Úvod do chemické biologie peptidů a proteinů

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Úvod do chemické biologie peptidů a proteinů"

Robert Kříž
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Úvod do chemické biologie peptidů a proteinů Jaroslav Šebestík Ústav Organické Chemie a Biochemie AV ČR, vvi

2 Doporučená literatura Johnes, J. H., J. Peptide Sci. 2006, 12, 1 Fields, G.B., Noble, R.L. Int. J. Peptide Protein Res. 1990, 35, 161 Sewald, N., Jakubke, H.D., Peptides: Chemistry and Biology, Wiley 2002 Nishiuchi, Y., Sakakibara, S., FEBS Lett. 1982, 148, 260 Muir, T.W., J. Peptide Sci. 2003, 9, 612 Wu, H. C., Chang, D. K., J. Oncology 2010, Article ID Watjen, W., et al., Mol. Nutr. Food Res. 2009, 53, 431 Sebestik, J., Niederhafner, P.,Jezek, J., Amino Acids, in press Budesinsky M., Sebestik J., Bednarova L., Baumruk V., Safarik M., Bour P.; J. Org. Chem. 2008, 73, 1481

2003, 9, 612 Wu, H. C., Chang, D. K., J. Oncology 2010, Article ID 723798 Watjen, W., et al., Mol. Nutr. Food Res. 2009, 53, 431 Sebestik, J.

3 Chemie peptidů a proteinů Aminokyseliny jako stavební jednotky Vliv stavebních jednotek na strukturu Chemická syntéza Nativní chemická ligace Rekombinantní syntéza Semi-syntéza proteinů

4 AMK - Nositelé náboje

5 Polární nenabité AMK

6 Hydrofobní AMK

7 AMK zvláštní případy

8 Chemie peptidů a proteinů Aminokyseliny jako stavební jednotky Vliv stavebních jednotek na strukturu Chemická syntéza Nativní chemická ligace Rekombinantní syntéza Semi-syntéza proteinů

9 Vzorce peptidů H-Ala-Ser-OH H-Ser-Ala-OH AS SA

10 Vzorce peptidů cyklo(tyr-asp-met-val) cyklo(asp-met-val-tyr) cyklo(met-val-tyr-asp) cyklo(val-tyr-asp-met) c-ydmv c-dmvy c-mvyd c-vydm

11 Vzorce peptidů/amk H-Glu-OtBu H-Thr(tBu)-OH H-Glu(OtBu)-OH Boc-Lys-OH H-Lys(Boc)-OH

12 Charakteristické torzní úhly JACS, 2005, 127, 17079

13 Biochem. 2002, 41, Cis a Trans amidová vazba Omega = 180 o Omega = 0 o

14 Charakteristické torzní úhly ve stupních Phi Psi alfa-helix pi-helix helix polyprolin II helix anti-paralelní beta-skládaný list paralelní beta-skládný list beta-ohyb gama-ohyb 75-64

-75 145 anti-paralelní beta-skládaný list -139 135

15 Alfa-helix (1) (2) Ala, Val, Leu, Phe, Trp, Met, His, Gln

16 Polyprolin II helix

17 Beta skládaný list DAEFRHDSGYEVHHQKLVFFAEDVGSNKGAIIGLMVGGVVIA Toxická forma A 1-42

18 Konformační flexibilita krátkých peptidů H-Ala-D-Pro-Gly-Ala-OH

19 Priony a Factor-X Cordeiro, Y. et al.; JBC 276, (2001).

20 Chemie peptidů a proteinů Aminokyseliny jako stavební jednotky Vliv stavebních jednotek na strukturu Chemická syntéza Nativní chemická ligace Rekombinantní syntéza Semi-syntéza proteinů

21 Chemická syntéza peptidů (CSP) Syntéza v roztoku Syntéza na pevné fázi Kombinace syntézy na pevné fázi se syntézou v roztoku

22 Divergentní syntéza v roztoku

23 N-chránící skupiny

24 C-chránící skupiny

25 Kondenzační činidla

26 Divergentní syntéza v roztoku Výtěžek/100% Výtěžek [ 1 ] DCC/Boc PyBOP/Boc DCC/Z na mpeg Počet AA [ 1 ]

27 Divergentní syntéza na pevné fázi

28 Chránící skupiny

29 Boc/Bzl Strategie

30 Fmoc/tBu Strategie

31 Deleční a zkrácené peptidy

32 Divergentní syntéza na pevné fázi Molární zlomek [ 1 ] Idealní 99.9% Snadný 99% po 7AA Běžný 98% po 10AA Počet AA [ 1 ]

