Псевдопролин - Pseudoproline

Серин (Окса), Треонин [Oxa (5-Me)] и Цистеин (ТГц) Производные псевдопролинов.

Псевдопролин (также псевдо-пролин, ψ-Pro) производные искусственно созданы дипептиды минимизировать агрегацию во время Fmoc твердофазный синтез из пептиды.

История

Химический синтез больших пептидов все еще ограничен проблемами низкого сольватация во время твердофазного пептидного синтеза (SPPS) или ограниченно растворимость полностью защищенных пептидных фрагментов: даже хемоселективный перевязка методы затруднены самоассоциацией незащищенных пептидных блоков. Выяснение взаимосвязи между предпочтительной конформацией растущей пептидной цепи и ее физико-химический properties показывает, что β-лист (бета-лист ) формирование часто сопровождается значительным уменьшением сольватация и растворимость.[1][2][3] Помимо попыток увеличить сольватация из пептиды внешними факторами мало попыток, т.е. N-замещенный Hmb аминокислота производные[4] и псевдопролины (см. рисунок вверху справа)[5][6][7] сообщалось, что изменяют внутренние свойства пептиды ответственный за агрегирование и вторичная структура формирование. Псевдопролины состоят из серин - (Окса) или треонин -производный оксазолидины [Oxa (5-Me)] и Цистеин -производные тиазолидинов (ТГц) с Пролин -подобная кольцевая структура (см. вверху справа). Mutter и коллеги[8] определили окса- и тиапролиновые производные серина, треонина и цистеин с Ser (ψPro). Thr (ψPro) и Cys (ψPro), соответственно, где аббревиатура ψPro указывает на связь с пролином (с гетероатомный замещение кольца в положении 4). Псевдопролины с замещением в положении 2 пролинового кольца называются Ser / Thr / Cys- (ψR1, R2 Pro). Из-за предпочтения цис-амидной связи[9] с предыдущим остатком C2-замещенных псевдопролинов, их включение приводит к конформации излома пептидного остова, таким образом предотвращая пептид агрегация, самоассоциация или образование β-структуры.

Стратегии использования псевдопролина в твердой фазе Пептид Синтез (СППС).

Следовательно, псевдопролины одновременно выполняют две функции: они служат (1) как временная защита боковой цепи для Ser, Thr и Cys и (2) как солюбилизирующие строительные блоки для увеличения скорости сольватации и связывания во время пептид синтез и в последующей сборке цепи. Псевдопролины получаются путем реакции свободных аминокислот с альдегидами или кетоном.[10][11] Связывание производных аминокислот с растущей пептидной цепью, содержащей N-концевой псевдопролин обычно дает низкие выходы из-за стерически затрудненной природы оксазолидиновой (тиазолидиновой) кольцевой системы и пониженной нуклеофильности атома азота. Следовательно, предварительное образование соответственно защищенных производных дипептида типа FMOC-Xaa1-Oxa / THz-OH является предпочтительным для использования в синтезе пептидов. Для получения дипептидных производных, содержащих оксазолидиновые и тиазолидиновые кольца, возможны два концептуально различных подхода: (1) на месте ацилирование оксазолидинов, производных Ser или Thr, или тиазолидинов, производных Cys, с использованием фтористых кислот или N-карбоксиангидриды (NCA); и (2) прямая вставка оксазолидиновой системы в дипептиды (пост-вставка), содержащие C-концевой Ser или Thr. Выбор метода сильно зависит от природы псевдопролина, а также от заместителей у С2 циклической системы.

Преимущества

Преобразование псевдо-Pro (ψPro) вычетов.

Псевдопролины - мощный инструмент для улучшения качества синтетических пептидов.[12] Дипептиды псевдопролина значительно увеличили вероятность успешного синтеза как длинных, так и сложных пептидов. Дипептиды псевдопролина можно вводить таким же образом, как и другие аминокислота производные. Обычное использование псевдопролина (оксазолидин ) дипептиды в твердофазном пептидном синтезе FMOC (SPPS) серин - и треонин -содержащие пептиды приводят к значительным улучшениям качества и выхода сырых продуктов и помогают избежать ненужного повторного синтеза неудачных последовательностей.[13] Дипептиды псевдопролина оказались особенно эффективными в синтезе трудноразрешимых пептидов, длинных пептидов / малых белков и циклические пептиды, что позволяет во многих случаях производить пептиды, которые иначе невозможно получить. Эти дипептиды чрезвычайно просты в использовании: просто замените остаток серина или треонина вместе с предыдущим аминокислотным остатком в пептидной последовательности на соответствующий дипептид псевдопролина (см. Рисунок справа). Нативная последовательность восстанавливается при расщеплении и снятии защиты.[14][15][16]

Приложения

В последние годы несколько пептидов, таких как Т-20 (также называемый DP178),[17][18][19] Эптифибатид, Зиконотид, Прамлинтид, Эксенатид, и Бивалирудин, были одобрены США. Управление по контролю за продуктами и лекарствами и представлены на рынке для использования при лечении различных заболеваний. Что еще более важно, в конце 2004 г. более 600 пептидов находились либо в стадии разработки, либо на продвинутой доклинической стадии.[20]

Улучшения

Схема части бета-листа RANTES структура. Обведенные в кружки аминокислоты были включены как дипептиды псевдопролина.

