分裂和池合成及肽叔酰胺图书馆表征

Chemistry

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Summary

肽叔酰胺(贸易协定)的肽模拟物,包括但不限于肽,拟肽和N-甲基化的肽的一个家族。在这里,我们描述它结合了两个分裂和池和子策略单体合成家教会的一珠一化合物库的合成方法。

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Gao, Y., Kodadek, T. Split-and-pool Synthesis and Characterization of Peptide Tertiary Amide Library. J. Vis. Exp. (88), e51299, doi:10.3791/51299 (2014).

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Abstract

肽是蛋白质配体的巨大来源。这些化合物的低聚性质使我们利用组合化学访问的固相合成大库。一个模拟肽的研究最多也类是拟肽。拟肽是易于合成,并已被证明是蛋白酶解抗性和细胞渗透性。在过去的十年中,许多有用的蛋白质配体已通过拟肽库的筛选鉴定。然而,大多数从拟肽库确定的配体不显示高亲和力,除了极少数例外。这可能是由于,在某种程度上,缺乏手性中心的构象和限制在类肽分子。最近,我们描述了一种新的合成路线来访问肽叔酰胺(家教)。贸易协定是肽模拟物,包括但不限于肽,拟肽和N-甲基化的肽的一个家族。与在两个α-碳和主链氮原子的侧链这些分子的构象可得到很大的空间位阻和烯丙基1,3应变的限制。 ( 图1)我们的研究表明,这些PTA分子是高度结构化的溶液中,并且可以被用来确定蛋白质的配体。我们相信,这些分子可以是高亲和力的蛋白配体未来的源泉。在这里,我们描述的合成方法结合两种分裂和池和子单体策略的力量来合成样品家教会的一珠一化合物(OBOC)库。

Introduction

肽模拟物是模拟天然肽的结构的化合物。它们被设计为保留的生物活性,同时克服了与天然肽,包括细胞的渗透性和稳定性对蛋白水解1-3有关的问题。由于这些化合物的低聚物的性质,大合成文库可以容易地通过单体或子单体的合成路线4-7访问。一个模拟肽的研究最多的类别是拟肽。拟肽是,可以很容易地使用子单体策略8,9来合成N-烷基化甘氨酸的低聚物。许多有用的蛋白质配体已成功识别从筛选对蛋白指标1,10-14大合成拟肽库。不过,从拟肽库确定了“命中”很少归档非常高的亲和力对蛋白质靶1,10-14,22。一马约旦拟肽和天然肽之间的区别是,大部分的拟肽的普遍缺乏,以形成二级结构,由于缺乏手性中心和构象约束的能力。为了解决这一问题,开发了在过去的十年多种策略,主要着眼于包含在主链氮原子的15-22侧链的修饰。最近,我们已经开发出一种新的合成路线,以引进天然氨基酸侧链到拟肽骨干创造肽叔酰胺23。

肽叔酰胺(贸易协定)的肽模拟物,包括但不限于肽(R 2 = H),拟肽(R 1 = H)和N-甲基化的肽的超家族(R 1≠H,R 2 = Me)的。 ( 见图1)本合成路线采用天然存在的氨基酸为手性和侧链上的源45; - 碳,和市售的伯胺,得到N-取代。因此,比单纯肽,拟肽或N-甲基化多肽的化学较大的空间可以探索。圆二色光谱表明,PTA分子是高度结构化的解决方案。在PTA-蛋白质复合物的一个表征清楚地表明,PTA的构象限制所需要的具有约束力。最近,我们还发现,一些PTA分子具有改善细胞通透性比他们的拟肽和肽同行。我们相信,这些PTA库可以是高亲和力配体蛋白指标的良好来源。在本文中,我们将讨论的样本中以及这些化合物的耦合和裂解一些改善条件细节一珠一化合物(OBOC)PTA库的合成。

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Protocol

1,斯普利特和池合成基础知识

为了有效地产生在固相上的大量的化合物,分裂和池合成经常被用作一个一般的策略。 如图4的TentaGel珠是第一分割成三个部分。各部分进行反应以不同的试剂,生成的小珠的第一个残基。在第一反应后,所有的三个部分被汇集在一起​​,混合,然后再分成三个部分。每个部分将再次用不同的试剂反应,生成对珠子的第二个残基。经过两次分裂和池步骤,生成九种化合物。

