Zum Anzeigen dieser Inhalte ist ein JoVE-Abonnement erforderlich. Melden Sie sich an oder starten Sie Ihre kostenlose Testversion.
Method Article
* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
Ein Protokoll für die Synthese von alkylmodifizierte Guanidine, basierend auf der Verwendung der entsprechenden Vorstufen dargestellt.
Die Guanidingruppe ist eine der wichtigsten pharmakophorer Gruppen in der medizinischen Chemie. Die einzige Aminosäure, die eine Guanidingruppe tragende ist Arginin. In diesem Artikel ist eine einfache Methode zur Modifikation der Guanidingruppe in peptidische Liganden zur Verfügung gestellt, mit einem Beispiel für RGD-bindende Integrin-Liganden. Es wurde vor kurzem gezeigt , dass die unterschiedliche Modifikation der Guanidingruppe in diesen Liganden für die selektive Modulation des Subtyps ermöglicht (beispielsweise zwischen den Subtypen & agr; v und α5). Darüber hinaus wurde eine bisher unbekannte Strategie für die Funktionalisierung über die Guanidingruppe demonstriert und der Syntheseansatz wird in diesem Dokument überprüft. Die Modifikationen betreffen hier beschriebenen endständig (N ω) alkyliert und Guanidin - Gruppen acetyliert. Für die Synthese, maßgeschneiderte Vorläufermoleküle synthetisieren, die dann zu einer Reaktion mit einem orthogonal ungeschützten Amin unterzogen werden, um die pre zu übertragen-modifizierte Guanidingruppe. Für die Synthese von alkylierten Guanidinen, basierten auf Vorläufer N, N '-Di-Boc-1H - pyrazol-1-carboxamidin wird verwendet acylierten Verbindungen zu synthetisieren, die Vorläufer der Wahl ein entsprechend acylierten Derivates von N - Boc - S ist - methylisothioharnstoff, die in ein- und zweistufigen Reaktionen erhalten werden können.
Zu den am häufigsten vorkommenden pharmakophorer Gruppen in natürlichen Liganden ist die Guanidingruppe, die in mehreren Interaktionen beteiligt ist 1, 2. Beispielsweise dient er als ein potenzieller vierfachen Wasserstoff-Donator in Wasserstoffbrücken-Wechselwirkungen und wird in der elektrostatischen Wechselwirkungen, wie Salzbrücken oder Kationen-π-Wechselwirkungen beteiligt. In der medizinischen Chemie ist diese Gruppe oft mit Drogen und Medikamenten - Kandidaten 4, gefunden , obwohl sehr oft als Guanidin - Mimetika 5, 6. Der Grund für die Entwicklung von Guanidin-Mimetika ist die Entfernung von der allgegenwärtigen, positiv geladenen Guanidingruppe, sowie die Einstellung der Lipophilie des Liganden. In peptidische Liganden, ist der einzige Guanidingruppe haltige Aminosäure Arginin, die in der bioaktive Region peptidische Liganden gefunden wird daher häufig.
Ein sehr prominent Beispiel für eine argininhaltigen Ligandenfamilie ist die Unterfamilie der RGD-bindend Integrinen. Im Allgemeinen sind die Integrine eine Klasse von Zelladhäsionsrezeptoren, die in allen höheren Organismen über wichtige Funktionen übernehmen. Einige dieser Funktionen beinhalten die Zelladhäsion, Migration und das Überleben der Zelle. So werden sie auch in pathologischen Indikationen, wie Krebs und Fibrose beteiligt. Integrine sind heterodimere Transmembran-Proteine, die aus einer α- und einer β-Untereinheit, die 24 derzeit bekannten Integrin-Subtypen bilden; 8 von ihnen die Tripeptidsequenz Arg-Gly-Asp (RGD =) in ihren Liganden 7 erkennen. Die Bindungsregion an der Grenzfläche zwischen diesen beiden Subtypen in dem extrazellulären Teil befindet, die sogenannte Integrin - Kopfgruppe 8. die metallionenabhängige Adhäsionsseite (MIDAS) Region, die in der Beta-Untereinheit befindet und bindet die Carbonsäure in den Liganden (Seiten cha: RGD wird durch zwei gemeinsame Wechselwirkungen anerkanntin der Asp); und die Guanidingruppe in den Liganden, die in der alpha-Untereinheit befindet. Die meisten der Integrin - Untertypen sind promiskuitiv und zumindest einen Teil ihrer natürlichen extrazellulären Matrix (ECM) -Liganden 9 teilen. So ist für die Entwicklung von künstlichen Integrin-Liganden, der Schwerpunkt ist neben einer hohen Bindungsaffinität, die Selektivität Subtyp. Vor kurzem konnten wir ein Schlüsselelement für die Erzeugung von Subtyp selektiven Liganden enthüllen: die Guanidingruppe. Durch unterschiedliche Modifikationen können biselective Liganden für die αv- und α5-enthaltende Integrin - Subtypen in selektive Verbindungen , die durch einfache Modifikationen an der Guanidingruppe gedreht werden, der dann die verschiedene α-Untereinheiten 10 unterscheiden kann.
