Chem. Sci. @多肽中蛋氨酸亚砜的直接形成和位点选择性衍生化

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通讯作者:休斯敦莱斯大学化学系 Zachary T. Ball


磺胺是医药和生物化学中新兴的部分,部分原因是其对酰胺形成酶如γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶的选择性抑制作用。虽然小分子亚砜如甲硫氨酸亚砜(MSO)及其衍生物已得到很好的研究,但在复杂多肽中具有甲硫氨酸亚砜残基的结构通常是难以获得的。本文描述了多肽中蛋氨酸残基的后期一步氧化以提供NH-亚砜胺的直接方法。并且提出了化学选择性后续阐述,最显著的是通过铜(II)介导的N–H交叉偶联在甲硫氨酸亚砜胺残基与芳基硼酸试剂之间。这一发展作为一种在天然多肽中整合不同亚砜结构的策略,也将蛋氨酸亚砜残基确定为生物正交、化学选择性生物结合的新位点。

蛋氨酸磺酰亚胺化和N–H交叉偶联。

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图1 a)条件:1a(0.01 mmol)、PhI(OAc)2(0.025 mmol)和NH2COONH4(0.2 mmol)在MeOH(1 mL)中的溶液;1b(0.2 mM)、4-甲氧基苯基硼酸(2 mM)和Cu(OAc)2(1 mM)在MeOH中的溶液。b) 氧化反应的粗HPLC痕量和ESI-MS光谱。c) 偶合反应的粗HPLC痕量和ESI-MS光谱(带内标)。d) 1b的MALDI-MS/MS光谱。e) 1d的MALDI-MS/MS光谱。f) 1b的序列和碎片阶梯。g) 1d的序列和碎片阶梯。

甲硫氨酸磺酰亚胺肽范围

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条件:肽(1a-8a)(0.01 mmol)、PhI(OAc)2(0.025 mmol)和NH2COONH4(0.2 mmol)在MeOH或MeOH:H2O 4:1(1 mL)中在室温下保持16 h。a通过RP-HPLC计算产率。b在MeOH中用20%H2O作为共溶剂进行反应。

N–H交叉偶联的肽范围

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蛋氨酸亚砜胺残基的其他位点选择性修饰

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图3多肽a)N–H与三氟硼酸钾交叉偶联的蛋氨酸亚砜胺的位点选择性阐述。条件:肽1b(0.2 mM)、3(叠氮甲基)苯基三氟硼酸钾(4 mM)和Cu(OAc)2(1 mM)在室温下在MeOH中保持16 h。b)NH烷基化。条件:肽(4)(0.2 mM)、烯丙基碘(4 mM)和KOH(1 mM)在DMSO中于室温下16小时。c)羰基化偶联和13C标记。
条件:肽1b(0.2mM)、Pd-C1(4mM)、4-碘代苯胺(8mM)和13CO(2atm)在室温下在H2O中的双室系统(见SI)中原位生成16小时。通过RP-HPLC使用内标测定产率。

对谷氨酰胺合成酶(GS)的抑制

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图4 甲硫氨酸亚砜(MSO)和含甲硫氨酸亚砜的肽(1b-8b)对谷氨酰胺合成酶(GS)的抑制。使用谷氨酰胺合成酶活性测定试剂盒(Abcam)在1mM抑制剂浓度下进行测定。


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