научная статья по теме СИНТЕЗ ПРОИЗВОДНЫХ RGD-ПЕПТИДА, СОДЕРЖАЩИХ ОСТАТКИ ГЛУТАРОВОЙ И АДИПИНОВОЙ КИСЛОТ Химия

Текст научной статьи на тему «СИНТЕЗ ПРОИЗВОДНЫХ RGD-ПЕПТИДА, СОДЕРЖАЩИХ ОСТАТКИ ГЛУТАРОВОЙ И АДИПИНОВОЙ КИСЛОТ»

БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, 2014, том 40, № 2, с. 157-165

УДК 547.466:547.461.5:577.112.6

СИНТЕЗ ПРОИЗВОДНЫХ RGD-ПЕПТИДА, СОДЕРЖАЩИХ ОСТАТКИ ГЛУТАРОВОЙ И АДИПИНОВОЙ КИСЛОТ © 2014 г. А. Ю. Вигоров, А. М. Дёмин#, И. А. Низова, В. П. Краснов

Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения РАН, 620990, Екатеринбург, ул. С. Ковалевской/Академическая, 22/20 Поступила в редакцию 18.07.2013 г. Принята к печати 10.09.2013 г.

Получены производные ЯОВ-пептида, содержащие остатки глутаровой или адипиновой кислот, присоединенные к а-аминогруппе Х-аргинина и позволяющие проводить их конденсацию с другими биомолекулами или наночастицами.

Ключевые слова: ЯОБ-пептид, аминокислоты, пептидный синтез, рацемизация.

Б01: 10.7868/80132342314020146

ВВЕДЕНИЕ

Линейные и циклические пептиды, содержащие в своей структуре последовательность аминокислот Х-Лг§-01у-Х-Лзр [1, 2], относят в настоящее время к классу ЯСО-пептидов. Их применяют для создания новых визуализирующих агентов путем конъюгации с лигандами, содержащими различные изотопные метки [3]. Кроме того, ЯСО-пептиды используют как молекулярные векторы в системах, обеспечивающих специфическую доставку лекарственных средств (например, доксорубицина [4], камптотецина [5] или па-клитаксела [6]). Такие системы могут применяться в онкологии, в том числе в фотодинамической (конденсация ЯСО-пептидов с производными тетрафенилхлорина или порфирина) [7] и бор-нейтронозахватной терапии (конденсация с кло-зо-меркаптододекаборатом натрия и 1,2-дикарба-клозо-додекабораном) [8], для лечения сосудистых [9, 10], воспалительных и нейродегенератив-ных заболеваний [11], а также для регенерации тканей, в том числе, костной и хрящевой [12—14].

Возможность использования данных соединений появилась после того, как было открыто специфическое взаимодействие ЯОЭ-содержащих пептидов с интегринами — рецепторами на по-

Сокращения: DIPEA — NN-Диизопропилэтиламин; Fmoc — 9-флуоренилметоксикарбонил; HBTU — гексафторфосфат 0-(бензотриалол-1-ил)-^,^,^' ,N '-тетраметилмочевины; HOBt — 1-гидроксибензотриазол; LC-MS — жидкостная хроматомасс-спектрометрия; Pbf — 2,2,4,6,7-пентаметил-дигидробензофуран-5-сульфонил; TBTU — тетрафторбо-рат 0-(бензотриазол-1-ил)-^^^,^-тетраметилмочеви-ны; TEA — триэтиламин; TFA — трифторацетил.

#Автор для связи (тел.: +7 (343) 362-34-96; факс: +7 (343) 374-11-89; эл. почта: demin@ios.uran.ru).

верхности клеток, участвующими в процессах клеточной адгезии [15, 16]. Известно, что инте-грины определенных классов (например, aIIb/IIIa, avß3, avß5) вовлечены в процессы метастазирова-ния опухолей и ангиогенеза; на поверхности здоровых клеток кровеносных сосудов они не обнаружены [17]. По экспрессии вышеуказанных типов интегринов в тканях можно судить о росте опухоли и о некоторых других заболеваниях (к примеру, ишемической болезни).

Конъюгацию RGD-пептидов с терапевтическими и диагностическими агентами осуществляют с участием линкеров (спейсеров), например, производных полиэтиленгликоля. В настоящее время пептиды, содержащие RGD-мотив, получают как методом твердофазного синтеза [18—20], так и методами классической пептидной химии [21—27]. Обязательным условием сохранения специфичности RGD-пептидов в отношении опухолевых клеток является наличие свободной гу-анидиновой группы остатка аргинина и у-карбок-сильной группы аспарагиновой кислоты [27].

