Un método simple y robusto para agregar moléculas funcionales a péptidos

Los péptidos son hebras cortas de aminoácidos que se utilizan cada vez más con fines terapéuticos, como biomateriales y como sondas químicas y biológicas. Sin embargo, la capacidad de aislar, manipular y marcar péptidos y proteínas más grandes está limitada por la capacidad de unir de manera confiable moléculas funcionales, como compuestos fluorescentes, a péptidos en ubicaciones que no afectarán la estructura tridimensional y la función de las moléculas cortas. cadena de aminoácidos.

Los investigadores están más interesados ​​en agregar moléculas funcionales al extremo N, o al final de un péptido con un grupo amino libre (NH_dos), de una cadena de aminoácidos, con el fin de minimizar la interferencia de moléculas funcionales con la estructura y función del péptido enlazado.

Los métodos anteriores para unir moléculas funcionales al extremo N de los péptidos eran insuficientes por varias razones: (1) los grupos funcionales se liberarían del péptido en condiciones fisiológicas humanas, (2) sólo se podía unir un grupo funcional a un péptido en una tiempo dado tiempo. tiempo, (3) la unión de las moléculas funcionales a los péptidos no fue uniforme, o (4) las reacciones simplemente no fueron eficientes.

Para resolver este problema, investigadores de la Universidad de Tohoku y la Universidad de Chuo desarrollaron una reacción química única para unir dos moléculas funcionales distintas al extremo N de un péptido con un aminoácido de glicina en el extremo N. tu estudio en la edición del 28 de enero de 2024 de la revista Angewandte Chemie Edición Internacional.

«El desafío [in modifying peptide structures] radica en lograr una modificación selectiva del sitio, particularmente en presencia de residuos de lisina altamente reactivos. Nuestro enfoque se destaca por su capacidad para funcionalizar exclusivamente el extremo N de los péptidos independientemente de los residuos de lisina, lo que da como resultado conjugados estructuralmente uniformes con altos rendimientos.

«Además, el protocolo de tres componentes facilita la instalación simultánea de dos moléculas funcionales en un péptido», afirmó Kazuya Kanemoto, autor principal del artículo y profesor asistente en la Escuela de Graduados en Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Tohoku en Japón.

El equipo vinculó con éxito las dos moléculas funcionales distintas al aminoácido glicina utilizando un catalizador de cobre en una reacción de tres componentes de péptidos, aldehídos (cualquier compuesto orgánico con un átomo de carbono que comparte un doble enlace con un átomo de oxígeno, uno con uno de hidrógeno átomo y un enlace simple con otro átomo) y maleimidas, moléculas que son importantes componentes básicos en las reacciones de síntesis orgánica.

En particular, la reacción se lleva a cabo en un solo recipiente en condiciones suaves, lo que da como resultado una reacción muy eficiente con enlaces carbono-carbono estables entre el extremo N del péptido y las moléculas funcionales.

Los aminoácidos de lisina, en particular, han complicado la adición de moléculas funcionales al extremo N de los péptidos. El grupo funcional de los aminoácidos de lisina es un grupo amina que potencialmente podría competir con el grupo amina presente en el extremo N de una cadena peptídica. Es importante destacar que la reacción química desarrollada por el equipo de investigación marca solo el grupo de péptidos anime N-terminal, a pesar de que en el péptido está presente un aminoácido de lisina, que contiene un grupo amino alternativo.