ऑन-टीथर सल्फोनियम सेंटर का उपयोग करके चक्रीय पेप्टाइड्स का निर्माण
Summary
यह प्रोटोकॉल सिस्टीन और मेथिओनिन के बीच बाइसल्काइलेशन के माध्यम से चक्रीय पेप्टाइड्स के संश्लेषण और प्रोपरगिल सल्फोनियम केंद्र द्वारा ट्रिगर की गई आसान थिओल-यने प्रतिक्रिया प्रस्तुत करता है।
Abstract
हाल के वर्षों में, चक्रीय पेप्टाइड्स ने अपनी उत्कृष्ट जैविक गतिविधियों के कारण दवा की खोज के क्षेत्र में बढ़ते ध्यान को आकर्षित किया है, और, परिणामस्वरूप, वे अब चिकित्सकीय रूप से उपयोग किए जाते हैं। इसलिए, दवा की खोज के क्षेत्र में उनके आवेदन को बढ़ावा देने के लिए चक्रीय पेप्टाइड्स को संश्लेषित करने के लिए प्रभावी रणनीतियों की तलाश करना महत्वपूर्ण है। यह पेपर ऑन-राल या इंट्रामोलेक्यूलर (इंटरमॉलिक्युलर) बाइसल्काइलेशन का उपयोग करके चक्रीय पेप्टाइड्स के कुशल संश्लेषण के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल की रिपोर्ट करता है। इस प्रोटोकॉल का उपयोग करके, रैखिक पेप्टाइड्स को रेजिन पर एक साथ युग्मित सिस्टीन (Cys) और मेथिओनिन (Met) के साथ ठोस-चरण पेप्टाइड संश्लेषण का लाभ उठाकर संश्लेषित किया गया था। इसके अलावा, चक्रीय पेप्टाइड्स को मेट और साइस के बीच बाइसल्काइलेशन के माध्यम से एक असमर्थ टीथर और एक ऑन-टेथर सल्फोनियम केंद्र का उपयोग करके संश्लेषित किया गया था। पूरे सिंथेटिक मार्ग को तीन प्रमुख प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है: राल पर साइस का विघटन, लिंकर का युग्मन, और ट्राइफ्लोरोएसेटिक एसिड (टीएफए) दरार समाधान में साइस और मेट के बीच साइक्लाइजेशन। इसके अलावा, सल्फोनियम केंद्र की प्रतिक्रिया से प्रेरित होकर, एक प्रोपरगिल समूह को थिओल-यिन जोड़ को ट्रिगर करने और चक्रीय पेप्टाइड बनाने के लिए मेट से जोड़ा गया था। उसके बाद, कच्चे पेप्टाइड्स को सुखाया गया और एसिटोनिट्राइल में भंग कर दिया गया, अलग किया गया, और फिर उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी (एचपीएलसी) द्वारा शुद्ध किया गया। चक्रीय पेप्टाइड के आणविक भार की पुष्टि तरल क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एलसी-एमएस) द्वारा की गई थी, और एचपीएलसी का उपयोग करके रिडक्टेंट के साथ चक्रीय पेप्टाइड संयोजन की स्थिरता की पुष्टि की गई थी। इसके अलावा, चक्रीय पेप्टाइड में रासायनिक बदलाव का विश्लेषण 1एच परमाणु चुंबकीय अनुनाद (1एच एनएमआर) स्पेक्ट्रा द्वारा किया गया था। कुल मिलाकर, इस प्रोटोकॉल का उद्देश्य चक्रीय पेप्टाइड्स को संश्लेषित करने के लिए एक प्रभावी रणनीति स्थापित करना था।
Introduction
प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन (पीपीआई) 1 दवा अनुसंधान और विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। रासायनिक साधनों द्वारा एक निश्चित रचना के साथ स्थिर पेप्टाइड्स का निर्माण पीपीआई 2 के मिमेटिक रूपांकनोंको विकसित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण तरीकों में से एक है। आज तक, पीपीआई को लक्षित करने वाले कई चक्रीय पेप्टाइड्सनैदानिक उपयोग के लिए विकसित किए गए हैं। अधिकांश पेप्टाइड्स को विरूपण एन्ट्रॉपी को कम करने और चयापचय स्थिरता, लक्ष्य-बाध्यकारी आत्मीयता और सेल पारगम्यता 4,5 में सुधार करने के लिए एक α-हेलिक्स रचनाके लिए विवश किया जाता है। पिछले 2 दशकों में, साइस 6,7, लाइसिन 8,9, ट्रिप्टोफैन 10, आर्जिनिन11 और मेट12,13 की साइड चेन को अप्राकृतिक अमीनो एसिड में डाला गया है ताकि पेप्टाइड