Целью данного исследования являлось создание синтетических подходов для получения производных пептидов Z-Arg(Pbi)-Gly-Z-Asp(OBu()-OBu( и Z-Arg(Pbf)-Gly-Z-Asp(OMe)-OMe, содержащих в качестве линкеров для будущих конъюгаций остатки глутаровой (соединения (I), (II)) и адипиновой (соединение (III)) кислот, ацилирующих a-амино-группу остатка аргинина. Синтез проводили с использованием классических методов в растворе [28] путем последовательного наращивания пептидной цепи, начиная с С-конца. Амино- и карбоксильные группы пептида были защищены таким образом, чтобы обеспечить возможность

его дальнейшей конъюгации с другими биомолекулами или материалами (например, с поверхностью магнитных наночастиц, квантовых точек и др.) [29, 30] исключительно через а-аминогруп-пу или присоединенный к ней линкер. Неизменность остальных функциональных групп при конъюгации необходима для сохранения специфичности пептида в отношении поверхностных рецепторов (например, интегринов а¥Р3) раковых клеток, с которыми в дальнейшем смогут связываться ЯОЭ-модифицированные диагностические или терапевтические агенты.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Соединения (I)—(III) были синтезированы путем последовательного наращивания пептидной цепи, исходя из ди-трет-бутилового эфира (IV) и диметилового эфира (X) Х-аспаргиновой кислоты.

Я^сНц'

О

О

Н 2

О

СО2Я

2

Н^ N

(I): Я1 = Н, Я2 = Ви', п = 3

(II): Я1 = Н, Я2 = Ме, п = 3

(III): Я1 = Ме, Я2 = Ви', п = 4

Формула. Пептиды Аг§(РЪ0-О1у-Азр(ОВи')-ОВи' и Аг§(РЪ1)-01у-А8р(ОМе)-ОМе, содержащие

в качестве линкеров на Ж-конце остатки глутаровой (I), (II) и адипиновой (III) кислот.

Взаимодействием хлорангидридов трифторацети-лглицина (V) или Лтос-глицина (VIII) с эфиром (IV) и последующим деблокированием аминогруппы дипептидов (VI) и (IX) получали ди-трет-бутило-вый эфир (VII) дипептида Н-С1у-Х-Азр (схема 1).

I ^"СНСГ1ЕА' ТЛА-01у-Азр(ОВи')-ОВи' -^Е^ОН Н-01у-Азр(ОВи')-ОВи'

I 2 2 (VI) (VII)

Н-АБр(ОВи')-ОВи'

(IV)

|лтос-01у-С1 (VIIr), ТЕА ^__________^../лч.^ ли. ' пиперидин

■-Си2а2-" Ртос-С1у-А8р(ОВи')-ОВи'

ЭМЛ или МеОН

(IX)

Вос-О1у-ОН,

НС1 • Н-АБр(ОМе)-ОМе ТВТСНг сГ^' Вос-01у-АБр(ОМе)-ОМе ТЛА • Н-01у-АБр(ОМе)-ОМе

(X) 2 2 (XI) (XII)

РЪГ V 2

Лтос-А^РЪ^-ОН (МП), I

(VII), (XII) ТВТриМиЛришНиВСН2сВГЕА Ртос-Аге(РЪ1)-а1у-Азр(ОК)-ОК +

(XIV): Я = Ви' ^ртоо

(XV): Я = Ме Н

(XIV): Я = Ви' рМТиГМеоН Н-АгЕ(РЪ1)-а1у-А8р(ОК)-ОК

(XV): Я = Ме (XVII): Я = Ви'

(XVПI): Я = Ме

Схема 1. Получение защищенных производных ЯОБ-пептида (XVII) и (XVIII).

Для определения оптической чистоты синтезированного дипептида (VI) были использованы данные ВЭЖХ на хиральной стационарной фазе СЫга1се1 ОЭ-Н в сравнении с дипептидом ТЛА-О1у-^0-Азр-ОН, который был специально получен из ^-аспарагиновой кислоты.

Установлено, что удаление защитной трифтор-ацетильной группы с соединения (VI) действием щелочи в среде ацетон—вода [31] приводило к ди-пептиду (VII) с низким выходом (30%). При использовании №ВН4 в этаноле [32] был получен дипептид с выходом 68%, однако реакция сопро-

вождалась частичной рацемизацией (ее 60% судя по величине [а]л, равной +21.6° (с 1.0, СНС13) в сравнении с данными работы [22] [а]л = +36.5° (с 1.0, СНС13).

