Для стабилизации лекарственных пептидов изобрели новую аминокислоту

RYuueNfHwlI1

Вещество представляет собой производное цистеина, способное образовывать не одну, а две сульфидных связи.

На фото: Дисульфидные связи между остатками цистеина в природных пептидах (циклотидах). Изображение: Университет Уппсалы.

 

Швейцарские ученые создали новую аминокислоту, которая является аналогом природного цистеина, но имеет не одну, а две сульфогруппы. На основе полученного соединения удалось синтезировать два пептида, у которых биологическая активность в 40 и в 7,6 раз выше, чем у аналогов с природным цистеином. Результаты работы опубликованы в Nature Сhemistry.

Синтез новой аминокислоты, названной L-4,5-дитиолонорвалин, проводили путем присоединения сульфогрупп к атомам углерода боковой цепи L-норвалина. Выбор именно такого строения обоснован тем, что новая аминокислота должна структурно напоминать два соседних цистеина.

Пептид, содержащий новую аминокислоту, синтезировали твердофазным методом, а затем проводили замыкание дисульфидных мостиков с помощью окислителя. В результате молекула формировала структуру с двумя циклами. Так как введение двух заместителей в углеродную цепь привело к образованию оптически активного центра, ученые получили набор бициклических изомеров, которые разделяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Структуры изомеров уточняли при помощи рентгеноструктурного анализа и спектроскопии ядерно-магнитного резонанса.

Ранее авторы работы уже синтезировали эти же пептиды, но с природными цистеинами. Было показано, что они ингибируют фермент, который задействован в процессе роста раковой опухоли (урокиназу). Однако эффективность старого пептида была недостаточной из-за того, что дисульфидные мостики, образованные остатками цистеинов, в некоторой доле изомеров замыкались не так, как планировалось.

Чтобы решить эту проблему, ученые решили использовать вместо двух цистеинов одну синтетическую аминокислоту с двумя сульфогруппами. В природе подобных аминокислот не встречается, поэтому авторам пришлось синтезировать ее самостоятельно.

zi8gdJK3tqc1

Формирование дисульфидной связи в ходе окисления остатков цистеина

После анализа структур пептидов-ингибиторов на основе искусственной аминокислоты стало ясно, что применение синтетической замены существенно снижает долю «неправильных» изомеров. Такие пептиды взаимодействовали с ферментом-мишенью гораздо лучше: константа ингибирования увеличилась в 40 раз. Для дальнейшего подтверждения эффективности метода ученые синтезировали модифицированный аналог природного пептида ImI, ингибирующего рецепторы ацетилхолина. Результаты показали, что в данном случае константа ингибирования возросла в 7,6 раз.

Ученые уверены, что их работа найдет широкое применение в направленной модификации как природных, так и синтетических пептидов и белков, так как соседние цистеины — явление далеко не редкое, а замена их на синтетических двойников приводит к большей устойчивости вторичной и третичной структуры.