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Method Article
Peptides amides tertiaires (APE) sont une superfamille de peptidomimétiques qui incluent, mais ne sont pas limités à des peptides, des peptoïdes et les peptides N-méthylés. Nous décrivons ici une méthode synthétique qui combine à la fois divisée et-piscine et stratégies sous-monomères pour synthétiser un une bille bibliothèque d'un composé de PTA.
Peptidomimetics sont d'excellentes sources de ligands protéiques. La nature oligomères de ces composés nous permet d'accéder à de grandes bibliothèques de synthèse sur phase solide en utilisant la chimie combinatoire. Une des classes les plus étudiés de peptidomimétiques est peptoids. Les peptoïdes sont faciles à synthétiser et ont été montrés pour être résistant à la protéolyse et de la cellule-perméable. Au cours de la dernière décennie, de nombreux ligands de protéines utiles ont été identifiés par criblage de banques de peptoïdes. Cependant, la plupart des ligands identifiés dans les bibliothèques peptoïdes ne s'affichent pas une affinité élevée, à de rares exceptions. Cela peut être dû, en partie, à l'absence de centres chiraux et des contraintes conformationnelles des molécules peptoïdes. Récemment, nous avons décrit une nouvelle voie de synthèse pour accéder peptides amides tertiaires (APE). PTA sont une superfamille de peptidomimétiques qui incluent, mais ne sont pas limités à des peptides, des peptoïdes et les peptides N-méthylés. Avec des chaînes latérales sur les deux α-carbone et des atomes d'azote principaux de la chaîne,la conformation de ces molécules sont grandement limitée par encombrement stérique et 1,3 allylique souche. (Figure 1) Notre étude suggère que ces molécules d'ATP sont très structurés en solution et peuvent être utilisés pour identifier des ligands protéiques. Nous croyons que ces molécules peuvent être une source future de ligands protéiques de haute affinité. Ici, nous décrivons la méthode de synthèse combinant la puissance de deux split-et-piscine et stratégies sous-monomères pour synthétiser un échantillon d'un cordon d'un composé (OBOC) bibliothèque de PTA.
Sont des composés peptidomimétiques qui imitent la structure des peptides naturels. Ils sont conçus pour conserver l'activité biologique, tout en surmontant certains des problèmes associés aux peptides naturels, y compris la perméabilité cellulaire et la stabilité contre la protéolyse 1-3. En raison de la nature oligomère de ces composés, de grandes bibliothèques de synthèse peuvent être facilement accessibles par des voies de synthèse de sous-monomères ou monomères 4-7. Une des classes les plus étudiées de peptidomimétiques est peptoids. Les peptoïdes sont des oligomères de glycines N-alkylés qui peuvent être facilement synthétisés en utilisant une stratégie de sous-monomère 8, 9. Beaucoup de ligands de protéines utiles ont été identifiés avec succès de criblage de grandes banques de peptoïdes synthétique contre des cibles de protéines 1, 10-14. Néanmoins, "hits" identifiés dans les bibliothèques peptoïdes archives rarement très haute affinité vers des cibles protéiques 1,10-14,22. Une major différence entre les peptoïdes et les peptides naturels est que la plupart des peptoïdes n'ont généralement pas la capacité de former une structure secondaire en raison de l'absence de centres chiraux et des contraintes conformationnelles. Pour résoudre ce problème, plusieurs stratégies ont été développées au cours de la dernière décennie, en grande partie en se concentrant sur la modification des chaînes latérales contenues sur les principaux atomes d'azote de la chaîne 15-22. Récemment, nous avons développé une nouvelle voie de synthèse d'introduire des chaînes naturelles latérales d'acides aminés sur un squelette peptoïde pour créer peptides amides tertiaires 23.
Peptides amides tertiaires (APE) sont une famille de peptidomimétiques qui incluent, mais ne sont pas limités à des peptides (R 2 = H), les peptoïdes (R 1 = H) et les peptides N-méthylés super (R 1 ≠ H, R 2 = Me) . (Voir Figure 1) Notre voie de synthèse emploie des acides aminés naturels comme source de chiralité et des chaînes latérales sur le45; carbone, et les amines primaires disponibles dans le commerce pour fournir les N-substitutions. Par conséquent, un espace chimique plus grande que celle des peptides simples, des peptoïdes ou des peptides N-méthylés peuvent être explorées. Spectres de dichroïsme circulaire ont montré que les molécules d'ATP sont très structurés en solution. Caractérisation de l'un des complexes protéiques PTA-montre bien que les contraintes de conformation de PTA sont nécessaires pour la liaison. Récemment, nous avons également découvert que certaines des molécules d'ATP possèdent une meilleure perméabilité cellulaire que leurs homologues de peptoïdes et de peptides. Nous croyons que ces bibliothèques de PTA peuvent être une bonne source de ligands de haute affinité pour les protéines cibles. Dans cet article, nous allons discuter de la synthèse d'un échantillon d'une bille un composé (OBOC) bibliothèque de PTA dans les détails avec quelques meilleures conditions pour le couplage et le clivage de ces composés.
1. Bases de Split-et-piscine Synthèse
Afin de générer efficacement un grand nombre de composés sur la phase solide, la synthèse split-and-pool est souvent utilisé comme une stratégie générale. Comme le montre la figure 4, de Tentagel perles sont d'abord séparée en trois parties. Chaque portion est mis à réagir avec un réactif différent, la génération du premier résidu sur des billes. Après la première réaction, les trois parties sont regroupées, mélangés, et ensuite divisés à nouveau en trois portions. Chaque partie sera à nouveau réagir avec un réactif différent, la génération du second résidu sur des billes. Après deux étapes split-et-piscine, neuf composés sont générés.
