Спиролигомер

Молекулы спиролигомеров (также известные как бис-пептиды ) представляют собой синтетические олигомеры, полученные путем соединения пар бис-аминокислот в конденсированную кольцевую систему. ^[1] Молекулы спиролигомеров богаты стереохимией и функциональностью из-за разнообразия бис-аминокислот, которые могут включаться во время синтеза. ^[2] Благодаря жесткости системы сплавленных колец, ^[3] можно предсказать трехмерную форму молекулы спиолигомера, а также отображение любых функциональных групп, что позволяет проводить молекулярное моделирование и динамику.

Синтез

Молекулы спиролигомеров синтезируются поэтапно путем добавления одной бис-аминокислоты на каждой стадии синтеза. Такое поэтапное удлинение позволяет полностью контролировать стереохимию, поскольку для обеспечения удлинения может быть введена любая бис-аминокислота; или для обрыва цепи можно добавить любую моноаминокислоту. Этого можно достичь, используя реакции либо в фазе раствора, либо в твердой фазе. ^[4] Первоначальный синтез молекулы спиролигомера допускал функционализацию на концах олигомеров, но не позволял включать функциональность во внутренние атомы азота дикетопиперазина (DKP). ^[5] Была проделана большая работа, чтобы обеспечить функционализацию всей молекулы спиролигомера, а не только ее концов. ^[2] Используя эффект соседней группы, ^[6] Молекула спиролигомера может быть синтезирована с различными функциональными группами по длине молекулы.

Структура

Молекулы спиролигомеров можно синтезировать в любом направлении и между любой парой бисаминокислот.Спиролигомерные дикетопиперазины могут быть созданы между любыми концами бис-аминокислоты.Молекулы спиролигомеров, как известно, конформационно жесткие из-за основной цепи слитого кольца. ^[3]

Химические характеристики

Молекулы спиролигомеров являются пептидомиметиками , полностью устойчивыми к протеазам и вряд ли вызывают иммунный ответ.

Использование

Молекулы спиролигомеров использовались для различных применений, включая катализ, связывание белков, связывание металлов, молекулярные каркасы и исследования переноса заряда и др.

Катализ

Были разработаны два уникальных типа спиролигомерных катализаторов (спиролигозимов): имитатор эстеразы и катализатор Клайзена .

Переэтерификация

Первым спиролигомерным катализатором был миметик эстеразы , который катализировал перенос трифторацетатной группы. ^[7]

Ароматическая перегруппировка Клайзена

Второй катализатор-спиролигомер ускорял ароматическую перегруппировку Клайзена с помощью каталитической диады, аналогичной той, которая обнаружена в кетостероид-изомеразе . ^[8]

Связывание с белками

Спиролигомерный пептидомиметик был разработан для имитации P53 и связывания HDM2 . Молекула проникает в клетки посредством пассивной диффузии, и было показано, что этот имитатор стабилизирует HDM2 в клеточной культуре. ^[9]

Chemdraw спиролигомера, который проникает в клетки и связывает HDM2

Металлический переплет

Биядерный металлический переплёт ^[10]

Молекулярные каркасы

Стержни, используемые для измерения расстояний спиновыми зондами . ^[3]

Электронный перенос

Донор-Мост-Акцептор ^[11]

Другое использование

Возможные применения, которые в настоящее время исследуются, включают связывание и инактивацию холерного токсина , а также перекрестное связывание поверхностных белков различных вирусов ( ВИЧ , вирус Эбола ). Далее группа Кристиана Шафмейстера разработала молекулярные шарниры, которые можно использовать для создания молекулярных машин , таких как наноклапаны или системы данных . хранения ^[12]

См. также

Ссылки

^ Кристиан Э. Шафмайстер, Закари З. Браун и Шарад Гупта «Макромолекулы, программируемые по форме», отчеты о химических исследованиях , (2008), 41 (10), 1387-1398 дои : 10.1021/ar700283y
^ Jump up to: ^а ^б Закари З. Браун и Кристиан Э. Шафмейстер, «Синтез гекса- и пентазамещенных дикетопиперазинов из стерически затрудненных аминокислот», Organic Letters , (2010), 12 (7), 1436-1439. два : 10.1021/ol100048g
^ Jump up to: ^а ^б ^с Грегори Х. Берд, Сорая Порнсуван, Сунил Саксена и Кристиан Э. Шафмайстер, «Распределение по расстояниям изогнутых бипептидных олигомеров с мечеными концами с помощью электронного спинового резонанса» ACSNano (2008), 2 (9), 1857–1864 дои : 10.1021/nn800327g
^ Закари З. Браун, Дженнифер Аллева и Кристиан Э. Шафмайстер, «Твердофазный синтез функционализированных бис-пептидов» биополимеров , (2011), 96 (5), 578-585 дои : 10.1002/bip.21591
^ Кристофер Г. Левинс и Кристиан Э. Шафмайстер, «Синтез функционализированных наноразмерных молекулярных стержней определенной длины» Журнал Американского химического общества , (2003), 125 (16), 4702-4703 два : 10.1021/ja0293958
^ Закари З. Браун и Кристиан Э. Шафмайстер, «Использование присущего альфа-аминокислотам эффекта соседней группы для синтеза чрезвычайно затрудненных дипептидов», Журнал Американского химического общества , (2008), 130 (44), 14382-14383 дои : 10.1021/ja806063k
^ Мабубе Хейрабади и Кристиан Шафмейстер и др., «Спиролигозимы для трансэтерификации: дизайн и связь структуры с активностью», Журнал Американского химического общества , (2012), 134, 18345-18353 дои : 10.1021/ja3069648
^ Мэтью Ф.Л. Паркер и Кристиан Э. Шафмеситер и др., «Ускорение ароматической перегруппировки Клайзена с помощью разработанного спиролигоцимного катализатора, который имитирует каталитическую диаду кетостероид-изомеразы», Журнал Американского химического общества , (2014), 136 (10), 3817 -3827 дои : 10.1021/ja409214c
^ Закари З. Браун, Кавита Акула и Кристиан Шафмайстер и др., «Спиролигомерный имитатор альфа-спирали, который связывает HDM2, проникает в клетки человека и стабилизирует HDM2 в клеточной культуре» PLOSOne (2012), 7 (10), дои : 10.1371/journal.pone.0045948
^ Шивая Ваддипалли, Чонгсонг Сюй, Сэньчжи Чжао, Яньфэн Фан, Кристиан Э. Шафмайстер и Майкл Дж. Здилла «Архитектурные спиролигомеры, разработанные для шаблонирования биядерных металлических комплексов» , Неорганическая химия , (2013), 52, 6457-6463 два : 10.1021/ic4003498
^ Субхасис Чакрабарти, Мэтью Ф.Л. Паркер, Кристофер В. Морган, Кристиан Э. Шафмейстер и Дэвид Х. Вальдек, «Экспериментальные данные о опосредованном водой переносе электронов через донорно-мостико-акцепторные олигомеры бисаминокислот» Журнал Американского химического общества , (2009), 131(6), 2044-2045 дои : 10.1021/ja8079324
^ Левинс К.Г., Шафмайстер CE. Синтез изогнутых и линейных структур из минимального набора мономеров. Журнал органической химии, 70 , с. 9002, 2005. два : 10.1002/chin.200605222

