An Activated O N Acyl Transfer Auxiliary: Efficient Amide-Backbone Substitution of Hindered "Difficult" Peptides

Overcoming the phenomenon known as difficult synthetic sequences has been a major goal in solid-phase peptide synthesis for over 30 years. In this work the advantages of amide backbone-substitution in the solid-phase synthesis of difficult peptides are augmented by developing an activated N-alpha-acyl transfer auxiliary. Apart from disrupting troublesome intermolecular hydrogen-bonding networks, the primary function of the activated N-alpha-auxiliary was to facilitate clean and efficient acyl capture of large or beta-branched amino acids and improve acyl transfer yields to the secondary N-alpha-amine. We found o-hydroxyl-substituted nitrobenzyl (Hnb) groups were suitable N-alpha-auxiliaries for this purpose. The relative acyl transfer efficiency of the Hnb auxiliary was superior to the 2-hydroxy-4-methoxybenzyl (Hmb) auxiliary with protected amino acids of varying size. Significantly, this difference in efficiency was more pronounced between more sterically demanding amino acids. The Hnb auxiliary is readily incorporated at the N-alpha-amine during SPPS by reductive alkylation of its corresponding benzaldehyde derivative and conveniently removed by mild photolysis at 366 nm. The usefulness of the Hnb auxiliary for the improvement of coupling efficiencies in the chain-assembly of difficult peptides was demonstrated by the efficient Hnb-assisted Fmoc solid-phase synthesis of a known hindered difficult peptide sequence, STAT-91. This work suggests the Hnb auxiliary will significantly enhance our ability to synthesize difficult polypeptides and increases the applicability of amide-backbone substitution.

Comparative effects of GLP-1-(7-36) amide, oxyntomodulin and glucagon on rabbit gastric parietal cell function.

We have investigated in vitro, the effects of glucagon-like peptide-1-(7-36) amide (GLP-1-(7-36) amide), oxyntomodulin and glucagon on two rabbit parietal cell-enriched fractions (F3, F3n), with parietal cell contents of 60% and 88%, respectively. Histamine (10(-5) M) stimulated [14C]aminopyrine accumulation to an amount of 850% in excess of the basal level, whereas GLP-1-(7-36) amide (10(-7) M) and oxyntomodulin (10(-6) M) induced increases of 50% and 30%, respectively. With a histamine concentration of 10(-6) M, [14C]aminopyrine accumulation was stimulated to 498% in excess of the basal level; GLP-1-(7-36) amide (10(-7) M) and oxyntomodulin (10(-7) M) induced increases of 18% and 15%, respectively. With these parameters, oxyntomodulin[19-37] and glucagon were without effect. Specific binding of [125I]GLP-1-(7-36) amide to parietal cell plasma membranes was inhibited dose-dependently by GLP-1-(7-36) amide, oxyntomodulin and glucagon with inhibitory concentrations of 0.25 nM, 65 nM and 800 nM, respectively. No specific binding of [125I]oxyntomodulin or [125I]glucagon was detectable. GLP-1-(7-36) amide receptor mRNA was only detected in parietal cell-enriched fractions. GLP-1-(7-36) amide, oxyntomodulin and glucagon stimulated parietal cell cAMP production to similar maximal levels with median values close to 0.28 nM, 10.5 nM and 331.7 nM, whereas oxyntomodulin[19-37] had no effect. The maximal cAMP production induced by GLP-1-(7-36) amide, oxyntomodulin or glucagon was additive to that induced by histamine.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)

Fatty acid amide hydrolase deficiency enhances intraplaque neutrophil recruitment in atherosclerotic mice.

