專利名稱：環(huán)狀氨基酸分子及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)狀氨基酸分子及其制備方法，特別是氨基酸或線狀肽與兩性氨基醛和異腈(異氰化物，isocyanide)反應(yīng)后的大環(huán)化。
背景技術(shù)：
肽通過介導(dǎo)多種生物學(xué)過程、充當(dāng)激素、抗生素和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子而起到關(guān)鍵作用。 由于可與它們的生物靶發(fā)生高度特異的相互作用，肽已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。但是，由于它們的生物利用度低，常常難以實(shí)現(xiàn)肽的巨大的治療潛能。這一缺點(diǎn)是由外肽酶和內(nèi)肽酶對肽的降解導(dǎo)致肽的體內(nèi)穩(wěn)定性低而引起的。與它們的線狀對應(yīng)物相比，環(huán)狀肽對降解具有更強(qiáng)的抗性。這一穩(wěn)定性有兩個主要的原因。首先，外肽酶不能在環(huán)狀肽的末端(不存在)將其裂解。第二，環(huán)狀肽，特別是具有小到中等環(huán)大小的環(huán)狀肽可防止內(nèi)肽酶的降解，因?yàn)槭芟薜沫h(huán)狀肽骨架可防止轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)裂解過程中所需要的延伸構(gòu)型(extended conformation)。另外，環(huán)狀肽內(nèi)的電荷和分子內(nèi)氫鍵減少有助于被動膜滲透性，這有助于提高它們的生物利用度。最重要的是，環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對氨基酸序列施加的構(gòu)型限制將環(huán)狀肽和它們的生物化學(xué)靶之間的焓相互作用(enthalpic interaction)最大化，同時確保了有利的結(jié)合熵(entropy of binding)。
人們對天然產(chǎn)生的和合成的環(huán)狀肽作為將氨基酸序列預(yù)排成剛性構(gòu)型的骨架表現(xiàn)出巨大的興趣、在大量的已知環(huán)狀肽中，人們對小到中等大小的剛性環(huán)特別感興趣。已研發(fā)了各種環(huán)內(nèi)酰胺化和非肽環(huán)化2方法。
線狀前體的大環(huán)化受到由線狀肽的構(gòu)型偏好引起的數(shù)種熱動力學(xué)和動力學(xué)問題的干擾。對于從非環(huán)狀前體合成環(huán)狀分子，主要的困難在于鏈狀/環(huán)狀構(gòu)型平衡。短的鏈狀肽容易形成環(huán)狀構(gòu)型，這由N-和C-端之間的離子配對驅(qū)動(方案1，A)3。盡管熵值是不利的，但是由于通過靜電和其他極性相互作用積累的焓，這些環(huán)狀構(gòu)型的熱動力學(xué)是有利的。如方案1所示，常規(guī)的活化試劑傾向于除去肽的兩性離子特征，使其不能形成離子對。 因此，在沒有來自靜電和其他極性相互作用的焓貢獻(xiàn)的情況下，被活化的肽形成隨機(jī)線狀構(gòu)型(方案1，B)。為了發(fā)生大環(huán)化，被活化的肽必須在形成期望的環(huán)狀分子(D)前形成環(huán)化前構(gòu)型(環(huán)化前構(gòu)型，pre-cyclization conformation) (C)。10_4或更大數(shù)量級的高稀釋度對于限制環(huán)二聚體化4、環(huán)三聚體化和多聚體化5引起的副產(chǎn)物的形成是必需的。令人遺憾地是，稀釋導(dǎo)致反應(yīng)時間延長，其進(jìn)而引起了背景過程(background process)，例如差向異構(gòu)化。嘗試將包含少于七個殘基的線狀肽環(huán)化是最具有挑戰(zhàn)性的環(huán)化6’7。
權(quán)利要求
1. 一種制備環(huán)狀氨基酸分子的方法，包括使具有氨基端和羧基端的氨基酸分子與異腈和具有式(Ia)和/或(Ib)的化合物反應(yīng)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，如果所述氨基酸分子是氨基酸，則所述氨基端是伯氨基或仲氨基，但如果其中所述氨基酸分子是肽，則所述氨基端是仲氨基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，R1-R5中的任一個是H。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，η = 0且R1-R3是H。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，η = 0且&和民是H。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，R1是OI2OTBDMS或CH/ft·。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸分子是線狀肽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述線狀肽的氨基端氨基酸選自由脯氨酸和氨基被NHBn、NHCH2CH2SO2Ph或NHOl2CH2CN取代的氨基酸所構(gòu)成的組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸分子是選自以下構(gòu)成的組中的D或L氨基酸丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷酰胺、甘氨酸、組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、硒代半胱氨酸、絲氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸和纈氨酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸分子是α-氨基酸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸分子是氨基酸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸分子是Y-氨基酸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述異腈選自以下構(gòu)成的組 (S)-㈠-α -甲基芐基異腈；1，1，3，3，-四甲基丁基異腈；1-戊基異腈；2，6- 二甲基苯基異腈；2-嗎啉基乙基異腈；2-萘基異腈；2-戊基異腈；4-甲氧基苯基異腈；芐基異腈；丁基異腈；環(huán)己基異腈；異丙基異腈；對甲苯磺酰基甲基異腈；二氯苯基異腈；叔丁基異腈；(三甲基甲硅烷基)甲基異腈；IH-苯并三唑-1-基甲基異腈；2-氯-6-甲基苯基異腈；2-異氰基琥珀酸二叔丁基酯；2-異氰基-3-甲基丁酸叔丁酯；2-異氰基-3-苯基丙酸叔丁酯；2-異氰基丙酸叔丁酯；以及3-異氰基丙酸叔丁酯。