in reazioni di una o due fasi.

Introduction

Tra i più abbondanti gruppi farmacoforici a ligandi naturali è il gruppo guanidinico, che è coinvolto in molteplici interazioni 1, 2. Ad esempio, serve come un potenziale quadruplice donatore di idrogeno nelle interazioni legami idrogeno e si occupa di interazioni elettrostatiche, come ponti salini o interazioni catione-π. In chimica farmaceutica, questo gruppo si trova spesso in droghe e farmaci candidati 4, anche se molto spesso mimetici guanidina 5, 6. La ragione per lo sviluppo di mimetici guanidina è la rimozione del gruppo guanidinico caricato positivamente onnipresente, nonché la regolazione della lipofilia del ligando. In ligandi peptidici, l'unico aminoacido contenente gruppi guanidina è arginina, che è quindi spesso trovato nella regione bioattiva di ligandi peptidici.

Un prEsempio ominent per una famiglia ligando arginina contenente la sottofamiglia delle integrine RGD vincolanti. In generale, le integrine sono una classe di recettori di adesione cellulare che riprendono funzioni importanti in tutti gli organismi superiori. Alcune di queste funzioni implicano l'adesione cellulare, la migrazione e la sopravvivenza cellulare. Pertanto, esse sono anche coinvolti in indicazioni patologiche, come il cancro e la fibrosi. Le integrine sono proteine ​​transmembrana eterodimeriche costituiti da un α- e β-subunità che formano 24 attualmente noti sottotipi integrine; 8 di loro riconoscono la sequenza tripeptide Arg-Gly-Asp (RGD =) nei loro ligandi 7. La regione di legame è situato in corrispondenza dell'interfaccia tra questi due sottotipi nella parte extracellulare, il cosiddetto gruppo testa integrina 8. RGD è riconosciuto da due interazioni comuni: regione sito adesione metallo-ione-dipendente (MIDAS), che si trova nella subunità beta e che lega l'acido carbossilico nei leganti (cha lateraliin di Asp); ed il gruppo guanidinico nei ligandi, che si trova nella subunità alfa. La maggior parte dei sottotipi integrine sono promiscui e condividere almeno una parte del loro naturale matrice extracellulare (ECM) ligandi 9. Così, per lo sviluppo di ligandi delle integrine artificiali, l'obiettivo principale è, oltre ad una elevata affinità di legame, la selettività sottotipo. Recentemente, siamo stati in grado di svelare un elemento chiave per la generazione di ligandi selettivi del sottotipo: il gruppo guanidinico. Attraverso modifiche distinte, ligandi biselective per la αv- e α5 contenenti i sottotipi di integrina possono essere trasformati in composti selettivi per semplici modifiche sul gruppo guanidinico, che può discriminare la diversa α-subunità 10.

Nella tasca del αv, il gruppo guanidinico interagisce side-on tramite un ponte salino bidentato con Asp218 11, 12. Questa interazione cun anche essere osservata in α5β1 (qui, con Asp227 in α5), ma in aggiunta, un fine-on interazione del gruppo guanidinico con un residuo Gln (Gln221) si osserva lì 13. Così, abbiamo modificato il gruppo guanidinico in due modi opposti: in un caso, bloccando il lato-sull'interazione con la metilazione del δ N del gruppo guanidinico, e nell'altro caso, con la metilazione del ω guanidina N, bloccando l'interazione dall'estremità. Sorprendentemente, questa piccola modifica ha portato ad uno spostamento completo selettività nei ligandi. Oltre alla alchilazione, un nuovo metodo di funzionalizzazione è stato introdotto in questa pubblicazione. Il metodo classico funzionalizzazione per questo tipo di legante pentapeptidic è attraverso la coniugazione catena laterale di un amminoacido non coinvolti nel legame (ad esempio, K c (RGDfK)) 14, 15. Qui,mostriamo che funzionalizzazione è possibile modificando la guanidina - che è cruciale per il legame - con un acile o linker alchilati. La carica positiva che è essenziale per il legame viene mantenuto e modelli suggeriscono che i punti catena lunga fuori della tasca di legame, fornendo così una possibilità ideale per il fissaggio di ulteriori linker e unità etichettatura (ad esempio, un marcatore fluorescente o un chelante per molecolare di imaging).