33 Konvergentní syntéza s chráněnými fragmenty Racemizace Rozpustnost

34 Řešení? C-koncový Gly, Pro pokud nelze tak Ala, Arg

35 Řešení? Kondenzace nechráněných peptidových fragmentů Vyžaduje chemoselektivní reakci mezi spojovanými (ligovanými) fragmenty

36 Chemie peptidů a proteinů Aminokyseliny jako stavební jednotky Vliv stavebních jednotek na strukturu Chemická syntéza Nativní chemická ligace Rekombinantní syntéza Semi-syntéza proteinů

37 Chemické ligace Kent, Science 1992

38 Jiné ligace

39 Ligace s předchozím zachycením (chráněných peptidů 1986, C-fragment volný 1989, volných 1993) Kemp, JOC 1986, 1989, 1993

40 Kent 1994 Science

41 Doporučená aditiva pro nativní chemické ligace 200 mm MPAA, 20 mm TCEP, 6 M GndCl, 0.2 M fosfátový pufr ph 7.0, 25 oc

42 Modulární syntéza Kent 2004, ANIE

43 Kineticky řízená ligace Kent 2006, ANIE

44 Syntéza crambinu

45 Omezené množství Cys v proteinech? Considering random mathematical occurrence for an amino acid coded by two codons (3.28%), cysteine is underrepresented in all organisms investigated. Representation of cysteine appears to correlate positively with the complexity of the organism, ranging between 2.26% in mammals and 0.5% in some members of the Archeabacteria order. Attila Miseta, and Peter Csutora. Relationship Between the Occurrence of Cysteine in Proteins and the Complexity of Organisms. Molecular Biology and Evolution 17(8), (2000).

46 Náhradní řešení Použití SeH skupiny v Sec Použití pomocné chránící skupiny s SH skupinou Použití pomocné SH/SeH skupiny v aminokyselině

47 Použití pomocné chránící skupiny s SH skupinou

48 Použití pomocné SH/SeH skupiny v aminokyselině desulfurace/deselenace

49 Použití pomocné SH/SeH skupiny v aminokyselině alkylace

50 Možnosti Aminokyselina Cys Gly Ala Val Phe Lys Met Sec Glu Gln Kodón(y) Pravděpodobnost [ % ] Běžné aminokyseliny UGU, UGC 3.13 GGU, GGC, GGA, GGG 6.25 GCU, GCC, GCA, GCG 6.25 GUU, GUC, GUA, GUG 6.25 UUU, UUC 3.13 AAA, AAG 3.13 AUG 1.56 Součet: UGA opál stop* <1.56 Isosterní deriváty aminokyselin GAA, GAG 3.13 CAA, CAG 3.13 Celkem více než: 35.94

51 Syntéza thioesterů/thiokyselin

52 Syntéza thioesterů na Safety-Catch pryskyřicích

53 Syntéza thioesterů se samočištěním na pryskyřici Seitz, 2007, ANIE

54 Chemie peptidů a proteinů Aminokyseliny jako stavební jednotky Vliv stavebních jednotek na strukturu Chemická syntéza Nativní chemická ligace Rekombinantní syntéza Semi-syntéza proteinů

55 Zavedení syntetického oligonukleotidu do DNA

56 Zisk rekombinantního proteinu z genu

58 Chemie peptidů a proteinů Aminokyseliny jako stavební jednotky Vliv stavebních jednotek na strukturu Chemická syntéza Nativní chemická ligace Rekombinantní syntéza Semi-syntéza proteinů

59 Inteiny

60 Kent 1994 Science

61 Peptidová léčiva a jejich syntéza Peptid AMK Roztok Pryskyřice Rekombinantní Oxytocin 9 * Atosiban 9 * Desmopresin 9 * * Terlipresin 12 * * Insulin 51 * * Glukagon 29 * * LH-RH 10 * * Buserelin 9 * Kortikoliberiny 41 * Somatostatin 14 * *

62 Peptidy a proteiny jako léčiva Peptidové a proteinové hormony Signální peptidy Peptidová antibiotika a antimikrobiální peptidy Peptidové toxiny Anti-fůzní peptidy Peptidové vakcíny Monoklonální protilátky Cílená léčba (smart-drugs)

63 Hypothalamus+Hypofýza

66 Sekvence některých hormonů TRH GnRH pglu-his-trp-ser-tyr-gly-leu-arg-pro-gly-nh2 CRH pglu-his-pro-nh2 Vasopresin Oxytocin SEEPPISLDLTFHLLREVLEM ARAEQLAQQAHSNRKLMEII-amid