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述異腈為叔丁基異腈。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在非親核反應(yīng)介質(zhì)中進(jìn)行所述方法。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述非親核反應(yīng)介質(zhì)是三氟乙醇。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述非親核反應(yīng)介質(zhì)是與水混合的HFIP。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸分子是氨基酸并且所述方法在水中進(jìn)行。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18所述的方法，進(jìn)一步包括通過氮丙啶部分的親核開環(huán)使熒光標(biāo)記結(jié)合至所述環(huán)狀氨基酸分子。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述肽的長度為2-30個氨基酸。
21.使用權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述的方法制備的環(huán)狀氨基酸分子。
22.—種式(II)的環(huán)狀氨基酸分子
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的環(huán)狀氨基酸分子，其中，如果所述氨基酸分子是氨基酸，則其中，所述氨基端是伯氨基或仲氨基，但如果其中所述氨基酸分子是線狀肽，則所述氨基端是仲氨基。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的環(huán)狀氨基酸分子，其中，R1-R5中的任一個為H。
25.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的環(huán)狀氨基酸分子，其中，η= 0且R1-Ii3是H。
26.根據(jù)權(quán)利要求M所述的環(huán)狀氨基酸分子，其中，η= 0且&和民是H。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的環(huán)狀氨基酸分子，其中，R1是CH2OTBDMS或CH2iI^r。
28.根據(jù)權(quán)利要求22-27中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀氨基酸分子，其中，所述氨基酸分子是線狀肽。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的環(huán)狀氨基酸分子，其中，所述線狀肽的氨基端氨基酸選自由脯氨酸和氨基被NHBn、NHCH2CH2SO2Ph或NHCH2CH2CN取代的氨基酸所構(gòu)成的組。
30.根據(jù)權(quán)利要求22-27中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀氨基酸分子，其中，所述氨基酸分子是選自以下構(gòu)成的組中的D或L氨基酸丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷酰胺、甘氨酸、組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、硒代半胱氨酸、絲氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸和纈氨酸。
31.根據(jù)權(quán)利要求22-27中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸分子是α-氨基酸。
32.根據(jù)權(quán)利要求22-27中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸分子是β-氨基酸。
33.根據(jù)權(quán)利要求22-27中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸分子是Y-氨基酸。
34.根據(jù)權(quán)利要求22-23中任一項(xiàng)所述的環(huán)狀氨基酸分子，其中，R"是叔丁基酰胺。
35.根據(jù)權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸分子的濃度是至少 0.002Μ。
36.根據(jù)權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸分子的濃度為 0.002Μ-0. 2Μ。
37.根據(jù)權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸分子的濃度是至少 0. 1Μ。
38.根據(jù)權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氨基酸分子的濃度為約0.2Μ。
39.一種化合物在用于環(huán)化氨基酸分子中的用途，其中，所述化合物具有式
全文摘要
本發(fā)明提供了氨基酸或線狀肽在與兩性氨基醛和異腈反應(yīng)后的大環(huán)化。
文檔編號C07K5/02GK102498124SQ201080021243
公開日2012年6月13日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月16日
發(fā)明者安德烈·于汀, 瑞安·希利 申請人:多倫多大學(xué)管理委員會