Development of new approaches for the synthesis and decoding of one-bead one-compound cyclic peptide libraries

La plupart des processus cellulaires et biologiques reposent, à un certain niveau, sur des interactions protéine-protéine (IPP). Leur manipulation avec des composés chimiques démontre un grand potentiel pour la découverte de nouveaux médicaments. Malgré la demande toujours croissante en molécules capables d’interrompre sélectivement des IPP, le développement d’inhibiteurs d’IPP est fortement limité par la grande taille de la surface d’interaction. En considérant la nature de cette surface, la capacité à mimer des structures secondaires de protéines est très importante pour lier une protéine et inhiber une IPP. Avec leurs grandes capacités peptidomimétiques et leurs propriétés pharmacologiques intéressan-tes, les peptides cycliques sont des prototypes moléculaires de choix pour découvrir des ligands de protéines et développer de nouveaux inhibiteurs d’IPP. Afin d’exploiter pleinement la grande diversité accessible avec les peptides cycliques, l’approche combinatoire «one-bead-one-compound» (OBOC) est l’approche la plus accessible et puissante. Cependant, l’utilisation des peptides cycliques dans les chimiothèques OBOC est limitée par les difficultés à séquencer les composés actifs après le criblage. Sans amine libre en N-terminal, la dégradation d’Edman et la spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) ne peuvent pas être utilisées. À cet égard, nous avons développé de nouvelles approches par ouverture de cycle pour préparer et décoder des chimiothèques OBOC de peptides cycliques. Notre stratégie était d’introduire un résidu sensible dans le macrocycle et comme ancrage pour permettre la linéarisation des peptides et leur largage des billes pour le séquençage par MS/MS. Tout d’abord, des résidus sensibles aux nucléophiles, aux ultraviolets ou au bromure de cyanogène ont été introduits dans un peptide cyclique et leurs rendements de clivage évalués. Ensuite, les résidus les plus prometteurs ont été utilisés dans la conception et le développement d’approches en tandem ouverture de cycle / clivage pour le décodage de chimiothèques OBOC de peptides cycliques. Dans la première approche, une méthionine a été introduite dans le macrocycle comme ancrage pour simultanément permettre l’ouverture du cycle et le clivage des billes par traitement au bromure de cyanogène. Dans la seconde approche, un résidu photosensible a été utilisé dans le macrocycle comme ancrage pour permettre l’ouverture du cycle et le clivage suite à une irradiation aux ultraviolets. Le peptide linéaire généré par ces approches peut alors être efficacement séquencé par MS/MS. Enfin, une chimiothèque OBOC a été préparée et criblée la protéine HIV-1 Nef pour identifier des ligands sélectifs. Le développement de ces méthodologies permttra l’utilisation de composés macrocycliques dans les chimiothèques OBOC et constitue une contribution importante en chimie médicinale pour la découverte de ligands de protéines et le développement d’inhibiteurs d’IPP.

Synthesis and evaluation of cyclic cationic peptides as antimicrobial agents for use in plant protection

Aquesta tesi doctoral se centra en l'estudi de l'aplicació de pèptids antimicrobians en la lluita contra agents patògens de cultius de plantes d'interès econòmic.L'estratègia sintètica s'ha portat a terme utilitzant metodologies convencionals de síntesi de pèptids en fase sòlida com l'estratègia tridimensional ortogonal Fmoc/tBut/Allyl. Ha calgut fer la recerca de les condicions òptimes per a l'eliminació del grup Allyl i la ciclació. D'entre els pèptids cíclics de 4-10 aminoacids sintetitzats, el decapèptid c(Lys-Leu-Lys-Leu-Lys-Phe-Lys-Lys-Leu-Gln) ha resultat ésser el més efectiu i s'ha pres com a base per al disseny d'una quimioteca de 56 pèptids. Dels resultats obtinguts s'ha sintetitzat una segona quimioteca basada en l'estructura general c(X1-X2-X3-X4-Lys-Phe-Lys-Lys-Leu-Gln) determinada com la que posseix el millor perfil d'activitat. Els pèptids més efectius obtinguts constituixen els primers exemples de pèptids cíclics actius contra E. amylovora i poden ser considerats com a bons candidats pel desenvolupament d'agents antimicrobians efectius en protecció vegetal.

Designing supramolecular structures from models of cyclic peptide scaffolds with heterocyclic constraints

Cyclic peptides containing oxazole and thiazole heterocycles have been examined for their capacity to be used as scaffolds in larger, more complex, protein-like structures. Both the macrocyclic scaffolds and the supramolecular structures derived therefrom have been visualised by molecular modelling techniques. These molecules are too symmetrical to examine structurally by NMR spectroscopy. The cyclic hexapeptide ([Aaa-Thz](3), [Aaa-Oxz](3)) and cyclic octapeptide ([Aaa-Thz](4), [Aaa-Oxz](4)) analogues are composed of dipeptide surrogates (Aaa: amino acid, Thz: thiazole, Oxz: oxazole) derived from intramolecular condensation of cysteine or serine/threonine side chains in dipeptides like Aaa-Cys, Aaa-Ser and Aaa-Thr. The five-membered heterocyclic rings, like thiazole, oxazole and reduced analogues like thiazoline, thiazolidine and oxazoline have profound influences on the structures and bioactivities of cyclic peptides derived therefrom. This work suggests that such constrained cyclic peptides can be used as scaffolds to create a range of novel protein-like supramolecular structures (e.g. cylinders, troughs, cones, multi-loop structures, helix bundles) that are comparable in size, shape and composition to bioactive surfaces of proteins. They may therefore represent interesting starting points for the design of novel artificial proteins and artificial enzymes. (C) 2002 Elsevier Science Inc. All rights reserved.

Structural mimicry of two cytochrome b(562) interhelical loops using macrocycles constrained by oxazoles and thiazoles

A major chemical challenge is the structural mimicry of discontinuous protein surfaces brought into close proximity through polypeptide folding. We report the design, synthesis, and solution structure of a highly functionalized saddle-shaped macrocyclic scaffold, constrained by oxazoles and thiazoles,upporting two short peptide loops projecting orthogonally from the same face of the scaffold. This structural mimetic of two interhelical loops of cytochrome b(562) illustrates a promising approach to structurally mimicking discontinuous loops of proteins.