67 Desmopresin (DDAVP) [1-deamino-D-Arg8]vasopresin AcO- * 3 H2O

68 Atosiban [1-deamino-D-Tyr2(Et)-Thr4-Orn8]oxytocin AcO-

69 Hormony slinivky břišní

70 Glukagon x Insulin Štěpení glykogenu - játra Syntéza glykogenu - játra Glykolýza játra Glukoneogeneze játra Mobilizace mastných kyselin tuková tkáň Zvyšuje X Snižuje Vstřebávaní glukózy svaly Vstřebávaní glukózy játra Syntéza glykogenu játra Glykolýza a produkce AcCoA játra, svaly Syntéza mastných kyselin játra Syntéza triacylglycerolů tuková tkáň

71 Další peptidy trávícího traktu Sekretin; Glukagon; VIP, GIP Gastrin; Cholecystokinin; Neuropeptid Y Insulin; Relaxin Substance P (tachykininy); Neurokininy A a B Somatostatin, Kortikostatin Epidermalní růstový faktor (EGF)

72 Peptidy a proteiny jako léčiva Peptidové a proteinové hormony Signální peptidy Peptidová antibiotika a antimikrobiální peptidy Peptidové toxiny Anti-fůzní peptidy Peptidové vakcíny Monoklonální protilátky Cílená léčba (smart-drugs)

73 JBC 2001, 276, 1317 Jaderný lokalizační signál (NLS)

74 JBC 2003, 278, Jaderný exportní signál (NES)

75 Quorum sensing

76 Quorum sensing

77 Inhibitor virulence S. aureus

78 Peptidy a proteiny jako léčiva Peptidové a proteinové hormony Signální peptidy Peptidová antibiotika a antimikrobiální peptidy Peptidové toxiny Anti-fůzní peptidy Peptidové vakcíny Monoklonální protilátky Cílená léčba (smart-drugs)

79 Fusafungin

80 Amfipatické peptidy

82 Peptidy a proteiny jako léčiva Peptidové a proteinové hormony Signální peptidy Peptidová antibiotika a antimikrobiální peptidy Peptidové toxiny Anti-fůzní peptidy Peptidové vakcíny Monoklonální protilátky Cílená léčba (smart-drugs)

83 α-bungarotoxin z Naja nigricollis 150 μg/kg

84 α-konotoxin

85 Toxiny hub - Amanita sp. Phalloidin 2000 μg/kg

86 Toxiny hub - Amanita sp. α-amanitin 100 μg/kg

87 Antamanide

88 Peptidy a proteiny jako léčiva Peptidové a proteinové hormony Signální peptidy Peptidová antibiotika a antimikrobiální peptidy Peptidové toxiny Anti-fůzní peptidy Peptidové vakcíny Monoklonální protilátky Cílená léčba (smart-drugs)

89 Fuzeon (enfuvirtide)

90 Fuzeon (enfuvirtide)

91 Fimbrie

92 Peptidy a proteiny jako léčiva Peptidové a proteinové hormony Signální peptidy Peptidová antibiotika a antimikrobiální peptidy Peptidové toxiny Anti-fůzní peptidy Peptidové vakcíny Monoklonální protilátky Cílená léčba (smart-drugs)

93 MAP vakcíny J. Peptide Sci. 2005, 11, 757

94 Peptidy a proteiny jako léčiva Peptidové a proteinové hormony Signální peptidy Peptidová antibiotika a antimikrobiální peptidy Peptidové toxiny Anti-fůzní peptidy Peptidové vakcíny Monoklonální protilátky Cílená léčba (smart-drugs)

95 Monoclonal_antibodies

96 Peptidy a proteiny jako léčiva Peptidové a proteinové hormony Signální peptidy Peptidová antibiotika a antimikrobiální peptidy Peptidové toxiny Anti-fůzní peptidy Peptidové vakcíny Monoklonální protilátky Cílená léčba (smart-drugs)

98 Farmakokinetika dendrimerů

Podobné dokumenty

Molekulární genetika IV zimní semestr 6. výukový týden ( )

Ústav biologie a lékařské genetiky 1.LF UK a VFN, Praha Molekulární genetika IV zimní semestr 6. výukový týden (5.11. 9.11.2007) Nondisjunkce u Downova syndromu 2 Tři rodokmeny rodin s dětmi postiženými