In questo lavoro, ci concentriamo sui gradini di preparazione per la modifica del gruppo guanidinico in ligandi arginina contenenti. Ciò comporta la sintesi di specie -methylated N ω, nonché guanidine con unità linker più lunghi. Le varie modifiche comprendono acile e gruppi alchilici.

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Protocol

Nota: Tutti i reagenti e solventi sono stati ottenuti da fornitori commerciali e sono stati utilizzati senza ulteriore purificazione.

Attenzione: Si prega di consultare tutte le schede di sicurezza pertinenti (MSDS) prima dell'uso. Utilizzare tutti i dispositivi di sicurezza appropriata quando si esegue sintesi chimiche (ad esempio, cappa aspirante, occhiali, guanti, camici, pantaloni full-length, e scarpe chiuse).

1. Sintesi dei precursori Guanidinylation

  1. specie alchilati
    1. specie denaturato
      1. Sciogliere 1,0 g di N, N '-di-Boc-1H-pirazolo-1-carboxamidine (3,2 mmol, 1 eq.) E 1,0 g di trifenilfosfina (PPh 3, 3,8 mmoli, 1,2 eq.) In 10 mL di secca tetraidrofurano (THF) in 50 mL pallone a fondo tondo in atmosfera inerte con un setto di gomma a temperatura ambiente (RT). Aggiungere 194 ml di metanolo secco utilizzando una siringa (4,8 mmoli, 1,5 eq.) E let si mescolare a temperatura ambiente.
      2. Separatamente, preparare una soluzione con 747 ml di diisopropil azodicarbossilato (DIAD, 3,8 mmoli, 1,2 eq.) In 2 mL di THF anidro in una piccola fiala di vetro. In agitazione, aggiungere la soluzione di DIAD in THF a gocce alla soluzione di N, N '-di-Boc-1H-pirazolo-1-carboxamidine, PPh 3, e metanolo usando una siringa (oltre 15 min). Lasciate che la soluzione di agitazione per 2 ore a temperatura ambiente.
      3. Rimuovere il solvente sotto pressione ridotta in evaporatore rotante e sciogliere il prodotto grezzo in 1 mL di diclorometano (DCM). Caricare un flash su colonna (2,5 cm x 20 cm) con 100 g di silice 10% acetato di etile (EtOAc) in una soluzione pentano. Caricare il prodotto grezzo disciolto nella colonna e aggiungere il solvente sotto pressione (1,5 bar).
      4. Raccogliere le frazioni (sistema solvente: isocratico 10% EtOAc in pentano), identificare il punto composto desiderato cromatografia su strato sottile (TLC), e raccoglierlo (R f = 0,4, EtOAc / pentano 1: 9, UV). Unire il desideratofrazioni ed evaporare il solvente sotto pressione ridotta utilizzando un evaporatore rotante per ottenere 0,85 g del composto del titolo come un olio viscoso giallo (2,6 mmol, 81% di resa). Conservare il composto ceduto a temperatura ambiente per un ulteriore uso.
    2. Specie esilammina modificati
      1. Sciogliere 1,0 g di N, N '-di-BOC-1H-pirazolo-1-carboxamidine (3,2 mmoli, 1,0 eq.), 0,9 g di Dde-6-aminohexanol (3,8 mmoli, 1,2 eq.), E 1,0 g di PPh 3 (3,8 mmoli, 1,2 eq.) in 10 mL di THF anidro in un pallone da 50 ml a fondo tondo in atmosfera inerte con un setto di gomma a RT.
      2. Separatamente, preparare una soluzione con 747 ml di DIAD (3,8 mmoli, 1,2 eq.) In 2 mL di THF anidro in una piccola fiala di vetro. In agitazione, aggiungere la soluzione di DIAD in THF a gocce alla soluzione di N, N '-di-Boc-1H-pirazolo-1-carboxamidine, PPh 3 e Dde-6-aminohexanol utilizzando una siringa (oltre 15 min) . Lasciate che la soluzione di agitazione per 2 ore a temperatura ambiente.
