stringtranslate.com

Бета-пептид

β-аланин, пример β-аминокислоты. Аминогруппа присоединяется не к α-углероду, а к β-углероду, который в данном случае является метиленовой группой .

Бета-пептиды ( β-пептиды ) — это пептиды, полученные из β-аминокислот , в которых аминогруппа присоединена к β-углероду (т. е. углероду, находящемуся на расстоянии двух атомов от карбоксилатной группы). Исходная β-аминокислота — β-аланин (H 2 NCH 2 CH 2 CO 2 H), распространенное природное вещество, но большинство примеров содержат заместители вместо одной или нескольких связей CH. β-пептиды обычно не встречаются в природе. Антибиотики на основе β-пептидов изучаются как способы преодоления устойчивости к антибиотикам . [1] Ранние исследования в этой области были опубликованы в 1996 году группой Дитера Зеебаха [1] и группой Сэмюэля Геллмана. [2]

Структура

Поскольку для замещения доступны два атома углерода, β-аминокислоты имеют четыре сайта (включая хиральность; в отличие от двух в α-аминокислотах) для присоединения органической группы остатка. [3] Соответственно, существуют два основных типа β-аминокислот, различающихся тем, к какому углероду присоединен остаток: те, у которых органический остаток (R) находится рядом с амином, называются β 3 , а те, у которых положение находится рядом с карбонильной группой, называются β 2 . β-пептид может состоять только из одного вида этих аминокислот (β 2 -пептиды и β 3 -пептиды) или иметь комбинацию из двух. Кроме того, β-аминокислота может образовывать кольцо, используя оба своих сайта, а также быть включенной в пептид. [3]

Синтез

β-Аминокислоты были получены многими способами, [4] [5], включая некоторые, основанные на синтезе Арндта-Эйстерта .

Вторичная структура

Поскольку их остовы длиннее, чем у обычных пептидов , β-пептиды образуют разрозненные вторичные структуры . Алкильные заместители как в α-, так и в β-положениях в β-аминокислоте благоприятствуют гош-конформации вокруг связи между α-углеродом и β-углеродом. Это также влияет на термодинамическую стабильность структуры.

Было описано много типов спиральных структур, состоящих из β-пептидов. Эти типы конформации различаются по числу атомов в водородно-связанном кольце, которое образуется в растворе; были описаны 8-спираль, 10-спираль, 12-спираль, 14-спираль, [6] и 10/12-спираль. В общем, β-пептиды образуют более стабильную спираль, чем α-пептиды. [7]

Клинический потенциал

β-пептиды устойчивы к протеолитическому расщеплению in vitro и in vivo , что является потенциальным преимуществом по сравнению с природными пептидами. [8] β-пептиды использовались для имитации природных антибиотиков на основе пептидов, таких как магаинины , которые являются очень мощными, но их трудно использовать в качестве лекарств, поскольку они расщепляются протеолитическими ферментами. [9]

Примеры

Существуют β-аминокислоты с широким спектром заместителей. Названные по аналогии с биологическими α-аминокислотами , в природе были обнаружены следующие: β-аланин, β-лейцин , β-лизин , β-аргинин, β-глутамат, β-глутамин, β-фенилаланин и β-тирозин. [10] : 23  Из них β-аланин обнаружен у млекопитающих и включен в пантотеновую кислоту , незаменимое питательное вещество. [10] : 2  Две α-аминокислоты также являются структурно β-аминокислотами: аспарагиновая кислота и аспарагин . [10] : 218  Микроцистины представляют собой класс соединений, содержащих остаток β-изоаспартила (т. е. аспарагиновой кислоты, связанной с ее бета-карбоксилом). [10] : 23 

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Seebach D, Overhand M, Kühnle FNM, Martinoni B, Oberer L, Hommel U, Widmer H (июнь 1996 г.). "β-пептиды: синтез методом гомологизации Арндта-Эйстерта с сопутствующим пептидным связыванием. Определение структуры методами ЯМР и КД-спектроскопии и рентгеновской кристаллографии. Спиральная вторичная структура -гексапептида в растворе и его стабильность по отношению к пепсину". Helvetica Chimica Acta . 79 (4): 913–941. doi :10.1002/hlca.19960790402.
  2. ^ Appella DH, Christianson LA, Karle IL, Powell DR, Gellman SH (1996). "β-Peptide Foldamers: Robust Helix Formation in a New Family of -Amino Acid Oligomers". J. Am. Chem. Soc. 118 (51): 13071–2. doi :10.1021/ja963290l.
  3. ^ ab Seebach D, Matthews JL (1997). "β-Пептиды: сюрприз на каждом шагу" (PDF) . Chem. Commun. (21): 2015–22. doi :10.1039/a704933a.
  4. ^ Basler B, Schuster O, Bach T (ноябрь 2005 г.). «Конформационно ограниченные производные β-аминокислот путем внутримолекулярного [2 + 2]-фотоциклоприсоединения амида тетроновой кислоты и последующего раскрытия лактонного кольца». J. Org. Chem . 70 (24): 9798–808. doi :10.1021/jo0515226. PMID  16292808.
  5. ^ Murray JK, Farooqi B, Sadowsky JD, et al. (сентябрь 2005 г.). «Эффективный синтез комбинаторной библиотеки β-пептидов с использованием микроволнового облучения». J. Am. Chem. Soc . 127 (38): 13271–80. doi :10.1021/ja052733v. PMID  16173757.
  6. ^ Васанта, Басавалингаппа; Джордж, Джиджо; Рагхотама, Шринивасарао; Баларам, Падманабхан (январь 2017 г.). «Гомоолигомерные β3 (R)-валиновые пептиды: трансформация между спиральными структурами C14 и C12, индуцированная гостевым остатком Aib». Биополимеры . 108 (1): e22935. doi :10.1002/bip.22935. ISSN  1097-0282. PMID  27539268. S2CID  205497333. Архивировано из оригинала 2022-02-13 . Получено 2022-05-07 .
  7. ^ Gademann K, Hintermann T, Schreiber JV (октябрь 1999 г.). «Бета-пептиды: скручивание и поворот». Curr. Med. Chem . 6 (10): 905–25. doi :10.2174/092986730610220401154606. PMID  10519905. S2CID  247917035.
  8. ^ Beke T, Somlai C, Perczel A (январь 2006 г.). «К рациональному дизайну структур β-пептидов». J Comput Chem . 27 (1): 20–38. doi :10.1002/jcc.20299. PMID  16247761. S2CID  35579693.
  9. ^ Porter EA, Weisblum B, Gellman SH (2002). «Мимикрия пептидов защиты хозяина неестественными олигомерами: антимикробные β-пептиды». J. Am. Chem. Soc. 124 (25): 7324–30. doi :10.1021/ja0260871. PMID  12071741.
  10. ^ abcd Juaristi, E.; Soloshonok, Vadim A. (6 мая 2005 г.). Энантиоселективный синтез бета-аминокислот. Хобокен, Нью-Джерси (NJ): Wiley Inc. ISBN 9780471698470. OCLC  559972352. Архивировано из оригинала 7 мая 2022 г. . Получено 7 мая 2022 г. .