在子单体合成,珠粒首先分成几个部分,以与不同溴代羧酸在偶联试剂的存在下进行反应。用溶剂洗涤后,所有的珠将被合并在一起并混合,然后再分成几个部分,以与不同的反应伯胺。胺化后,所有珠子被汇集在一起​​,并彻底清洗,在完成每个珠子上一个完整的单体。这个过程可以重复,直到期望的分集为止。

2,准备溴化酸从天然氨基酸

在子单体合成,每种单体的合成中被分成两个独立的步骤:(1)耦合酰溴和2胺化伯胺( 图2)。为了合成肽叔酰胺,手性酸溴化物与在α碳侧链将由天然氨基酸制备。这里我们描述的转化天然氨基酸成相应的酸溴化物,高立体声保真度的方法。我们用丙氨酸作为一个例子;其它氨基酸包括丝氨酸,苏氨酸,天冬氨酸,谷氨酸,天冬酰胺,谷氨酰胺,甘氨酸,缬氨酸,异亮氨酸,苯丙氨酸,也可以类似的天气下下转化成溴酸纳秒。请注意,某些氨基酸与官能团如酚,胍胺和需要进行变换之前受到保护。反应设置示于图3。

安全注意事项:对于需要涉及溴化氢,亚硝酸钠等腐蚀性/有毒化学物质,如护目镜,实验室外套,和耐化学腐蚀手套适当的安全设备下列反应。所有的反应应在通风橱中由有经验的化学家进行。

  1. 要加370毫升水中成630毫升48%的HBr溶液,以制备1升,30%的HBr溶液。加入500毫升乙二醇到1L浴容器;添加干冰以保持温度在-10℃。注意:48%的HBr水溶液呈强酸性,腐蚀性,小心处理。请认真阅读MSDS方可使用。
  2. 添加D-丙氨酸(8.9克,0.1摩尔)和溴化钾(11.9克,0.1摩尔),以250毫升的三颈圆底烧瓶中磁力搅拌棒。加入100毫升,并在T准备了30%的HBr他前面的步骤。把该烧瓶中,在步骤2.1中制备的乙二醇浴中,并保持温度在-10℃。通过从烧瓶中10分钟的底部的长针, 如图3泡氩气中搅拌,以300rpm的磁力搅拌棒的溶液。
  3. 在一个100毫升烧杯中,用20ml水溶解的NaNO 2(8.28克,0.12摩尔)。添加到溶液中的压力平衡滴液漏斗和密封滴液漏斗用隔膜。慢慢打开滴液漏斗中的阀并让的NaNO 2溶液滴入烧瓶中。控制阀门以调节滴落速率每秒约2滴。保持搅拌在300rpm,保持氩气从烧瓶底部鼓泡。烧瓶中应保持在乙二醇浴中于-10℃,直到所有的NaNO 2溶液。注意:该步骤中加入的NaNO 2溶液中产生热量和气体。滴水率应仔细CON受控和整个系统应通过氩气口是开放的。
  4. 保持搅拌3更小时,并让温度从-10℃升温至室温。将得到的溶液应该是无色至淡黄色;如果颜色太暗,施加真空以除去过量的氮氧化物和可能的溴2在反应过程中生成的。
  5. 从该溶液中使用的提取漏斗3倍35毫升乙醚提取产物。合并有机相并用饱和食盐水洗涤。将有机相也可与少量的NaHCO 3的前,用盐水洗涤以除去颜色,如果是暗洗涤。干燥有机相经Na 2 SO 4 6小时。
  6. 过滤出用Na 2 SO 4和蒸发在真空下将溶剂,粗产物应得到明确至浅黄色油状物。粗产物可以通过蒸馏进一步在115℃下进行纯化,3个毫米汞柱,或由硅胶柱上用3:1己烷:乙酸乙酯。
  7. 纯的产物,得到为透明油状物,6.6克(收率74%),密度=1.69克/ ml时,[α] D20 = 24°(甲醇),1 H NMR(400兆赫,CDCL 3)δ4.41(Q, J = 7.0赫兹,1H),1.86(D,J = 7.0赫兹,3H)。中的(S)-2 - bromopropanoic的情况下酸-D 4(从D 4-L-丙氨酸的方法制备),纯的产物,得到为透明油状物,产率78%,密度= 1.87克/毫升,[α] D20 = -19°(甲醇)1 H-NMR,无显著H信号被观察到。 ESI-MS - [M-1] - = 155.1(预期154.97)。为(S)-2 -溴-4 -甲基戊酸(从L-亮氨酸使用相同的程序制备的)的纯产物,得到为透明油状物,产率89%,[α] D20 = 37°(甲醇),1H NMR(400兆赫,CDCL 3)δ4.30(T,J = 7.7赫兹,1H),1.94(日,J = 10.8,3.9赫兹,2H),1.81(TT,J = 13.2,6.5赫兹,1H),0.96 (日,J = 18.2,6.6赫兹,7H)。中的(S)-2 - 溴-3 - 苯丙氨酸的情况下纯的产物,得到为淡黄色油nylpropanoic酸(由L-苯丙氨酸用同样的步骤制备),产率72%,[α] D20 = 17°(甲醇),1 H NMR(400兆赫,CDCL 3)δ7.38 - 7.19(M,5H),4.42(日,J = 8.1,7.3赫兹,1H),3.47(日,J = 14.2,8.2赫兹,1H),3.25(日,J = 14.2,7.2赫兹,1H)。