In der Tasche der & alpha; v interagiert die Guanidingruppe side-on über einen zweizähnigen Salzbrücke mit Asp218 11, 12. Diese Wechselwirkung cein auch in α5β1 beobachtet werden (hier mit Asp227 in α5), sondern zusätzlich ein End-Wechselwirkung der Guanidingruppe mit einem Gln - Rest (Gln221) wird 13 beobachtet. Somit modifizierten wir die Guanidingruppe in zwei entgegengesetzter Weise: in einem Fall durch die Seite-an blockierenden Zusammenwirken mit der Methylierung des N δ der Guanidingruppe, und im anderen Fall mit der Methylierung des Guanidin - N ω, Blockierung der End-on - Interaktion. Überraschenderweise führte diese kleine Änderung zu einer vollständigen Selektivität Verschiebung der Liganden. Neben der Alkylierung wurde eine neue Methode Funktionalisierung in dieser Publikation vorgestellt. Die klassische Funktionalisierung Verfahren für diese Art von pentapeptidic Ligand ist durch die Seitenketten - Konjugation einer Aminosäure nicht in 14 - Bindung (zB K in c (RGDfK)) beteiligt sind , 15. Hier,wir zeigen, dass die Funktionalisierung durch Modifizierung des Guanidin auch möglich ist - mit einem Acyl- oder alkylierte Linker - die für die Bindung von entscheidender Bedeutung ist. Die positive Ladung , die essentiell für die Bindung ist , beibehalten wird , und Modelle legen nahe , dass die langkettigen Punkte aus der Bindungstasche und somit eine ideale Möglichkeit für die Befestigung von weiteren Linkern Bereitstellung und Markierungseinheiten (zB einer Fluoreszenzmarkierung oder ein Chelator für molekulare imaging).
In dieser Arbeit konzentrieren wir uns auf den Herstellungsschritten für die Modifikation der Guanidingruppe in Arginin-enthaltenden Liganden. Dies beinhaltet die Synthese von N ω -methylated Spezies sowie Guanidine mit längeren Linker - Einheiten. Die verschiedenen Modifikationen umfassen Acyl- und Alkylgruppen.
Hinweis: Alle Reagenzien und Lösungsmittel wurden von kommerziellen Lieferanten erhalten und ohne weitere Reinigung verwendet.
Achtung: Bitte lesen Sie alle relevanten Sicherheitsdatenblätter (MSDS) vor dem Gebrauch. Bitte verwenden Sie geeignete Schutzausrüstungen , wenn chemische Synthesen durchführen (zB Dunstabzugshaube, Schutzbrille, Handschuhe, Kittel, in voller Länge Hosen und geschlossene Schuhe).
1. Synthese des Precursors Guanidinylierung
2. Synthese von zyklischen Peptids Precursors
3. Guanidinylierung und Entschützung in Lösung
4. Analytische Daten und Parameter für die Reinigung
Der cyclische Peptidvorläufer wurde als ein lineares Peptid synthetisiert, cyclisiert und orthogonal Dde-Schutzgruppe entfernt. Nach der Fällung wurde die Reinheit der Verbindung mit HPLC-MS (Figur 1) analysiert. Um den Fortschritt der Reaktion zu überwachen, wurde eine HPLC - Analyse durchgeführt , nachdem die 2-h Reaktionszeit (Abbildung 2).
Für größere Rückstände auf der Guanidingr...
Der Vorläufer für Guanidinylierung ist ein orthogonal entschützt zyklische Peptid - Derivat, (c (OrnD (Ot Bu) Gf (N Me) V)), die durch ein Standard - Fmoc - Protokoll von Festphasen - Peptidsynthese (SPPS) synthetisiert wird. Ornithin wurde als orthogonal geschützten Derivat (Fmoc-Orn (Dde) -OH) verwendet, die mit Hydrazin in DMF nach der Cyclisierung des Peptidgerüstes entschützt werden können. Der Peptid-Vorläufer wird durch die Fällung der Verbindung und durch die anschließende Ge...
Die Autoren haben nichts zu offenbaren.
TGK erkennt die International Graduate School for Science and Engineering (IGGSE) der Technischen Universität München für ihre finanzielle Unterstützung. HK erkennt das Center for Integrated Protein Science Munich (CIPSM) für ihre Unterstützung.
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 |
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragenThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Alle Rechte vorbehalten