OBJECTIVE: Endocannabinoid levels are elevated in human and mouse atherosclerosis, but their causal role is not well understood. Therefore, we studied the involvement of fatty acid amide hydrolase (FAAH) deficiency, the major enzyme responsible for endocannabinoid anandamide degradation, in atherosclerotic plaque vulnerability. METHODS AND RESULTS: We assessed atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient (ApoE(-/-)) and ApoE(-/-)FAAH(-/-) mice. Before and after 5, 10, and 15 weeks on high-cholesterol diet, we analyzed weight, serum cholesterol, and endocannabinoid levels, and atherosclerotic lesions in thoracoabdominal aortas and aortic sinuses. Serum levels of FAAH substrates anandamide, palmitoylethanolamide (PEA), and oleoylethanolamide (OEA) were 1.4- to 2-fold higher in case of FAAH deficiency. ApoE(-/-)FAAH(-/-) mice had smaller plaques with significantly lower content of smooth muscle cells, increased matrix metalloproteinase-9 expression, and neutrophil content. Circulating and bone marrow neutrophil counts were comparable between both genotypes, whereas CXC ligand1 levels were locally elevated in aortas of FAAH-deficient mice. We observed enhanced recruitment of neutrophils, but not monocytes, to large arteries of ApoE(-/-) mice treated with FAAH inhibitor URB597. Spleens of ApoE(-/-)FAAH(-/-) mice had reduced CD4+FoxP3+regulatory T-cell content, and in vitro stimulation of splenocytes revealed significantly elevated interferon-γ and tumor necrosis factor-α production in case of FAAH deficiency. CONCLUSIONS: Increased anandamide and related FAAH substrate levels are associated with the development of smaller atherosclerotic plaques with high neutrophil content, accompanied by an increased proinflammatory immune response.

Glucagon-like peptide-1-(7-36) amide, oxyntomodulin, and glucagon interact with a common receptor in a somatostatin-secreting cell line.

Glucagon-like peptide-1(7-36)amide (tGLP-1), oxyntomodulin (OXM), and glucagon are posttranslational end products of the glucagon gene expressed in intestinal L-cells. In vivo, these peptides are potent inhibitors of gastric acid secretion via several pathways, including stimulation of somatostatin release. We have examined the receptors through which these peptides stimulate somatostatin secretion using the somatostatin-secreting cell line RIN T3. tGLP-1, OXM, and glucagon stimulated somatostatin release and cAMP accumulation in RIN T3 cells to similar maximum levels, with ED50 values close to 0.2, 2, and 50 nM and 0.02, 0.3, and 8 nM, respectively. Binding of [125I]tGLP-1, [125I]OXM, and [125I]glucagon to RIN T3 plasma membranes was inhibited by the three peptides, with relative potencies as follows: tGLP-1 > OXM > glucagon. Whatever the tracer used, the IC50 for tGLP-1 was close to 0.15 nM and was shifted rightward for OXM and glucagon by about 1 and 2-3 orders of magnitude, respectively. Scatchard analyses for the three peptides were compatible with a single class of receptor sites displaying a similar maximal binding close to 2 pmol/mg protein. In the hamster lung fibroblast cell line CCL39 transfected with the receptor for tGLP-1, binding of [125I]tGLP-1 was inhibited by tGLP-1, OXM, and glucagon, with relative potencies close to those obtained with RIN T3 membranes. Chemical cross-linking of [125I]tGLP-1, [125I]OXM, and [125I]glucagon revealed a single band at 63,000 mol wt, the intensity of which was dose-dependently reduced by all three peptides. These data suggest that in the somatostatin-secreting cell line RIN T3, OXM and glucagon stimulate somatostatin release through a tGLP-1-preferring receptor. This suggests that some biological effects, previously described for these peptides, might be due to their interaction with this receptor.

Sensitive method for determination of piplartine, an alkaloid amide from Piper species, in rat plasma samples by liquid chromatography-tandem mass spectrometry

Piplartine (PPTN) is an alkaloid amide found in Piper species that presents different activities. PPTN determination in rat plasma is necessary to better understand its biological effects. The aim of this study was to develop a sensitive LC-MS/MS method for the determination of PPTN in rat plasma. The performance criteria for linearity, sensitivity, precision, accuracy, recovery, and stability have been assessed and were within the recommended guidelines. The validated method proved to be suitable in a pilot study of PPTN kinetic disposition in rat plasma after a single intraperitoneal dose, and represents an appropriate tool to further pharmacokinetic studies.

Nonconventional amide bond formation catalysis: programming enzyme specificity with substrate mimetics

This article reports on the design and characteristics of substrate mimetics in protease-catalyzed reactions. Firstly, the basis of protease-catalyzed peptide synthesis and the general advantages of substrate mimetics over common acyl donor components are described. The binding behavior of these artificial substrates and the mechanism of catalysis are further discussed on the basis of hydrolysis, acyl transfer, protein-ligand docking, and molecular dynamics studies on the trypsin model. The general validity of the substrate mimetic concept is illustrated by the expansion of this strategy to trypsin-like, glutamic acid-specific, and hydrophobic amino acid-specific proteases. Finally, opportunities for the combination of the substrate mimetic strategy with the chemical solid-phase peptide synthesis and the use of substrate mimetics for non-peptide organic amide synthesis are presented.