丙氨酸3,使用转氨酶同位素标记

在组合文库的合成,尤其是在一珠一化合物(OBOC)库的分裂 - 和 - 池的合成,化合物,可以从每个胎圈获得的量是比较小的。 (通常1皮摩尔至10纳摩尔)。此外,质谱法被广泛地用于最终化合物,由于其高灵敏度的鉴定和表征。为了使用质谱分析,以确定在最终的PTA产物的手性中心的绝对构型,溴代酸对映体应isoto使用前pically标记。在这里,我们将介绍使用转氨酶和D 2 O来标记L-丙氨酸的方法。

  1. 溶解L-丙氨酸(300毫克,3.36毫摩尔)在50毫升聚乙烯管10毫升D 2 O中的。添加α-酮戊二酸(10毫克,0.068毫摩尔)作为共底物。热身管到37℃,用1M NaOD soution调整的PD 8.5-8.7。注:PD受pH值试纸测定。传统的电子pH计配有玻璃电极选择性的H +可以提供不正确的读出D +。
  2. (从猪心脏,罗氏诊断,印第安纳波利斯,在0.1毫克,EC 2.6.1.2)添加谷丙转氨酶的PD 8.5 - 8.7,从先前的步骤中制备37℃的解决方案。把该管在37℃的培养箱中,轻微摇动过夜孵育它,10至30rpm的转速是优选的。
  3. 过夜孵育后,取0.5毫升D 2 O中的溶液中,并用1 H-NMR检查反应进程。的所有质子信号lanine,δ3.76(Q,J = 7.2赫兹,1H),1.46(D,J = 7.3赫兹,3H),1 H NMR 400 MHz的,应大大由于氘化抑制。如先前描述的23的98%以上的质子应该交换到氘。注:D 2 O可通过蒸馏部分恢复,如果大规模进行反应(>200毫升D 2 O)。通常情况下,60%到80%D 2 O中的可以从溶液中蒸去溶剂。
  4. 冷冻用液氮将上述溶液,并用冷冻干燥机,以获得白色氘化L-丙氨酸粉末冻干它。

拟肽接头区的4合成

不需要PTA文库合成的接头区。然而,为了避免高背景中的MALDI质谱的低分子量范围(100-600),并改善该化合物的电离中,拟肽连接子具有多个极性残基是常用的。这种拟肽林KER可以通过标准的拟肽合成方法来合成。在这里我们将合成的N-甲氧基乙基甘氨酸一个五聚体作为连接体( 如图5)。