Традиционно твердофазный синтез полагался на полистирол смолы на основе для синтеза всех видов пептидов. Однако из-за их высокого гидрофобность эти смолы имеют определенные ограничения, особенно в синтезе сложных пептидов, и в таких случаях полиэтиленгликоль Смолы на основе (PEG) часто дают превосходные результаты. Другой действенной стратегией ускорения сборки сложных пептидов является использование дипептидов псевдопролина. Эти производные нарушают взаимодействия между цепями, которые обычно являются причиной плохих выходов связывания в агрегированных последовательностях. Сейчас доступен большой арсенал химических средств для синтеза почти всех пептидов до 40 аминокислота остатки. Однако некоторые пептиды небольшого размера и многие пептиды и / или белки большого размера все еще недоступны классическими методами.

Состав полиэтиленгликоль Смола на основе (PEG).

В последнее время эффективный ступенчатый твердофазный синтез RANTES (24-91) был опубликован. RANTES является основным фактором подавления ВИЧ, продуцируемым CD8 + Т-клетками.[21] Сериновая протеаза CD26 / дипептидил-пептидаза IV (CD26 / DPP IV) индуцирует усечение NH2-конца от RANTES (1-91) до RANTES (24-91), что ингибирует инфекцию моноциты М-тропиком ВИЧ -1 штамм[22] 68 аминокислот RANTES (24-91) имеют высокую склонность к агрегации.[23] Метод сочетает в себе преимущества смолы ChemMatrix на основе ПЭГ и дипептидов псевдопролина.[24]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Mutter, M., Vuilleumier, S., Angew. Chem. (1989) 101, стр. 551; Энгью. Chem. Int. Эд. Engl., (1989) 28, с. 535
  2. ^ Тониоло. С, Бонора. Г. М., Мультер. М., Пиллаи. В.Н.Р., Макромол. Chem. (1981) 182. с.1997.
  3. ^ Бормотать. М., Пиллаи. В. Н. Р., Анцингер. Х., Байер, Э., Тониоло, К., В пептидах (1980) Brunfeldt. К. Ред., Автор сценария: Копенгаген. (1981) стр.660
  4. ^ Джонсон, Т., Куибелл. М., Шеппард Р.С., J. Pept. Sci. (1995) 1. стр.11.
  5. ^ Wöhr. Т., Валь. Э., Нефзи. А., Rohwedder. С., Сато. Т., Солнце, X., Mutter. М. Варенье. Chem. Soc. (1996) 118, стр.9218
  6. ^ Думи П., Келлер. M., Ryan, D. E., Rohwedder B., Wöhr. T., Muller, M. J. Am. Chem. Soc., (1997) 119. p.918.
  7. ^ Келлер М., Сагер. C, Думи, П., Щутковский. М., Фишер. Г. С., Mutter. М., J. Am. Chem. Soc. (1998) 120, стр.2714
  8. ^ Муттер М., Нафзи. А., Сато. Т., Сан, X., Валь. Э, Вёр, Т. Peplide Res. (1995) 8. 145.
  9. ^ Нефзи. А., Шенк К., Mutter. М. Protein Pept Lett. (1994) 1, стр.66
  10. ^ Фюлоп Ф., Маттинен Дж., Пихлая К., Tetrahedron (1990) 46, с.6545
  11. ^ Kallen RG., J. Am. Chem. Soc., (1971) 93, p.6236.
  12. ^ П. Уайт и др. (2004) J. Pept. Sci. 10, 18
  13. ^ Бальбах Дж, Шмид FX. (2000). Изомеризация пролина и ее катализ в сворачивании белков. В механизмах сворачивания белков 2-е изд. Редактор RH Pain. Издательство Оксфордского университета.
  14. ^ T. Haack & M. Mutter (1992) Tetrahedron Lett. 33, 1589
  15. ^ W.R.Sampson и др. (1999) J. Pept. Sci. 5, 403
  16. ^ П. Уайт и др. (2003) Биополимеры, 71, 338. P156
  17. ^ Килби, Дж. М. и др., Nat. Med. (1991) 4: 1302–1307
  18. ^ Уайлд, С. Т. и др., Proc. Natl. Акад. Sci. США (1994) 91: 9770-9774
  19. ^ Derdeyn, C.A., et al., J. Virol. (2000) 74: 8358-8367
  20. ^ Маркс, V. Chem Eng News 2005, 83, 17-24
  21. ^ Кокки Ф. и др., Science 270: 1811–1815, 1995.
  22. ^ Proost P. et al., J Biol Chem, Vol. 273, выпуск 13, 7222-7227, 1998 г.
  23. ^ Нардесс, В.; Лонги, Р. Nat Struct Biol 2001, 8, 611-615.
  24. ^ Файна Гарсия-Мартин и др., Биополимеры (Pept Sci) 84: 566-575, 2006