      3. Rimuovere il solvente sotto pressione ridotta in evaporatore rotante e prendere il prodotto grezzo in 1 mL di DCM. Caricare un flash su colonna (2,5 cm x 20 cm) con 100 g di silice in una soluzione di pentano / EtOAc (2: 1). Applicare il prodotto grezzo disciolto in colonna ed aggiungere solvente a pressione (1,5 bar).
      4. Raccogliere le frazioni (sistema solvente: isocratica 2: 1 pentano / EtOAc), identificare le frazioni desiderati con TLC, e raccoglierli (R f = 0,66, 2: 1 pentano / EtOAc, UV). Combinare le frazioni desiderate ed evaporare il solvente sotto pressione ridotta utilizzando un evaporatore rotante per ottenere 1,6 g del composto del titolo come un olio viscoso giallo (2,8 mmol, 88% di resa). Conservare il composto ceduto a temperatura ambiente per un ulteriore uso.
  2. Specie acilati (2 fasi di reazione)
    1. Sciogliere 1.4 g di S -methylisothiuronium emisolfato (10 mmol, 1,0 eq.) E 2,2 g di di (terz-butil) dicarbonato (10 mmol, 1,0 eq.) In una vigorosamente agitareanello soluzione bifasica di DCM / sat. aq. NaHCO 3 e lasciare mescolare per 24 ore a temperatura ambiente.
    2. Separare gli strati in un imbuto separatore ed estrarre la fase acquosa tre volte con DCM. Combinare le fasi organiche, asciugarle con Na 2 SO 4, e rimuovere il solvente sotto pressione ridotta utilizzando un evaporatore rotante. Prendere il prodotto grezzo in 1 ml di esano.
    3. Caricare un flash su colonna (2,5 cm x 20 cm) con 100 g di silice in una soluzione di 4: 1 esano / EtOAc. Caricare il prodotto grezzo disciolto nella colonna. Aggiungere solvente a pressione. Identificare le frazioni desiderate con TLC (sistema solvente: 4: 1 esano isocratica / EtOAc (rilevamento UV: 254 nm), e alla loro raccolta (R f = 0,30).
    4. Combinare le frazioni desiderate ed evaporare il solvente sotto pressione ridotta utilizzando un evaporatore rotante per ottenere 1,1 g del composto del titolo come un olio viscoso giallo (5,8 mmol, 58% di resa). Conservare il reagente, N - (terz -butoxycarbonyl) - S -methylisothiourea, a TA per ulteriore uso.
    5. Sciogliere 250 mg di N - (terz -butoxycarbonyl) - S -methylisothiourea (1,3 mmoli, 1,0 eq.) In 10 mL di secca N, N-dimetilformammide (DMF) in un pallone a fondo tondo da 50 ml in atmosfera inerte a RT. Aggiungere 440 ml di N, N-diisopropiletilammina (DIPEA) (2,6 mmol, 2 eq.) Utilizzando una siringa. Mentre mescolando, aggiungere 245 ml di Ac 2 O (5,2 mmol, 4,0 eq.) Goccia a goccia con una siringa e lasciare mescolare per 1 ora a temperatura ambiente.
    6. Aggiungere un eccesso di metanolo (2 mL) alla miscela con una siringa e lasciare mescolare per 15 minuti a temperatura ambiente. Rimuovere il solvente sotto pressione ridotta utilizzando un evaporatore rotante. Prendere il prodotto grezzo in 1 ml di DCM.
    7. Caricare un flash su colonna (2,5 cm x 20 cm) con 60 g di silice in una soluzione di 3: 1 esano / EtOAc 3: 1. Applicare il prodotto grezzo disciolto alla colonna. Aggiungere solvente (3: 1 esano / EtOAc) e pressione (1,5 bar). Identificare le frazioni desiderate con TLC (3: 1 esano / EtOAc, UV 220 nm), e colli (R f = 0,62) Lect.
    8. Combinare le frazioni desiderate ed evaporare il solvente sotto pressione ridotta utilizzando un evaporatore rotante per ottenere 210 mg del composto del titolo come un solido bianco (0,9 mmol, 70% di resa). Conservare il composto a temperatura ambiente per un ulteriore uso.