को चक्रीय रचना में ठीक किया जा सके। इस तरह के चक्रीय पेप्टाइड्स एक अद्वितीय रासायनिक स्थान या विशेष साइटों को लक्षित कर सकते हैं, जिससे प्रोटीन-पेप्टाइड सहसंयोजक बंधन 14,15,16,17 बनाने के लिए सहसंयोजक प्रतिक्रिया शुरू होती है। यू एट अल की एक हालिया रिपोर्ट में, एक क्लोरोएसेटामाइड को पेप्टाइड लिगेंड के डोमेन पर लंगर डाला गया था, जो उत्कृष्ट प्रोटीन विशिष्टता18 के साथ सहसंयोजक संयुग्मन प्रतिक्रिया सुनिश्चित करता है। इसके अलावा, इलेक्ट्रोफिलिक वारहेड, जैसे कि एक्रिलामाइड और एरिल सल्फोनिल फ्लोराइड (एआरएसओ2एफ), को स्थिर पेप्टाइड सहसंयोजक अवरोधक बनाने और पेप्टाइड अवरोधकों के एंटी-ट्यूमर प्रभाव में सुधार करने के लिए वालेंस्की एट अल .19 द्वारा पेप्टाइड्स में शामिल किया गया था। इसलिए, प्रोटीन-पेप्टाइड लिगेंड20 को सहसंयोजक रूप से संशोधित करने के लिए एक अतिरिक्त कार्यात्मक समूह पेश करना बहुत महत्वपूर्ण है। ये समूह न केवल साइड चेन पर प्रोटीन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, बल्कि पेप्टाइड21 की द्वितीयक संरचना को भी स्थिर करते हैं। हालांकि, पेप्टाइड लिगेंड द्वारा प्रेरित सहसंयोजक रूप से संशोधित प्रोटीन का अनुप्रयोग जटिल सिंथेटिक मार्ग और रासायनिक समूहों के गैर-विशिष्ट बंधन22,23 के कारण सीमित है। इसलिए, चक्रीय पेप्टाइड्स के संश्लेषण के लिए प्रभावी रणनीतियों की तत्काल आवश्यकता है।
चक्रीय पेप्टाइड्स 2,24,25,26 की बहुआयामी रणनीतियों से प्रेरित, यह प्रोटोकॉल पेप्टाइड्स को स्थिर करने के लिए एक सरल और कुशल विधि विकसित करने का प्रयास करता है। इसके अलावा, हमने नोट किया कि एक स्थिर पेप्टाइड का साइड चेन समूह एक लक्ष्य प्रोटीन के साथ सहसंयोजक रूप से प्रतिक्रिया कर सकता है जब यह पेप्टाइड लिगेंड के स्थानिक रूप से करीब था। रासायनिक रूप से संशोधित मेट की कमी को 2013 में डेमिंग समूह द्वारा चुनिंदा रूप से संशोधित पेप्टाइड मेथिओनिन27 के उत्पादन के लिए एक नई विधि विकसित करके पूरा किया गया था। इस पृष्ठभूमि के आधार पर, शी एट अल ने सल्फोनियम नमक केंद्र बनाने के लिए साइड चेन के रिंग बंद होने के विकास पर ध्यान केंद्रित किया। जब पेप्टाइड लिगैंड लक्ष्य प्रोटीन के साथ गठबंधन करता है, तो सल्फोनियम नमक समूह स्थानिक रूप से बंद साइस प्रोटीन के साथ सहसंयोजक रूप से प्रतिक्रिया करता है। हाल के वर्षों में, शी एट अल ने चक्रीय पेप्टाइड28 को स्थिर करने के लिए एक नई विधि तैयार की है। चक्रीय पेप्टाइड पर सल्फोनियम नमक को सल्फहाइड्रील समूह के साथ कम करने वाले एजेंट द्वारा कम किया गया था जिसे विपरीत रूप से मेट में कम कर दिया गया था। हालांकि, प्रतिक्रिया में कम दक्षता थी, जो बाद के जैविक अनुप्रयोग अध्ययनों के लिए हानिकारक थी। वर्तमान अध्ययन में, एक मेट-साइस और प्रोपरगिल ब्रोमाइड-साइस रिंग-क्लोजर प्रतिक्रिया को डिजाइन किया गया था, जिसमें चक्रीय पेप्टाइड की साइड चेन पर एक एकल सल्फोनियम नमक शेष था। सल्फोनियम नमक ने एक नए वारहेड के रूप में काम किया जो स्थानिक निकटता के तहत प्रोटीन साइस के साथ सहसंयोजक रूप से प्रतिक्रिया करता था। संक्षेप में, एक साइस और मेट उत्परिवर्तित पेप्टाइड को इंट्रामोलेक्यूलर अल्काइलेशन द्वारा साइक्लाइज्ड किया गया था, जिसके परिणामस्वरूप एक ऑन-टेथर सल्फोनियम केंद्र का उत्पादन हुआ। इस प्रक्रिया में, चक्रीय पेप्टाइड्स के लिए एक साइड चेन ब्रिज का गठन महत्वपूर्ण था। कुल मिलाकर, यह प्रोटोकॉल एक विस्तृत सल्फोनियम-आधारित पेप्टाइड साइक्लाइजेशन का वर्णन करता है जो सरल प्रतिक्रिया स्थितियों और संचालन का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। इसका उद्देश्य आगे व्यापक जैविक अनुप्रयोगों के लिए एक संभावित विधि विकसित करना है।