  1. 在10毫升DMF中溶胀90μm的珠粒的TentaGel带RAM接头(1克,0.27毫摩尔/克)3小时,在12毫升注射器的反应器,轻微摇动。
  2. 从反应器排出的二甲基甲酰胺,并加入10 ml 20%哌啶的DMF溶液从Rink酰胺连接器脱保护Fmoc基团。摇珠30分钟20%哌啶的解决方案。用DMF洗涤5倍,除去所有的哌啶。
  3. 取数珠从注射器,并与四氯苯醌试验测试。珠应该把深褐色(四氯苯醌试验阳性伯胺),如果FMOC成功脱保护。
  4. 准备了以下解决方案:1 20毫升,2M的溴乙酸/ DMF溶液; 2 20毫升,2M的DIC / DMF溶液; 3,10毫升,1M的methoxylethylamine / DMF溶液。
  5. 加入5毫升2M的溴乙酸/ DMF溶液,以珠,轻轻摇晃。然后加入5毫升2M的DIC / DMF溶液于珠子;密封注射器的活塞,并把它放在摇床。摇动10分钟。
  6. 彻底冲洗用DMF的珠子。加入2毫升1M甲氧基乙胺/ DMF溶液从步骤4.4制得的珠子。密封注射器的柱塞和振动筛30分钟摇晃。
  7. 用DMF洗涤5倍的珠子。检查数珠与四氯苯醌试验,若阳性(珠变成蓝色),然后继续进行下一个步骤。否则,重复步骤4.6。
  8. 重复步骤4.5至4.7,4倍,完成五聚体。

5,分体式和池PTA图书馆与(R)的合成 - 和(S)-2 - 溴酸

在这里,我们描述了与使用1克珠从步骤4.8 9,261化合物的理论多样性的小PTA库的合成。需要注意的是一个90微米的TentaGel珠每克含约2,900,000珠;因此,该冗余该库将是2.9×10 6 / 9,261 = 312份。我们将用溴乙酸,(R)-2 - bromopropanoic和同位素标记的(S)-2 -溴丙酸-D 4为羧酸,和7不同的胺(A1〜A7,参见图5为详细说明)进行胺化。注射器的反应器和真空歧管将被用来执行合成。