2. Sintesi del peptide ciclico Precursori

  1. Carico e tappatura resina TCP
    1. Aggiungere 1,00 g di resina 2-chlortriyl cloruro (CTC) (0,9 mmol / g) e 320 mg di Fmoc-Gly-OH (1,2 eq.) In una plastica siringa da 20 mL con una fritta. Preparare una soluzione di 313 ml di DIPEA (2 eq.) In 5 mL di DCM secca e aggiungerlo alla siringa. Lasciandolo ruotare per 1 h a temperatura ambiente usando un corpo rotante.
    2. Nel frattempo, preparare una soluzione di 2-mL di 5: 1 metanolo / DIPEA (v / v; soluzione capping). Aggiungere la soluzione di tappatura alla siringa e lasciar ruotare per altri 15 min. Lavare la resina con DCM (5x) e DMF (3x).
  2. On-resina Fmoc deprotezione
    1. Trattare la resina Fmoc-bound-Gly con 20% piperidina in DMF per 10 minuti e poi per 5 min. Lavare la resina con DMF (3x).
  3. On-resina accoppiamento di Fmoc-Orn (Dde) -OH
    1. Aggiungere 934 mg di Fmoc-L-Orn (Dde) -OH (2 eq.), 684 mg di 1- [bis (dimetilammino) metilen] -1H -1,2,3-triazolo [4,5-b] piridinio 3-ossido esafluorofosfato (HATU) (2 eq.), e 245 mg di 1-idrossi-7-azabenzotriazolo (HOAt) (2 eq.) ad una piccola fiala di vetro e sciogliere in 5 ml di DMF. Aggiungere 814 ml di DIPEA.
    2. Aggiungere questa soluzione alla Fmoc-deprotetto, lavato, e resina legata Gly e lasciandolo ruotare per 1 h. Lavare la resina con DMF (3x).
  4. On-resina Fmoc deprotezione
    1. Trattare la resina Fmoc-bound-Orn (Dde) -Gly con 20% piperidina in DMF per 10 minuti e poi per 5 min. Lavare la resina con DMF (3x).
  5. Accoppiamento in resina Fmoc-Val-OH
    1. Aggiungere 610 mg di Fmoc-Val-OH (2 eq.), 684 mg di HATU (2 eq.), E 245 mg di HOAt (2 eq.) Di una piccola fiala di vetro e sciogliere in 5 ml di DMF. Aggiungere 814 ml di DIPEA.
    2. Aggiungere questa soluzione alla Fmoc-deprotetto, lavato, e resina-bound Orn (Dde) -Gly e farlo ruotare per 1 h.
  6. On-resina Fmoc deprotezione
    1. Trattare la resina Fmoc-bound-Val-Orn (Dde) -Gly con 20% piperidina in DMF per 10 minuti e poi per 5 min. Lavare la resina con DMF (3x).
  7. On-resina N- metilazione
    1. Lavare la resina con DCM (3x). Sciogliere 887 mg di 2-nitrobenzenesulfonylchloride (o NBS-Cl, 4 eq.) In DCM e aggiungere 1,2 ml di 2,4,6-collidina (10 eq.).
    2. Aggiungere la soluzione al resinopeptide-bound e lasciarlo incubare per 20 minuti a temperatura ambiente.
    3. Lavare la resina con CH 2 Cl 2 (3x) e THF (5x). Preparare una soluzione con 1,18 g di PPh 3 (5 eq.) E 365 ml di metanolo in THF. Aggiungere questa soluzione allasiringa.