Reactions of some non-enolisable chloroketones with amide ion and a new synthesis of acridones /|nGuo-shyoung John Chen. -- 260 St. Catharines, Ont. : [s. n.],

This research was directed mainly towards the investigation of the reacti.ons of· substituted chlorobenziophenones under strongly basi,c conditions. The work 'can be divided into two main sections. The Introduction deals mainly with historical studies on aryne chemistry and the Haller-Bauer reaction. Secti.on I i.s concerned with syntheses of 2-benzamido-2'chlorobenzophenone and 2-benzamido~3'-chlorobenzophenone,and with thei,r respective reactions wi.th potassium amide in ammonia. o-Chlorophenylacetic acid was converted to the acid chloride and then by Friedel-Craftsreaction with benzene to w-(o-chlorophenyl)acetophenone. Reaction wi.th phenylhydrazine and Fischer cyclization gave 3- (0chlorophenyl)- 2-phenylindole, which was ozonized to 2-benzamido-2'chlorobenzophenone. The isomeric 3' -chlor,..o ke: tone was similarly synthesised from m-chlorophenylacetic acid. Both the 2'- and 3' -ch.loroketones gave N-benzoylacridone on treatment with potassium amide in ammonia; an aryne mechanism is involved for the 3'-chloroketone but aryne and nucleophilic substitution mechanisms are possible for the 2'-chloroketone. Hydrolysis of the 2'- and 3'-chloroketones gave 2-amino-2'chlorobenzophenone and 2-amino-3'-chlorobenzophenone respectively. A second new acridone synthesis is given in the Appendix involving reactions of these two ketones with potassium t-butoxide in t-butylbenzene. i Section 2 deals with the investigation of the reaction of some tricyclic ch1orobenzophenones with potassium amide in liquid ammonia. These were 1-ch1orof1uorenone; which was pr~pared in several steps from f1uoranthene, and 1- and 2-ch1oroanthraquinones. 1-Ch1orof1uorenone gave 1-aminof1uorenone ; 1-ch1oroanthraquinone gave 1- and 2-aminoanthraquinones; 2-ch1oroanthraquinone was largely recovered from the attempted reaction.

Sels de tétraarylphosphonium : synthèse et application à la synthèse de la (–)-coniine ; capacité trans-directrice du groupement amide en cyclopropanation d’oléfines

Le développement ainsi que l’amélioration des différentes techniques de purification sont des défis importants pour la chimie d’aujourd’hui. Certaines des méthodes actuelles, tel que le greffage d’un réactif sur un support solide permettant d’accéder à un produit pur par simple filtration du milieu, comportent toutefois certains inconvénients. En effet, les propriétés de solubilité de ces polymères rendent la mise en œuvre des réactions plus difficiles. C’est dans ce contexte que le groupe du Pr. Charette a rapporté l’utilisation de réactifs liés à un sel de tétraarylphosphonium (TAP). Ces sels peuvent être solubilisés dans un solvant tel que le dichlorométhane et aisément retirés du milieu réactionnel par précipitation à l’aide d’éther diéthylique (Chapitre 1). L’un des objectifs de cette thèse a donc été lié à la découverte de deux méthodes complémentaires qui, jusqu’à présent, sont considérées comme des méthodes de choix pour la synthèse des sels de TAP fonctionnalisés (Chapitre 2). L’une d’entre elles est utilisée par Soluphase inc., une entreprise qui commercialise ces sels de TAP. L’efficacité des sels en tant que support dans la synthèse de petites molécules a été démontrée lors de la synthèse d’un produit naturel, la (–)-coniine (Chapitre 3). L’isolement des intermédiaires synthétiques instables par simple précipitation à l’aide d’un support de TAP a permis de rendre cette synthèse plus efficace que celle déjà connue. Dans le deuxième volet de cette thèse, plusieurs problèmes reliés à la synthèse de dérivés cyclopropaniques 1,1-disubstitués ont été étudiés. Ces derniers font partie intégrale de plusieurs produits naturels et de médicaments. Cependant, leur formation par une réaction de cyclopropanation d’alcènes utilisant des réactifs diazoïques possédant deux groupements de type accepteur n’est pas tâche facile (Chapitre 4). En effet, cette réaction souffre d’un faible contrôle diastéréosélectif. Par le fait même, très peu de méthodologies de synthèse ont rapporté l’utilisation de ce type de réactifs diazoïques dans des réactions de cyclopropanation stéréosélectives. L’étude du mécanisme de la réaction de cyclopropanation catalysée au Rh(II) a proposé des indices favorisant un modèle ayant des précédents dans la littérature (Chapitre 5). Ces études nous ont mené à la découverte de la «capacité trans-directrice» du groupement amide lors des réactions de cyclopropanation d’oléfines. Nous avons donc utilisé cette propriété afin de résoudre plusieurs problèmes rencontrés dans la littérature. Nous avons montré qu’elle permet l’accès à des dérivés cyclopropaniques possédant deux groupements carboxyliques géminaux avec des sélectivités élevées (Chapitre 6). Ces produits étaient accessibles que par des séquences synthétiques nécessitant plusieurs étapes. De plus, nous avons démontrés que ces nouveaux dérivés cyclopropaniques sont des outils synthétiques fort utiles dans la synthèse de produits naturels d’intérêt biologique. Cette formidable «capacité trans-directrice» du groupement amide nous a permi de résoudre le problème de la synthèse asymétrique de dérivés carboxyliques α-cyano cyclopropaniques (Chapitre 7). De plus, ce projet nous a menées à la découverte de l’effet de divers additif achiraux permettant d’augmenter la sélectivité dans certaines réactions. Cette réaction possède une vaste étendue et l’utilité de ces nouveaux dérivés cyclopropaniques a été démontrée par plusieurs transformations de groupements fonctionnels.