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस पेपर में वर्णित सिंथेटिक दृष्टिकोण पेप्टाइड अनुक्रम में साइस और मेट का उपयोग करके चक्रीय पेप्टाइड्स को संश्लेषित करने के लिए एक विधि प्रदान करता है, जिसमें मूल रैखिक पेप्टाइड्स का निर्माण सामान्य…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम चीन के राष्ट्रीय कुंजी अनुसंधान एवं विकास कार्यक्रम (2021वाईएफसी 2103900) से वित्तीय सहायता स्वीकार करते हैं; चीन के प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन अनुदान (21778009, और 21977010); गुआंग्डोंग प्रांत के प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (2022A1515010996 और 2020A1515010521): शेन्ज़ेन विज्ञान और प्रौद्योगिकी नवाचार समिति, (RCJC2020071414433053, JCYJ201805081522131455, और JCYJ2020010914040604047); और शेन्ज़ेन-हांगकांग इंस्टीट्यूट ऑफ ब्रेन साइंस-शेन्ज़ेन मौलिक अनुसंधान संस्थान अनुदान (2019एसएचआईबीएस 0004)। लेखकों ने संदर्भ 30 के लिए केमिकल साइंस, द रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री और संदर्भ 31 के लिए द जर्नल ऑफ ऑर्गेनिक केमिस्ट्री, अमेरिकन केमिकल सोसाइटी से जर्नल समर्थन स्वीकार किया है।
Materials
| 1,3-bis(bromomethyl)-benzen | Energy | D0215 | |
| 1,3-Dimethylbarbituric acid | Energy | A46873 | |
| 1H NMR and HSQC | Bruker | AVANCE-III 400 | |
| 1-Hydroxybenzotriazole hydrate | Energy | E020543 | |
| 2-(7-azabenzotriazol-1-yl)-N,N,N',N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate (HATU) | Energy | A1797 | |
| 2-mercaptopyridine | Energy | Y31130 | |
| 6-Aminocaproic acid | Energy | A010678 | |
| Acetic anhydride | Energy | A01021454 | |
| Acetonitrile | Aldrich | 9758 | |
| Ammonium carbonate | Energy | 12980 | |
| Dichloromethane (DCM) | Energy | W330229 | |
| Digital Heating Cooling Drybath | Thermo Scientific | 88880029 | |
| Diisopropylethylamine (DIPEA) | Energy | W320014 | |
| Dimethyl formamide (DMF) | Energy | B020051 | |
| Dithiothreitol | Energy | A10027 | |
| Electrospray Ionization Mass | 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 | |
| Formic acid | Energy | W810042 | |
| High Performance Liquid Chromatography |
SHIMADZU | LC-2030 | |
| Methanol | Aldrich | 9758 | |
| Morpholine | Aldrich | M109062 | |
| N,N'-Diisopropylcarbodiimide | Energy | B010023 | |
| Ninhydrin Reagent | Energy | N7285 | |
| Propargyl bromide | Energy | W320293 | |
| Rink Amide MBHA resin | Nanjing Peptide Biotech Ltd. | ||
| Solid Phase Extraction (SPE) Sample Collection Plates | Thermo Scientific | 60300-403 | |
| Tetrakis(triphenylphosphine) palladium | Energy | T1350 | |
| Three-way stopcocks | Bio-Rad | 7328107 | |
| Triethylamine | Energy | B010737 | |
| Trifluoroacetic acid (TFA) | J&K | 101398 | |
| Triisopropylsilane (TIS) | Energy | T1533 |
References
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