[schafmeister2008-1] Кристиан Э. Шафмайстер, Закари З. Браун и Шарад Гупта «Макромолекулы, программируемые по форме», отчеты о химических исследованиях , (2008), 41 (10), 1387-1398 дои : 10.1021/ar700283y

[brown2010-2] Jump up to: ^а ^б Закари З. Браун и Кристиан Э. Шафмейстер, «Синтез гекса- и пентазамещенных дикетопиперазинов из стерически затрудненных аминокислот», Organic Letters , (2010), 12 (7), 1436-1439. два : 10.1021/ol100048g

[bird2008-3] Jump up to: ^а ^б ^с Грегори Х. Берд, Сорая Порнсуван, Сунил Саксена и Кристиан Э. Шафмайстер, «Распределение по расстояниям изогнутых бипептидных олигомеров с мечеными концами с помощью электронного спинового резонанса» ACSNano (2008), 2 (9), 1857–1864 дои : 10.1021/nn800327g

[brown2011-4] Закари З. Браун, Дженнифер Аллева и Кристиан Э. Шафмайстер, «Твердофазный синтез функционализированных бис-пептидов» биополимеров , (2011), 96 (5), 578-585 дои : 10.1002/bip.21591

[levins2003-5] Кристофер Г. Левинс и Кристиан Э. Шафмайстер, «Синтез функционализированных наноразмерных молекулярных стержней определенной длины» Журнал Американского химического общества , (2003), 125 (16), 4702-4703 два : 10.1021/ja0293958

[brown2008-6] Закари З. Браун и Кристиан Э. Шафмайстер, «Использование присущего альфа-аминокислотам эффекта соседней группы для синтеза чрезвычайно затрудненных дипептидов», Журнал Американского химического общества , (2008), 130 (44), 14382-14383 дои : 10.1021/ja806063k

[mah2012-7] Мабубе Хейрабади и Кристиан Шафмейстер и др., «Спиролигозимы для трансэтерификации: дизайн и связь структуры с активностью», Журнал Американского химического общества , (2012), 134, 18345-18353 дои : 10.1021/ja3069648

[parker2014-8] Мэтью Ф.Л. Паркер и Кристиан Э. Шафмеситер и др., «Ускорение ароматической перегруппировки Клайзена с помощью разработанного спиролигоцимного катализатора, который имитирует каталитическую диаду кетостероид-изомеразы», Журнал Американского химического общества , (2014), 136 (10), 3817 -3827 дои : 10.1021/ja409214c

[akula2012-9] Закари З. Браун, Кавита Акула и Кристиан Шафмайстер и др., «Спиролигомерный имитатор альфа-спирали, который связывает HDM2, проникает в клетки человека и стабилизирует HDM2 в клеточной культуре» PLOSOne (2012), 7 (10), дои : 10.1371/journal.pone.0045948

[shiva2013-10] Шивая Ваддипалли, Чонгсонг Сюй, Сэньчжи Чжао, Яньфэн Фан, Кристиан Э. Шафмайстер и Майкл Дж. Здилла «Архитектурные спиролигомеры, разработанные для шаблонирования биядерных металлических комплексов» , Неорганическая химия , (2013), 52, 6457-6463 два : 10.1021/ic4003498

[parker2009-11] Субхасис Чакрабарти, Мэтью Ф.Л. Паркер, Кристофер В. Морган, Кристиан Э. Шафмейстер и Дэвид Х. Вальдек, «Экспериментальные данные о опосредованном водой переносе электронов через донорно-мостико-акцепторные олигомеры бисаминокислот» Журнал Американского химического общества , (2009), 131(6), 2044-2045 дои : 10.1021/ja8079324

[12] Левинс К.Г., Шафмайстер CE. Синтез изогнутых и линейных структур из минимального набора мономеров. Журнал органической химии, 70 , с. 9002, 2005. два : 10.1002/chin.200605222

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]