Le rôle et la régulation du pyroglutamylated RF-amide peptide dans le tissu adipeux lors de l’obésité

L’obésité est définie comme un surplus de masse adipeuse. Cette condition représente un problème de santé publique devenu pandémique dans les pays industrialisés. Elle prédispose à des maladies potentiellement mortelles comme le diabète de type 2, les maladies cardiovasculaires et la stéatose hépatique non-alcoolique. L’accumulation du tissu adipeux intra-abdominal, formé d’adipocytes, est corrélée avec la résistance à l’insuline. L’augmentation de la masse adipeuse se fait par l’hyperplasie des préadipocytes, la différenciation des préadipocytes en adipocytes et l’hypertrophie des adipocytes. La différenciation des préadipocytes se fait selon l’adipogenèse qui est régulée par une multitude de facteurs, mais qui est inhibée pas les stimuli inflammatoires qui sont aussi responsables de la résistance à l’insuline et de l’apparition des problèmes de santé liés à l’obésité. Nous avons identifié un nouveau système de régulation autocrine/paracrine de l’adipogenèse dans les cellules du tissu adipeux. Le pyroglutamylated RF-amide peptide (QRFP), qui était connu pour son rôle dans la régulation de l’appétit, est un activateur de l’adipogenèse par l’activation de son récepteur, le G protein-coupled receptor 103 (GPR103). Le QRFP est exprimé dans les macrophages et les adipocytes alors que le GPR103 de sous-type b est exprimé dans les adipocytes seulement. Un traitement des adipocytes avec le QRFP augmente le captage des acides gras, l’accumulation de lipides ainsi que l’expression et l’activité de l’enzyme LPL. Le QRFP augmente aussi l’expression des gènes des transporteurs d’acides gras CD36 et FATP1, de l’enzyme activatrice d’acides gras ACSL1 et des facteurs de transcription PPAR-γ et C/EBP-α, qui sont tous impliqués dans l’adipogenèse. En plus de ses effets sur l’adipogenèse, le QRFP possède aussi un effet inhibiteur sur l’activité lipolytique induite par les catécholamines. Nous avons montré que l’expression du QRFP est diminuée dans le tissu adipeux des souris obèses. Selon nos résultats, cette diminution pourrait être expliquée par une augmentation des endotoxines circulantes chez les obèses, appelée endotoxémie métabolique, qui agirait, entre autres, par l’induction des interférons dans les macrophages. Les voies de signalisation de ces effets ont aussi été identifiées. Nous avons montré un autre exemple de stimulus inflammatoire qui régule les signaux adipogènes à la baisse.