Путем конденсации гидрохлорида диэфира (X) с Вос-С1у-ОН при использовании ЭСС [28] или ТВТи в присутствии Э1РЕА получали Вос-защи-щенный дипептид (XI), а после деблокирования аминогруппы — трифторацетат дипептида (XII) (схема 1).

Путем конденсации дипептидов (VII) и (XII) с Лтос-Х-Аг§(РЪ!)-ОН (XIII) синтезированы защищенные трипептиды Лтос-Х-Аг§(РЪ])-01у-Х-Азр(ОВи')-ОВи' (XIV) и Лтос-Х-А^РЪ^-ау-Х-Азр(ОМе)-ОМе (XV) (схема 1).

Установлено, что помимо целевого трипептида (XIV), в реакционной смеси содержался также продукт дегидратации защищенного аргинина — лактам (XVI), строение которого было установлено по данным 1Н- и 13С-ЯМР, и ЬС-М8. Количество побочного продукта (XVI) существенно зависело от природы конденсирующего агента: ЭСС, НВТи или ТВТи (выход (XVI) 34% в случае ЭСС и 11% в случае НВТи или ТВТи).

Соединения (XIV), (XV) и (XVI) выделены методом флеш-хроматографии и охарактеризованы. Строение лактама (XVI) подтверждено встречным синтезом из защищенного аргинина (XIII) под действием ЭСС и НОВ! в ЭМЛ в присутствии ТЕА.

Трипептид (XIV), полученный из оптически чистого дипептида (VII), являлся диастереомерно чистым по данным ВЭЖХ, соответствовал по ве-

личине удельного вращения литературным данным [22], в спектре 1Н-ЯМР наблюдался один набор сигналов. Из частично рацемизованного дипептида (VII) (ее 60%) была получена смесь диастереомер-ных трипептидов (XIV) и Лтос-Х-Аг§(РЪ])-01у-.0-Азр(ОВи')-ОВи' (XrV-rf) в соотношении 85 : 15, которые имели одинаковые времена удерживания при анализе методом ВЭЖХ на нормальной и обращенной неподвижных фазах, но разные времена удерживания на хиральных неподвижных фазах. В спектре 1Н-ЯМР смеси (XIV) и (ШУ-^) в ЭМ8О-^6 наблюдался двойной набор сигналов.

Селективное удаление защитной Лтос-груп-пы в трипептиде (XIV) гладко протекало под действием пиперидина в ЭМЛ по стандартной методике [33] с образованием трипептида (XVII) (схема 1). В случае трипептида (XV) в этих условиях наблюдались побочные реакции и деблокирование осуществляли действием пиперидина в метаноле. При этом получали трипептид (XVIII) (схема 1). Целевые трипептиды (XVII) и (XVШ) выделяли методом флеш-хроматографии.

Поскольку аминогруппа аргинина в селективно защищенных ЯОЭ-трипептидах (XVII) и (XVIII) вследствие пространственных затруднений могла оказаться недостаточно реакционноспособной для конденсации с другими биомолекулами, мы осуществили введение линкера путем взаимодействия трипептидов (XVII) и (XVШ) с глутаровым ангидридом и, в случае соединения (XVII), с монометиловым эфиром адипиновой кислоты (соединения (I), (II) и (III), схема 2).

H-Arg(Pbf)-Gly-Asp(OR)-OR —CH°Cl2 » HO2C-(CH2)3-CO-Arg(Pbf)-Gly-Asp(OR)-OR

(XVII): R = Bu' 2 2 (I): R = Bu'

(XVIII): R = Me (II): R = Me

MeO2C-(CH2)4-CO2H,

(XVII) TBTU ^CHBT"' DiPEA MeO2C-(CH2)4-CO-Arg(Pbf)-Gly-Asp(OBu')-OBu'

CH2Cl2 (III)

Схема 2. Получение линкерсодержащих производных RGD-пептида (I)—(III).

Установлено, что реакция с глутаровым ангидридом трипептидов (XVII) и (XVШ) протекает с высокими выходами при молярном соотношении реагентов 1 : 1 при комнатной температуре в хлористом метилене с образованием соединений (I) и (II). Трипептид (XVII) реагирует с монометиловым эфиром адипиновой кислоты в присутствии НВТи или ТВТи, давая эфир (III), омыление которого действием №ОН в смеси ацетон—вода

протекало с образованием большого количества побочных продуктов.

Таким образом, были получены производные защищенных RGD-пептидов Z-Arg(Pbf)-Gly-Z-Asp(OBu')-OBu' и Z-Arg(P

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Химия»