  1. 加入10 mL 1:1 DCM:DMF从步骤4.8注射器;使用1000微升移液器带有截断枪头平摊所有1 g树脂分为三个5毫升注射器反应堆。将它们标记为B(溴乙酸)中,R((R)-2 - bromopropanoic)和S((S)-2 -溴丙酸-D 4)。与DCM的3倍洗净所有3注射器和清洗注射器标有R和S采用无水THF 3倍,洗注射器标记为B用DMF 3倍。
  2. 注射器R和 S。 BTC耦合溴丙酸的。
    1. 准备一个新鲜的BTC / THF溶液。添加pproximately 200毫克的BTC到小瓶在通风橱中,用盖子密封。称重在小瓶BTC的量。计算所需的溶剂量,并加入无水THF放入小瓶中,使20毫克/毫升的BTC / THF溶液。
    2. 准备溴酸/ BTC的混合物。加(R)-2 -溴丙酸(89微升,0.95毫摩尔)和(S)-2 -溴丙酸-D 4(89微升,0.95毫摩尔)在2小药瓶分开。向每个小瓶中,加入5毫升上述20毫克/毫升的BTC / THF溶液中。密封两个小瓶,把他们在-20℃下冷冻20分钟。
    3. 新增1,125微升,2:1 THF / DIPEA(750微升焦磷酸钾,375微升DIPEA,2.2毫摩尔)分别注射器R和 S。混合珠枪头。让他们坐了5分钟。
    4. 取上述两种冷却溴酸/ BTC混合物从步骤5.2.2,添加2,4,6 - 三甲基吡啶(356微升,2.7毫摩尔),以每小瓶。白色的沉淀物会立即形成。直接套用相应的悬挂在碱化珠(步骤5.2.3注射器RS),尽快,然后把它们放在摇床下120转摇2小时。
      注意:在注射器反应器中的溶液应在反应的整个过程中,淡黄色悬浮液。较深的颜色是过热的迹象初始加酸氯化物溶液中释放出来。这可以通过进一步冷却得到解决或稀释的溴酸/ BTC的混合物。
  3. 注射器 。溴乙酸耦合DIC
    1. 准备一个新的20毫升,2M的溴乙酸/ DMF溶液。制备一个20毫升,2M的DIC / DMF溶液。
    2. 加入2毫升2M的溴乙酸/ DMF溶液注射器,B,轻轻摇晃。加入2毫升2M的DIC / DMF溶液注射器,B,轻轻摇晃。
    3. 放注射器B上的相同摇床如注射器R和 S
  4. 2小时后,取注射器R,SB的振动筛。与DCM的5倍,彻底冲洗所有三个注射器。然后用DMF 5倍。需要注意的是注射器RS不 ​​能用DMF洗涤被用DCM或THF第一前洗涤。
  5. 池从注射器R,SB中的所有微珠成一个12毫升注射器反应器中。用DMF 5X清洗所有的珠子。
  6. 加入10 ml 1:1 DCM:DMF中的注射器;使用1000微升移液器带有截断枪头平分所有的珠串成7个人2毫升注射器,将它们标记为A1-A7。
  7. 胺化。制备10毫升,2M的伯胺/ DMF溶液为每个在图5中列出的7胺。加入5 ml EAC的ħ胺溶液到相应的注射器A1-A7。所有孵育7注射器在60℃培养箱中振荡培养过夜。
  8. 孵育后,用DMF彻底清洗所有的珠子。花几分钟的珠子从每个注射器,并检查与四氯苯醌的测试。如果珠变绿(正)在3分钟内,继续进行下一个步骤。如果是负数,为负注射器重复步骤5.7。
  9. 重复步骤5.1至5.8倍,完成三聚体。可选步骤:在每个周期结束后,我们建议通过质谱法如下所述检查综合素质。所有9,261化合物现在对合成的TentaGel珠OBOC库。
  10. 质谱家教会的确认。
    家教会是高度结构化的低聚物和具有N-甲基化肽的许多共同特点。之一的N-甲基化的肽的固相合成中的常见问题是在TFA裂解的酸降解。为了抑制酸降解,如环孢霉素分子的裂解从固体支持物通常在低温下进行。我们比较了用于从固体支持物上切割不同的PTA分子的各种裂解的条件。我们发现,一般来说,温度低,并减少TFA的浓度可有效抑制酸的降解,并提供更纯的化合物。
    1. 制备出10毫升15毫升管1时01 TFA / DCM溶液中。密封管,并把它在-20℃下冷冻20分钟。
    2. 洗需要用DCM 5倍被切割的小珠。摇在DCM珠子15分钟,并用DCM 5倍再次洗涤磁珠。
    3. 从注射器排出的DCM。使用光镜和一个吸管截断尖到每孔各个别珠转移到96孔板中,一个胎圈。
    4. 覆盖96孔板盖玻片。把板在-20℃下冷冻15分钟。
    5. 采取冷却1时01分TFA / DCM解决方案从步骤5.10.1,并添加20μl到每个包含一个珠孔中。把盖玻片背部和普吨的96孔板上在-20°C冰箱摇床。
    6. 摇动20分钟。就拿96孔板出来,撕下盖玻片。吹干通过吹入空气或氩气在它从每个孔中的TFA / DCM。如果超过10个珠被裂解,一个Speed​​Vac中可以用来从整个板干燥TFA / DCM。请注意,在这一点上,不是所有的化合物的裂解掉珠,但在切割的化合物应该是绰绰有余进行质谱分析。
    7. 加20微升6点04的ACN:H 2 O溶液,以每孔溶解在切割的化合物。现货0.6微升每种化合物溶液与对MALDI板0.6微升CHCA MALDI基质在一起。
    8. 用MALDI质谱分析,以确定每个化合物的分子量和序列(MS / MS)。

6,四氯苯醌测试

  1. 准备以下试剂新鲜为每个测试。溶液A:2%四氯苯醌(CAS:118-75-2)的DMF。解B:2%乙醛(CAS:75-07-0)的DMF。
  2. 混合100微升溶液A用100μl溶液B的试验在1.5ml管之前;放下珠,轻轻摇晃。如果小珠变成5分钟内的蓝色,它表示的仲胺的小珠的表面上的存在。伯胺得到深棕色的颜色,而不是脸色发青。