    4. Preparare una soluzione con 883 ml di DIAD in 2 ml di THF e aggiungerlo alla siringa. Lasciate incubare per 15 min. Lavare la resina con THF (5x) e DMF (5x).
  8. o -Ns deprotezione
    1. Preparare una soluzione con 570 ml di mercaptoetanolo (10,0 eq.) E 672 ml di diazabicycloundecen (DBU) in 2 mL di DMF. Aggiungere questa soluzione alla siringa e lasciarlo incubare per 5 min.
    2. Ripetere la fase di deprotezione e quindi lavare la resina con DMF (5x).
  9. Accoppiamento in resina Fmoc- d-Phe-OH
    1. Aggiungere 697 mg di Fmoc-D-Phe-OH (2 eq.), 684 mg di HATU (2 eq.), E 245 mg di HOAt (2 eq.) Di una piccola fiala di vetro e sciogliere in 5 mL di DMF . Aggiungere 814 ml di DIPEA.
    2. Aggiungere questa soluzione al peptide Fmoc-deprotetto, lavato, e resina-bound e lasciandolo ruotare per 1 h.
  10. On-resina Fmoc deprotezione
    1. Trattare la resina-bound peptide con 20% piperidina in DMF per 10 minuti e poi per 5 min. Lavare la resina con DMF (3x).
  11. Accoppiamento in resina Fmoc-Asp (Ot Bu) -OH
    1. Aggiungere 741 mg di Fmoc- Asp (Ot Bu) -OH (2 eq.), 684 mg di HATU (2 eq.), E 245 mg di HOAt (2 eq.) Di una piccola fiala di vetro e sciogliere in 5 ml di DMF. Aggiungere 814 ml di DIPEA.
    2. Aggiungere questa soluzione al peptide Fmoc-deprotetto, lavato, e resina-bound e lasciandolo ruotare per 1 h.
  12. Clivaggio del peptide lineare dalla resina
    1. Lavare la resina con DCM (3x) e successivamente preparare 10 mL di una soluzione di esafluoroisopropanolo (HFIP) in DCM (1: 4; v / v).
    2. Aggiungere la soluzione alla resina e lasciar ruotare per 15 min. Raccogliere la soluzione in un pallone a fondo tondo. Ripetere la fenditura e si evapora il solvente usando un evaporatore rotante.
  13. Ciclizzazione del peptide lineare
    1. dissolve 384 mg di NaHCO 3 (5.0 eq.) e 582 ml di difenilfosforil azide (DPPA) (3,0 eq.) in 50 mL di DMF e aggiungere al prodotto grezzo. Lasciarlo agitazione per una notte o fino a quando non peptide lineare è osservata con ESI-MS (10 h) 17.
    2. Sotto pressione ridotta, ridurre il solvente a piccolo volume usando un evaporatore rotante. Preparare una soluzione acquosa satura di NaCl (salamoia). Usando una pipetta Pasteur, aggiungere goccia a goccia peptide ciclizzato a 40 mL di soluzione acquosa satura di NaCl in un tubo da centrifuga.
    3. Centrifugare la sospensione (5.000 xg, 5 min) e lavare il precipitato con acqua grado HPLC (2x). Liofilizzato il prodotto.

