Synthese, Reinigung und Charakterisierung `schwieriger` Peptide über ihre Depsipeptidanaloga
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Starke Assoziation und damit ungenügende Solvatation einer Peptidkette kann erhebliche Syntheseprobleme bewirken und eine Reinigung/Charakterisierung erschweren oder unmöglich machen ("schwierige" Peptide). Unsere Ergebnisse zeigen für ein besonders schwieriges Peptid, die WW-Domäne des Formin-bindenden Proteins (FBP-28), den entscheidenen Fortschritt, der durch die intermediäre Synthese von 0-Acyl-Serin/Threonin- Isomeren solcher Peptide erzielt werden kann. Im Gegensatz zur nativen all-Amidform, die für das FBP-28 mit der üblichen Festphasenmethode (Fmoc-Chemie) gar nicht hergestellt werden kann, gelingt die Synthese des entsprechenden 0-Acyl-Isomeren einfach und in guter Ausbeute, wobei die all-Amidform erst nach der Reinigung des Syntheseproduktes aus diesem unter sehr milden Bedingungen (pH 8), ohne Nebenproduktbildung erhalten wird. Für den stufenweisen Aufbau der O-Acyl-Isomere (Depsipeptidform) wurden die Bedingungen zur 0- Acylierung optimiert und die Bildung von Nebenprodukten (z.B. unerwünschte "Nachacylierung" von funktionellen Gruppen am Syntheseharz) vermieden. Wir haben weiterhin zeigen können, dass unter Verwendung vorgefertigter Depsi-Dipeptidbausteine eine vollständige Automatisierung von Depsipeptidsynthesen möglich ist. Die Depsipeptidmethode eröffnet darüber hinaus neue Wege für Segmentkupplungen zur Herstellung größerer Polypeptide oder Proteine, da sich Segmente mit C-terminalem Ser/Thr-Rest in der 0- Acylform epimerisierungsfrei aktivieren und effizient kuppeln lassen, was wir anhand von Modellen zeigen konnten. Ein prinzipielles Problem bei der Herstellung von Depsipeptiden besteht in der Diketopiperazinbildung während der Freisetzung der Aminogruppe der zweiten Aminosäure, die der Esterbindung N-terminal folgt. Hier wurden effiziente Lösungswege entwickelt, die vor allem auch für die Festphasensynthese der biologisch sehr interessanten Cyclo-Depsipeptide von besonderer Bedeutung sind. So wurde eine erste Festphasensynthese für Cotransin entwickelt. Dieses Cyclodepsipeptid gehört zur Gruppe von pharmakologisch vielversprechenden Verbindungen, die in der Lage sind, gezielt die Proteinbiosynthese durch Blockierung am Translokon zu inhibieren, so dass die hier entwickelte Festphasensynthesemethode für Cotransin die Voraussetzung erbringt, ein umfangreiches Analogascreening zu starten, um die strukturelle Basis der Wirkung dieser Moleküle besser zu verstehen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Carpino LA, Krause E, Sferdean CD, et al., Dramatically enhanced N -> O acyl migration during the trifluoroacetic acid-based deprotection step in solid phase peptide synthesis. TETRAHEDRON LETTERS Volume: 46 Issue: 8 Pages: 1361-1364 Published: 2005
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Carpino LA, Krause E, Sferdean CD, Schumann M, Fabian H, Bienert M, Beyermann M, Synthesis of difficult1 peptide sequences: application of a depsipeptide technique to the Jung-Redemann 10- and 26-mers and the amyloid peptide A beta(l-42). TETRAHEDRON LETTERS Volume: 45 Issue: 40 Pages: 7519-7523 Published: 2004
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Carpino LA, Sferdean CD, Coin I, et al., N,O-acyl shifts; Unexpected side-reaction and beneficial tool in Fmoc-chemistry. BIOPOLYMERS Volume: 80 Issue: 4 Pages: 534-534 Published: 2005 (Poster beim 19. Amerikanischen Peptidsymposium, San Diego, 2005)
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Coin I, Beyermann M, Bienert M, Solid-phase peptide synthesis: from standard procedures to the synthesis of difficult sequences. NATURE PROTOCOLS Volume: 2 Issue: 12 Pages: 3247-3256 Published: 2007
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Coin I, Dolling R, Krause E, et al., Depsipeptide methodology for solid-phase peptide synthesis: Circumventing side reactions and development of an automated technique via depsidipeptide units. JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY Volume: 71 Issue: 16 Pages: 6171-6177 Published: 2006
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Coin I, Duelling R, Krause E, et al., The depsipeptide methodology: Application to exceptionally difficult sequences and development of an automated technique via depsidipeptide units. JOURNAL OF PEPTIDE SCIENCE Volume: 12 Pages: 124- 124 Published: 2006 (Poster beim Europäischen Peptidsymposium, Gdansk 2006)
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Coin I, Schmieder P, Bienert M, et al., The depsipeptide technique applied to peptide segment condensation: Scope and limitations. JOURNAL OF PEPTIDE SCIENCE Volume: 14 Issue: 3 Pages: 299-306 Published: MAR 2008
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Coin I, Schmieder P, Bienert M, et al., The depsipeptide technique for the solid phase peptide synthesis: From stepwise assembly to segment condensation. BIOPOLYMERS Volume: 88 Issue: 4 Special Issue: Sp. Iss. SI Pages: 565-565 (Poster beim 20. Amerikanischen Peptidsymposium, Montreal, 2007), Published: 2007
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Przezdziak, J, Tremmel, S, Kretzschmar, I, Beyermann, M, Bienert, M, Volkmer-Engert, R, Probing the ligand-binding specificity and analyzing the folding state of SPOTsynthesized FBP28WW domain variants. CHEMBIOCHEM Volume: 7 Issue: 5 Pages: 780-788 Published: 2006
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Tremmel S, Beyermann M, Oschkinat H, et al., C-13-labeled tyrosine residues as local IR probes for monitoring conformational changes in peptides and proteins. ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION Volume: 44 Issue: 29 Pages: 4631-4635 Published: 2005