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Representative Results

在这里,我们将展示从PTA三聚体与接头三个有代表性的电离光谱。 如图6A所示 ,当用50%TFA / DCM溶液在室温下裂解,显著降解是观察。在图6A中 ,峰593和484分别对应于连接体和三聚体的PTA,表明整个分子被成功地合成了在胎圈,但裂解过程中降解。当如上述那样低的温度条件下裂解,三氟乙酸诱导的降解的量被大大地抑制, 如图6B所示 。这样的裂解的机制已经在以前的文献24描述了,并且它被认为是通过一个恶唑烷中间体。 PTA分子可以通过MS / MS测序和片段化模式是类似的肽和拟肽中, 如图6C所示 。与(S)-2 -溴丙酸-D 4通常克合成的PTA分子的ive在MS和MS / MS谱更广的峰是由于不完全氘化的产品,如(S)-2 -溴丙酸-D 3( 图7A7B)的存在。这可以作为在R手性中心(胺化过程中从s倒)的过程中的测序过程中的存在的指示。我们还发现,PTA分子有一种倾向,以形成更sodiated加合物相比拟肽/肽,因此低钠盐水(如dionized水)和塑料装置是优选的( 图7C)。另一个副产品,可能在PTA合成来观察是从溴化胺化过程中的消除( 图7C)形成的丙烯酰胺。一旦丙烯酰胺形成,该序列被终止。这可以通过降低以减少溶液中的碱性伯胺至1M的浓度,得到解决。我们建议每个酰化工序之后进行的四氯苯醌测试和使用大规模光谱学oscopy每个胺化步骤之后要检查产品,确保库的质量。

图1
图1。结构的肽,拟肽,PTA和N-甲基化肽的比较。家长包括肽(R 2 = H),拟肽(R 1 = H)和N-甲基化肽(R 1≠H,R 2 = Me)的B)家长更喜欢反式酰胺键的构象由于两个α-侧链之间的空间位阻,C)的PTA也有一个优势构象,由于N-代用品和α-侧链的1,3烯丙基应变。 请点击此处查看该图的放大版本。


图2。子单体合成拟肽的(R ­ 1 = H)和PTA(R 1≠H)。第一步是胺的酸酰化。第二个步骤是胺化与伯胺。 请点击此处查看该图的放大版本。

图3
图3。反应设置。一个250毫升三颈圆底烧瓶中放入在干冰/乙二醇浴。中间的颈部与150ml的均压滴液漏斗相连。左和右颈密封带流量调节适配器和隔片的瓦特第i个长针,使氩气流量通过。 请点击此处查看该图的放大版本。

图4
图4。的分裂-和-池合成基础。空白珠被分成三个部分,与反应物A分别对待,B和C在第一反应后,珠所有三个部分汇集起来并进行混合。汇集珠粒在三个部分再次分裂,并再次用相同的反应物为每个单独的部分进行处理。第二反应后,9种不同的化合物被合成。 请点击这里查看这个数字的放大版本。


图5。库结构概述。三个家教的五聚体拟肽连接器后进行合成。理论上的多样性,3 3×7 3 = 9,261。 请点击这里查看这个数字的放大版本。

图6
图6。一个PTA三聚体A)三聚体的PTA室温下裂解50%TFA / DCM 的典型的MALDI质谱 。如图所示的PTA结构,[M +1] + = 1077 [M +娜] + = 975.7,从TFA裂解PTA碎片可以清楚地看到的频谱。 乙)三聚体的劈理上50%TFA / DCM如本文所述的优化条件下编。 TFA-诱导酸降解大大抑制了PTA三聚体。C)的MS / MS谱。弱Y7(916)信号被观测到,这是对于自由贸易协定的典型碎片的行为。谱分析和mMass 32产生。 请点击这里查看这个数字的放大版本。