3. Guanidinylation e deprotezione in Solution

  1. Guanidinylation con i precursori su misura
    1. Sciogliere una piccola quantità (ad esempio, 25 mg) del peptide ciclico ortogonalmente deprotetto in un piccolo volume di DMF (ad esempio, 2 mL). Aggiungere 2 eq. del precursore guanidinylation e 2 eq. di DIPEA alla soluzione e lasciare mescolare per 2 ore a RT.
    2. Monitorare l'andamento della reazione con HPLC-MS. Dopo che la reazione è completa, rimuovere il solvente, ri-sciogliere il peptide ciclico guanidinylated in acetonitrile, ed eseguire la purificazione HPLC semipreparativa 16.
  2. Rimozione dei gruppi acido catena laterale labile proteggere
    1. Preparare 2 mL di una soluzione contenente acido trifluoroacetico (TFA), acqua, e triisopropilsilano (TIPS) (95 / 2,5 / 2,5; v / v / v). Aggiungere questa soluzione al prodotto purificato in una piccola fiala di vetro e lasciate agitare a temperatura ambiente per almeno 1 ora. Osservare la deprotezione completa di ESI-MS 17.
    2. Evaporare il solvente sotto pressione ridotta a piccolo volume. Preparare etere ghiacciata e aggiungere 10 ml in una provetta da centrifuga da 50 mL. Precipitare il peptide deprotetto in etere ghiacciata con una pipetta Pasteur aggiungendologoccia a goccia. Centrifugare la sospensione (5.000 xg, 5 min) per ottenere un pellet.
    3. Lavare il precipitato con etere ghiacciata e centrifugare esso (5.000 xg, 5 min, 2x). Sciogliere il prodotto in 2 ml di acqua per HPLC e purificarlo con HPLC semipreparativa 16.

4. Dati analitici e parametri per la purificazione

  1. Analytical HPLC-ESI-MS
    1. Eseguire analisi HPLC-ESI-MS con uno spettrometro di massa LCQ usando una colonna C18 (dimensione 12-nm pori, dimensione delle particelle di 3 micron 125 mm x 2,1 millimetri) o una colonna C8 (20-nm dimensione dei pori, 5 micron particelle dimensioni, 250 mm × 2,1 millimetri), con H 2 O (0,1% v / v di acido formico) / acetonitrile (0,1% v / v di acido formico) come eluenti.
  2. HPLC semi-preparativa
    1. Eseguire HPLC semi-preparativa utilizzando uno strumento HPLC preparativa con un ODS-A colonna (20 x 250 mm, 5 um), una velocità di flusso di 8 ml / min, e gradienti linearidi H 2 O (0,1% v / v TFA) e acetonitrile (0,1% v / v TFA).

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Representative Results

Il peptide precursore ciclico è stato sintetizzato come peptide lineare, ciclizzato e ortogonalmente Dde-deprotetto. Dopo la precipitazione, la purezza del composto è stato analizzato con HPLC-MS (Figura 1). Per monitorare l'avanzamento della reazione, l'analisi HPLC è stata eseguita dopo il tempo di reazione di 2 ore (Figura 2).

Per i residui più grandi sul gruppo guanidinico, il tempo di reazione di 2 h spesso non è sufficiente. In questo caso, la reazione è stata continuata e monitorata con LC-MS. Dopo la reazione e deprotezione finale, i composti sono stati purificati mediante HPLC semipreparativa attrezzature (rendimenti tipicamente nell'intervallo bassa mg). I composti finali sono stati analizzati con HPLC-MS per valutare la purezza (vedere Figura 3).

Una piccola quantità sono stati pesati in una provetta e diluito con DMSO per ottenere una soluzione staminali per la valutazione biologica del composto in un ELISA-like, in fase solida saggio di legame. I risultati sono illustrati in Figura 4. La molecola di serie Cilengitide (gruppo guanidinico originale) è incluso come riferimento. Tutti i composti possiedono una elevata affinità relativa per la αvβ3 integrina sottotipo ed alta selettività contro α5β1.

Figura 1
Figura 1: Spettro HPLC-MS (gradiente: 10-90% acetonitrile (ACN) in un sistema solvente bifasico con H 2 O e ACS) del derivato c ortogonalmente Dde-deprotetto (OrnGD (Ot Bu) f (N Me) V ) (massa calcolata: 602,34 g / mol), ottenuto dopo la ciclizzazione del peptide lineare, successiva Dde-deprotezione, e precipitazioni.ank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

