Reaktive Intermediate in polymeren Gelen, ihre Anwendung in parallelen Synthesen von Proteaseinhibitoren sowie deren biochemische Evaluierung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Vorgängerprojekt hatten wir verschiedene polymergebundene Acylanionenäquivalente hergestellt und auf ihre Eignung für die Diversitätsorientierte Festphasensynthese untersucht. Polymergebundene Phosphorane waren für diesen Zweck besonders gut geeignet und wurden deshalb im jetzt abgeschlossenen Projekt genauer auf ihr Potenzial hin untersucht. Zunächst wurden polymere Phosporanylidenacetonitrile bearbeitet.(1) Die C-Acylierung dieser Reaktivharze mit Fmoc-Aminosäuren wurde optimiert und konnte razemisierungsfrei durchgeführt werden. Die Einbindung in Peptidsynthesen war ebenfalls leicht möglich. Das Reaktivharz wurde anschließend zur Herstellung einer kleinen Bibliothek von Norstatinen verwendet werden. Über die C-Acylierung wurden Norstatinpeptide erhalten, in denen erstmalig eine systematische Variation der P1-Position von Aspartylproteaseinhibitoren durchgeführt worden war. Dabei wurden P1-Seitenkettenderivate gefunden, die zu einer 70-fachen Verstärkung der Inhibitoren führten. Die aktivsten P1-Gruppen entsprachen dabei nicht den Vorhersage durch Molekulare Modellierung (Kooperation mit Gerd Klebe, Marburg), vermutlich auf Grund einer Konformationsänderung des Proteins. Als nächstes wurden polymere Phosporanylidenacetylester hergestellt und verwendet.(2) Diese Acylanionenäquivalente konnten ebenfalls effizient acyliert werden. Nach Verseifung des Esters wurde eine Decarboxylierung zu Peptidylphosphoranen beobachtet. Durch die Spaltung der C-P-Bindung der Peptidylphosphoranyliden-Acetylester und der Peptidylphosphorane gelang die Herstellung einer ganzen Reihe von teilweise neuartigen Peptidmimetika, insbesondere von Peptidyl-2-ketoaldehyden, Peptidylvinylketonen und Peptidyl-2,3-diketoestern. Über eine Alkylierung der polymergebundenen Peptidylphosphorane und einer hydrolytischen oder oxidativen Spaltung wurden Peptidylketone und Peptidyldiketone erhalten.(3) Darüber hinaus wurden Peptidylphosphorane in ihrer Reaktion mit Aziden untersucht. Dabei wurde eine metallfreie 1,3-dipolare Cycloaddition gefunden, die stereoselektiv zu 1,5-disubstituierte Peptidyl-triazolyl-peptiden verläuft.(4) Die erhaltenen Ligationsprodukte sind als konformationell fixierte cis-Peptidmimetika verwendbar. Die Cycloaddition wurde außerdem für cyclisierenden Abspaltungen von Triazolylcyclopeptiden verwendet, die auf diese Weise sehr effizient zu erhalten waren.(5) Anschließend wurde die Anwendung der unterschiedlichen Peptidomimetika in der Synthese von Peptid-Heterozyklus-Chimären untersucht.(6,7) Die Peptidmimetika wurden als Inhibitoren von Proteasen untersucht. Im Vordergrund dabei stand die Verwendung von 2-Ketoaldehyden im Dynamischen Ligationsscreening.(8-10) Auf diese Weise gelang die Identifizierung von kooperativ bindenden Fragmenten, die zu einer deutlichen Steigerung der Inhibitoraffinität führen. So wurden für die SARS-Coronavirus Hauptprotease(9) niedrig mikromolare Hemmstoffe und für Caspase-3(10) ein pikomolarer Inhibitor enwickelt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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„The potential of P1 site alterations in peptidomimetic protease inhibitors as suggested by virtual screening and explored by the use of CC-coupling linker reagents”. ChemMedChem 2006, 1, 445-457
S. Weik, T. Luksch, A. Evers, J. Böttcher, A. Hasilik, H.-G. Löffler, G. Klebe, J. Rademann
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„C-acylations of polymeric phosphoranylidene acetates for C-terminal variation of peptide carboxylic acids”. Org. Lett. 2007, 9, 949-952
A. El-Dahshan, S. Weik, J. Rademann
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“Sensitized detection of inhibitory fragments and iterative development of non-peptidic protease inhibitors by Dynamic Ligation Screening”. Angew. Chem. 2008, 120, 3319-3323; Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3275- 3278
M. Schmidt, A. Isidro-Llobet, A. El-Dahshan, M. Lisurek, J. Tan, R. Hilgenfeld, J. Rademann
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“Specific Inhibitors of the Protein Tyrosine Phosphatase Shp2 Identified by High-throughput Docking”. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 2008, 105, 7275-7280
K. Hellmuth, S. Grosskopf, C. T. Lum, M. Würtele, N. Röder, J. P. von Kries, M. Rosario, J. Rademann, W. Birchmeier
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“Cyclative cleavage of azido-peptidyl-phosphoranes delivers locked cis-triazolyl-cyclopeptides as privileged protein binders”. Angew. Chem. 2009
Ahsanullah, J. Rademann
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“Dynamic, template-assisted strategies in fragmentbased drug discovery”. Trends in Biotechnol. 2009, 27, 512-521
M. Schmidt, J. Rademann
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“Metal-free, regioselective triazole ligations deliver locked cis-peptide mimetics”. Angew. Chem. 2009, 121, 5143-5147; Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 5042-5045
Ahsanullah, P. Schmieder, R. Kühne, J. Rademann
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“Selective identification of cooperatively binding fragments in a high-throughput assay enables development of a picomolar caspase-3 inhibitor”. Angew. Chem. 2009, 121, 6464-6467; Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6346-6349
M. Schmidt, A. El-Dahshan, S. Keller, J. Rademann
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“Peptideheterocycle chimera: new classes of more drug-like peptidomimetics by ligations of peptide bis-electrophiles with various bis-nucleophiles”
A. El-Dahshan, S. Nazir, Ahsanullah, F. Anzari, J. Rademann