图7
PTA合成同位素标记的单体和副产物典型的图7。MALDI光谱。 A)MS谱图由蓝色合成的PTA分子的比较:(R)-2 - bromopropanoic [M +1] = 760 [M +的Na] + = 787 [M + K] + = 803和红:(S) - 2 -溴丙酸-D 4 [M +1] + = 764 [M +的Na] + = 783 [M + K] + = 799 B)A所示的两种分子的MS / MS碎片图案)。注意,由于D 1,D 2和D 3的香料(丙氨酸的不完全氘化),分子由(S)-2 -溴丙酸-D 4合成的存在通常提供更宽的峰C)红:一个PTA的频谱二聚体的合成和优化的条件下裂解。蓝:PTA二聚体合成用2M甲氧基乙基胺溶液和裂解正常过滤后的水,请点击这里查看此图的放大版本。

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Discussion

肽叔酰胺(自由贸易协定)是肽低聚物的超家族。除了充分研究的肽,拟肽和N-甲基化肽,这个家庭中的化合物有很大一部分仍然是充分研究,majorly由于缺乏接入通用N-烷基化肽的合成方法。这里我们描述了一种有效的方法来合成贸易协定与从氨基酸衍生的手性结构单元。此前,我们曾报道使用一个新的子单体路线的PTA分子23的合成库。我们已经表明,自由贸易协定是其通过骨干具有构象性约束的高度结构化的低聚物。当体内测试,PTA分子表现出改善细胞通透性,因此改进活动25。然而,与旁边的所有优点,家教会还配备了一些合成的挑战,majorly从仲胺在受阻的位置酰化。 α-侧链,它提供的构象限制也带来的空间位阻对下列偶合步骤。为了克服这些合成的挑战,我们进行了广泛的优化研究,并确定BTC作为最佳的偶合剂用于此反应的23。

合成途径的关键步骤是BTC促进仲胺的酰化。在此过程中,使BTC的酰氯原位 26,27的生成。大多数其他的偶合剂,形成两种活性酯或酸酐作为中间体未能提供干净的酰化连续PTA合成。以前PTA单元的存在极大地损害了下列PTA单元的由于空间位阻的耦合效率。因此,对于多个贸易协定​​,高活性的中间体与一个小的离去基团的合成中是强烈优选的。在所有的耦合条件,我们测试过, 原位生成的酰氯通过BTC工作的BES吨,我们的手。然而,即使使用高活性的酰氯,我们建议,以避免高空间位阻胺,例如在图书馆合成α-支链的伯胺,除非预先测试。芳香胺,如衰老经常导致不完整的替代,因此也应当避免。在BTC偶联步骤,该溶液应始终为浅黄色至橙色的颜色;较深的有色溶液是过热的指示,并可能导致较低的产率和副产物的形成增加。这通常可以利用BTC溶液进一步冷却来解决,降低反应的大小和更快的传输的激活BTC /酸溶液。此外BTC,N-乙氧羰基-2 - 乙氧基-1,2 - 二氢喹啉(EEDQ)是另一种偶合试剂,在PTA合成效果很好。关键中间体是一种混合碳酸酐与相对较小的离去基团。在EEDQ的情况下,3当量EEDQ的是与酸的DCM溶液,然后AP一起溶解仿照的珠粒在室温下。反应通常在2小时内,轻微摇动完成。该反应释放CO 2的反应过程中;因此,反应体系不应该被关闭。

另一个关键步骤是裂解及PTA分子的表征。通过MALDI-MS/MS( 图6)测序的PTA分子时,一个显着的MS / MS碎片化格局已被观察到。它包括与过去的y离子(在图6C中所示的紫色和Y6,Y5,Y4,B2,B3的离子强度的增加)的低强度。类似的模式已经观察到在上一次报告28 N-甲基化肽碎片。由于中间恶唑烷的稳定性增加,N-甲基化肽往往给人很强的B离子28。此外,众所周知,N-甲基化的肽都TFA裂解和MALDI质谱分析24中的酸不稳定28,29。机理的研究已经表明,由于在主链构象的限制,前面的残基的羰基氧原子往往是在羰基的接近度的切割位点,从而促进恶唑烷中间体29的形成。对于上述原因,两个自由贸易协定和N-甲基化的肽需要从固相载体上使用受控TFA的26,30的浓度的裂解在低温下。在我们的经验,对于个别的PTA残基最方便的裂解方法发生在-20℃下用预冷的,-20℃下的50%TFA / DCM溶液中。这个过程极大地抑制了酸降解产物的形成。