figura 2
Figura 2: Spettro HPLC-MS (gradiente: 10-90% ACN, in un sistema solvente bifasico con H 2 O e ACS) della miscela di reazione dopo la reazione guanidinylation del peptide ciclico ortogonalmente deprotetto e il precursore metilato per guanidinylation. Oltre il picco prodotto (R t = 7,50 min, massa calcolata = 858,49 g / mol), solo l'eccesso di guanidinylation precursore (R t = 6,38 min) e DIPEA base (R t = 0,90 min) può essere osservato. Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3
Figura 3: HPLC-MS spettro (gradiente: 10-90% ACN, in un sistema solvente bifasico con H 2 O e ACS) del composto grezzo 2 (R t = 3,69 min, massa calcolata = 603,32 g / mol) dopo la deprotezione delle catene laterali acide labili prima della purificazione semipreparativa. Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 4
Figura 4: Funzionalizzazione di guanidine in soluzione e valutazione biologica. Composto 1, con un gruppo guanidinico inalterato, è Cilengitide. Le modifiche affrontati in questo manoscritto sono il metilati (2), funzionalizzato (qui, acetil ammino esano; 3), e acetilati (4) derivati. Tha affinità di legame è stata determinata in un saggio di legame in fase solida utilizzando proteine isolate 18. Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

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Discussion

Il precursore per guanidinylation è un ortogonalmente deprotetto derivato peptide ciclico, (c (OrnD (Ot Bu) Gf (N Me) V)), che è sintetizzato da un protocollo Fmoc standard sintesi peptidica in fase solida (SPSS). Ornitina è stato utilizzato come derivato ortogonalmente protetto, (Fmoc-Orn (Dde) -OH), che può essere deprotetto con idrazina in DMF dopo la ciclizzazione del peptide ponteggio. Il precursore peptide viene purificato mediante precipitazione del composto e dalla successiva liofilizzazione.

Precursori alchilati per la guanidinylation possono essere ottenute con buone rese in una reazione one-step a partire dalla sostanza N commercialmente disponibile, N '-di-Boc-1H-pirazolo-1-carboxamidine attraverso una reazione di alchilazione in condizioni di Mitsunobu (PPh 3 , DIAD, THF) 19, 10. Con questa reazione, una grande varietà di precursori è accessible da alcoli corrispondenti. La reazione guanidinylation con i precursori alchilati fornisce il prodotto definito in una reazione pulito. Se la conversione completa del reagente non viene osservata dopo 2 ore, la reazione deve essere continuata. Nelle condizioni indicate nel protocollo, prodotti collaterali solo piccole formate; tuttavia, una maggiore quantità di impurezze non possono essere esclusi per tutti, soprattutto diversamente protetti, substrati trasportano porzioni più grandi.

Se si utilizza peptidi guanidina-funzionalizzato (linker più lunghi), DDE gruppo protettivo sul terminale amminico del linker viene rimosso e può essere coniugato mediante accoppiamento ammidico un acido corrispondente. La deprotezione Dde viene eseguita in una soluzione di 2% idrazina in DMF e cede il peptide ortogonalmente deprotetto, che deve essere purificato (ad esempio, HPLC semipreparativa) prima ulteriore utilizzo. In questo caso, una semplice reazione di acetilazione è stata eseguita in situ.

Seutilizzando guanidine acetilati, una strategia diversa precursore dovrebbe essere applicata. Partendo da S -methylisothiourea, una sequenza di reazione a due fasi è necessario 20. In primo luogo, un mono protezione Boc di S -methylisothiourea deve essere eseguita prima di acetilazione 21 con un acido di scelta (qui, acido acetico). La reazione è una reazione guanidinylation molto pulito e veloce, il composto finale si ottiene dopo la deprotezione finale di gruppi protettivi acido labile catena laterale.

Come già detto in premessa, questo metodo consente la modifica e funzionalizzazione di qualsiasi gruppo guanidinico peptidico. Abbiamo dimostrato questa tecnica su ligandi delle integrine, che consentono, in questo caso, messa a punto della selettività sottotipo dei leganti. Non modificato integrina antagonista Cilengitide è biselective per i sottotipi αvβ3 / α5β1. Attraverso la metilazione del terminale N di ωil gruppo guanidinico, un ligando αvβ3 selettivo viene ceduto. Questo blocca un'importante interazione dall'estremità che si osserva in modo univoco α5β1, inattivando così il ligando per questa integrina. L'interazione principale con il sito di legame del sottotipo αvβ3 è un fine-on di interazione che non è disturbato da questa interazione 10.