Dans la synthèse de sous-monomère, les perles sont d'abord divisées en plusieurs parties pour réagir avec différents acides bromo, en présence d'un réactif de couplage. Après lavage avec solvant, toutes les perles seront réunies et mélangées, puis de nouveau divisé en plusieurs parties pour réagir avec différentsdes amines primaires. Après amination, toutes les perles sont regroupées et lavées soigneusement, remplir un monomère complet sur chaque perle. Ce processus peut être répété jusqu'à ce que la diversité souhaitée est atteinte.
2. Préparation de l'acide bromure de Natural acides aminés
Dans la synthèse de sous-monomère, la synthèse de chaque monomère est divisé en deux étapes distinctes: 1. Couplage du bromure et de l'acide 2 amination avec des amines primaires (Figure 2).. Afin de synthétiser un amide tertiaire des peptides, des bromures d'acides chiraux avec des chaînes latérales sur le carbone alpha sont préparés à partir d'acides aminés naturels. Nous décrivons ici le procédé de transformation d'un acide aminé naturel dans le bromure d'acide correspondant avec une fidélité élevée stéréo. Nous utilisons l'alanine, par exemple; d'autres acides aminés, y compris la serine, la thréonine, l'acide aspartique, l'acide glutamique, l'asparagine, la glutamine, la glycine, la valine, l'isoleucine, la phénylalanine peuvent également être transformés en acides bromes sous conditio semblablens. A noter que certains des acides aminés avec des groupes fonctionnels tels que le phénol, la guanidine et amine ont besoin d'être protégés avant la transformation. La configuration de la réaction est représentée à la figure 3.
Mesures de sécurité: Pour les réactions suivantes impliquant HBr, NaNÛ2 et autres produits chimiques corrosifs / toxiques, équipement de sécurité approprié comme des lunettes de protection, blouse de laboratoire et des gants résistant aux produits chimiques sont nécessaires. Toutes les réactions doivent être effectuées dans une hotte par le chimiste expérimenté.
3. Marquage isotopique de l'alanine transaminase Utilisation
Dans la synthèse de la banque combinatoire, en particulier dans la synthèse split-and-pool d'une bille un composé (OBOC), les bibliothèques, la quantité de composé qui peut être obtenu à partir de chaque bourrelet est relativement faible. (Typiquement une pmol à 10 nmol). De plus, la spectrométrie de masse est largement utilisé pour l'identification et la caractérisation du composé final en raison de sa grande sensibilité. Pour utiliser la spectrométrie de masse pour déterminer la stéréochimie absolue aux centres chiraux des produits finaux de PTA, les énantiomères de l'acide bromo doivent être isotoPically étiquetés avant utilisation. Nous décrivons ici la méthode d'utilisation de transaminase et D 2 O à étiquette L-alanine.
4. Synthèse des peptoïdes Linker Région
La région de liaison n'est pas nécessaire pour la synthèse de la bibliothèque de PTA. Toutefois, afin d'éviter le bruit de fond élevé dans la plage de poids moléculaire plus faible (100 à 600) de la spectroscopie de masse MALDI et d'améliorer l'ionisation des composés, un groupe de liaison peptoïde avec plusieurs résidus polaires est souvent utilisé. Cette peptoïdique linker peut être synthétisé par la procédure de synthèse peptoïdique standard. Ici, nous allons synthétiser un pentamère de N-méthoxy-éthyl glycine dans le segment de liaison (comme le montre la figure 5).
. 5 Split-et-piscine Synthèse de PTA Bibliothèque avec (R) - et (S)-2-bromopropionique acides
Nous décrivons ici la synthèse d'une petite bibliothèque de PTA avec une diversité théorique de 9261 composés en utilisant la 1 g de perles de l'étape 4.8. Notez qu'un TentaGel perle 90 um contient environ 2,9 millions de perles par gramme; donc la redondance desla bibliothèque sera de 2,9 x 10 6/9261 = 312 copies. Nous allons utiliser l'acide bromoacétique, (R)-2-bromopropanoic et isotopique marqué (S)-2-bromopropanoic acide-d 4 comme les acides, et 7 amines différentes (A1 ~ A7, voir Figure 5 pour les détails) pour l'amination. réacteurs de seringue et un collecteur de vide sont utilisés pour effectuer la synthèse.
6. Chloranile test
Ici, nous montrons trois spectres MALDI représentatifs d'un trimère de PTA de liaison. Comme le montre la figure 6A, lorsqu'il est clivé à température ambiante en utilisant 50% de solution de TFA / DCM, une dégradation significative est observée. Sur la figure 6A, un sommet 593 et 484 correspondent au segment de liaison et le trimère de PTA, respectivement, montrent que la molécule entière a été synthétisé avec succès le bourrelet mais dégradée lors du clivage. ...
Peptides amides tertiaires (APE) sont une superfamille d'oligomères peptidomimétiques. Outre les peptides bien étudiés, peptoids et les peptides N-méthylés, une grande partie des composés de cette famille reste peu étudié, majorly raison d'un manque de méthode de synthèse pour accéder générales peptides N-alkylés. Ici, nous décrivons une méthode efficace pour synthétiser PTA avec des blocs de construction chiraux dérivés d'acides aminés. Auparavant, nous avons signalé à utiliser un nou...
Les auteurs déclarent qu'ils n'ont aucun intérêt financier concurrents.
Les auteurs tiennent à remercier le Dr Jumpei Morimoto et le Dr Todd Doran pour une aide précieuse. Ce travail a été soutenu par un contrat du NHLBI (NO1-HV-00242).
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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