掌握该技术后,与来自其它天然氨基酸,如亮氨酸,苯丙氨酸,谷氨酰胺,等等衍生的PTA单体库可以被合成为好。高品质的PTA库,可筛选AGainst使用我们之前发表的小球上的筛选方案31多种蛋白的目标。击从筛选鉴定的化合物可以用质谱和再合成为进一步试验使用上述的协议。

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Disclosures

作者宣称,他们有没有竞争的财务权益。

Acknowledgements

作者要感谢JUMPEI森本博士和托德多伦博士宝贵的援助。这项工作是由来自NHLBI(NO1-HV-00242)的合同支持。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2,4,6 trimethylpyridine ACROS 161950010 CAS:108-75-8
2-morpholinoethanamine Sigma-Aldrich 06680 CAS:2038-03-1  
48% HBr water solution ALFA AESAR AA14036AT CAS:10035-10-6
Acetaldehyde Sigma-Aldrich 402788 CAS:75-07-0  
Acetonitrile Fisher SR015AA-19PS CAS:75-05-8
Anhydrous tetrahydrofuran (THF) EMD EM-TX0277-6 CAS:109-99-9
Benzylamine Sigma-Aldrich 185701 CAS:100-46-9
bis(Trichloromethyl) carbonate (BTC) ACROS 258950050 CAS:32315-10-9
Bromoacetic acid ACROS 106570010 CAS:79-08-3
Chloranil Sigma-Aldrich 23290 CAS:118-75-2
Cyclohexanemethylamine Sigma-Aldrich 101842 CAS:3218-02-8
D2O Cambridge Isotope DLM-4-99.8-1000 CAS:7789-20-0
D-Alanine Anaspec 61387-100 CAS:338-69-2
Dichloromethane (DCM) Fisher BJ-NS300-20 CAS:75-09-2
Dimethylformamide (DMF) Fisher BJ-076-4 CAS:68-12-2
Ethylene glycol Oakwood 44710 CAS:107-21-1
Isopentylamine Sigma-Aldrich W321907 CAS:107-85-7
KBr ACROS 424070025 CAS:7758-02-3
L-Alanine Anaspec 61385-100 CAS:56-41-7
3-Methoxypropylamine Sigma-Aldrich M25007 CAS:5332-73-0
2-Methoxyethylamine Sigma-Aldrich 143693 CAS:109-85-3
N-(3-Aminopropyl)-2-pyrrolidinone Sigma-Aldrich 136565 CAS:7663-77-6 
N,N'-Diisopropylcarbodiimide (DIC) ACROS 115211000 CAS:693-13-0
N,N-Diisopropylethylamine (DIPEA) Sigma-Aldrich D125806 CAS:7087-68-5
NaNO2 ACROS 424340010 CAS:7631-99-4
NAOD 40% solution in water ACROS 200058-506 CAS:7732-18-5
Piperidine ALFA AESAR A12442-AE CAS:110-89-4
Piperonylamine Sigma-Aldrich P49503 CAS:2620-50-0
Propylamine Sigma-Aldrich 240958 CAS:107-10-8
Trifluoroacetic acid Sigma-Aldrich 299537 CAS:76-05-1
α-Cyano-4-hydroxycinnamic acid Sigma-Aldrich 39468 CAS:28166-41-8  
α-Ketoglutarate ALFA AESAR AAA10256-22 CAS:328-50-7
Tentagel Resin with RINK linker Rapp-Polymere S30023
Alanine transaminase Roche 10105589001 AKA: Glutamate-Pyruvate Transaminase (GPT)
Incubator New Brunswick Scientific Innova44
NMR Bruker 400 MHz
MALDI mass spectrometer Applied Biosystems 4800 MALDI-TOF/TOF
Lyophilizer SP Scientific VirTis benchtop K
Syringe reactor INTAVIS Reaction Column 3 ml, 5 ml, 10 ml, 20 ml
Vacuum manifold Promega A7231 Vac-Man

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References

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