Modificando il ligando con unità linker più lunghi ( "funzionalizzazione"), due obiettivi possono essere raggiunti in un colpo solo: selettività è generato attraverso la rottura finale sull'interazione con il sottotipo α5β1 e, dall'altro lato, i punti linker dalla tasca di legame, permettendo coniugazione a grandi entità (ad esempio, chelanti o coloranti fluorescenti per tecniche di imaging) 10.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

TGK riconosce la Scuola Internazionale di Dottorato in Scienza e Ingegneria (IGGSE) della Technische Universität München per il loro sostegno finanziario. HK riconosce il Centro per la Proteina Integrated Science Monaco di Baviera (CIPSM) per il loro sostegno.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
N,N′-Di-Boc-1H-pyrazole-1-carboxamidine, 98%  Sigma Aldrich 434167 ALDRICH
Triphenylphosphine, 99% Sigma Aldrich T84409 SIGMA-ALDRICH
Tetrahydrofuran, >99.5% Carl Roth 4745
Tetrahydrofuran anhydrous, 99.8% Carl Roth 5182
Methanol anhydrous, 99.8% Sigma Aldrich 322415 SIGMA-ALDRICH
Diisopropyl azodicarboxylate, 98% Sigma Aldrich 225541 ALDRICH
Dichlormethan, for synthesis, 99.5% Carl Roth 8424
Silica gel for flash chromtaography Sigma Aldrich 60738 SIGMA-ALDRICH
n-Pentane, 99% Carl Roth 8720
n-Hexane, 99% Carl Roth CP47
Ethylacetate, 99.5% Carl Roth 7338
Aminohexanol, 95% Sigma Aldrich A56353 ALDRICH
S-Methylisothiourea hemisulfate, 98% Sigma Aldrich M84445 ALDRICH
Di-tert-butyl dicarbonate, 99% Sigma Aldrich 205249 ALDRICH
N,N-Dimethylformamid, 99.8% Carl Roth A529
N,N-Diisopropylethylamin, 99.5% Carl Roth 2474
Acetic anhydrid, 99% Carl Roth 4483
Chlortrityl resin Carbolution CC11006
Fmoc-Gly-OH, 98% Carbolution CC05014
Piperidin, 99% Sigma Aldrich 104094 SIGMA-ALDRICH
Fmoc-Orn(Dde)-OH Iris-Biotech FAA1502
HATU, 99% Carbolution CC01011
HOAt, 99% Carbolution CC01004
Fmoc-Val-OH Carbolution CC05028
2-Nitrobenzenesulfonyl chloride, 97% Sigma Aldrich N11507 ALDRICH
2,4,6-Collidine, 99% Sigma Aldrich 27690 SIGMA-ALDRICH
Mercaptoethanol, 99%  Sigma Aldrich M6250 ALDRICH
Diazabicycloundecen, 98% Sigma Aldrich 139009 ALDRICH
Fmoc-D-Phe-OH, 98% Sigma Aldrich 47378 ALDRICH
Fmoc-Asp(OtBu)-OH, 98% Carbolution CC05008
Hexafluoroisopropanol Carbolution CC03056
Diphenylphosphoryl azide, 97% Sigma Aldrich 178756 ALDRICH
TFA, 99.9% Carl Roth P088
Triisopropylsilan, 98% Sigma Aldrich 233781 ALDRICH
Acetonitrile, HPLC grade Carl Roth HN44

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References

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La modifica e funzionalizzazione del gruppo Guanidine da precursori su misura
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Kapp, T. G., Fottner, M., Kessler, H. Modification and Functionalization of the Guanidine Group by Tailor-made Precursors. J. Vis. Exp. (122), e54873, doi:10.3791/54873 (2017).

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