Les mécanismes de régulation du métabolisme lipidique par les peptides QRFP (pyroglutamylated RF-amide peptides)

Plusieurs cibles thérapeutiques dans le développement de médicaments contre l’obésité visent une diminution de l’appétit et de la masse adipeuse et à augmenter la dépense énergétique. L’appétit et le métabolisme énergétique sont régulés par certains neuropeptides qui agissent au niveau du système nerveux central, notamment dans l’hypothalamus. Parmi ces neuropeptides, les peptides RF-amide ou QRFP (pyroglutamylated RF-amide peptides), ainsi nommés par la présence du motif conservé Arg-Phe-NH2 dans le domaine C-terminal, induisent une hyperphagie et une augmentation de la masse adipeuse lorsqu’administrés par voie centrale. Les formes bioactives de ces peptides comprennent principalement 43 (QRFP-43) et 26 (QRFP-26) acides aminés. Outre les peptides QRFP, leurs récepteurs, les GPR103 de la famille des récepteurs à 7 passages transmembranaires couplés aux protéines G, sont exprimés dans l’hypothalamus. Plus récemment, des études ont montré la sécrétion de ces neuropeptides, et la présence du GPR103, dans le tissu adipeux. Cependant, le rôle de la voie signalétique (QRFP/GPR103) dans la régulation du métabolisme lipidique au niveau périphérique est peu connu. Les travaux de cette thèse ont porté sur la caractérisation des effets adipogéniques périphériques des neuropeptides QRFP. En premier lieu, nos travaux ont montré que les adipocytes 3T3-L1 et les adipocytes murins isolés des dépôts adipeux blancs expriment le prépro-QRFP et uniquement le récepteur GPR103B, un des deux sous-types de récepteurs présents chez la souris. De plus, nous avons montré que l’expression du récepteur est régulée par une diète riche en lipides réduisant l’expression du prépro-QRFP, mais augmentant celle du GPR103B dans les dépôts lipidiques. Chez l’humain, les adipocytes de l’omentum expriment autant le GPR103 que le prépro-QRFP. Nous avons de plus étudié la fonctionnalité du GPR103B dans les adipocytes 3T3-L1 par l’utilisation d’ARN interférents. Nous avons observé que ce récepteur médie les effets adipogéniques des QRFPs en augmentant l’expression du récepteur nucléaire PPAR-gamma (peroxisome proliferator-activated receptor gamma) et le facteur de transcription C/EBP-alpha (CCAAT-enhancer binding protein alpha) résultant en une accumulation des triglycérides. Nous avons aussi mis en évidence les effets anti-lipolytiques des QRFPs. En effet, les QRFP inhibent fortement la lipolyse induite avec l’isoprotérénol. L’étude des mécanismes moléculaires à l’origine des effets anti-lipolytiques du QRFP-43 a montré l’activation de la voie de signalisation PI3-K/PKB (phosphatidylinositol 3-kinase/protéine kinase B) en réponse à la stimulation du GPR103B. La réponse anti-lipolytique induite par le QRFP-43 est associée à une diminution de la phosphorylation de la périlipine A (PLIN1a) et de la lipase hormono-sensible (HSL). Nos études ont élucidé les mécanismes conduisant à l’inhibition de la phosphorylation de la PLIN1a en réponse à l’activation du GPR103B, impliquant l’inhibition de la migration de la cavéoline 1 et de la sous unité catalytique de la protéine kinase A (PKA) au niveau des gouttelettes lipidiques, ainsi que l’inhibition de l’activité des Src kinases et de la protéine kinase C (PKC). En conclusion, nos travaux ont montré que les QRFP-43 et -26 exercent un effet adipogénique et anti-lipolytique dans les adipocytes, mettant ainsi en évidence le rôle des neuropeptides QRFPs dans la régulation du métabolisme lipidique au niveau adipocytaire.

Synthesis and characterization of fluorescent poly(aromatic amide) dendrimers

The synthesis of a series of poly(aromatic amide) dendrimers up to the second generation is described herein. The AB, building block used throughout the synthesis of the dendrimers was the allyl ester of 3,5-diaminocinnamic acid, which has been synthesized from 3,5-dinitrobenzoic acid in good yield with use of a four-step procedure. Dendron synthesis was achieved via a convergent approach with use of a sequence of deprotection/coupling steps. Two commercially available alcohols, L-menthol and citronellol, were coupled to the AB(2) monomer by using an alkyl diacid spacer and two core units; 1,7-diaminoheptane and tris(2-aminoethyl)amine have been used to produce the final dendrimers. Characterization was carried out by NMR and IR spectroscopies, MALDI-TOF mass spectrometry, GPC, and DSC. The novel monomer and dendritic derivatives exhibited a strong fluorescence emission in the visible region (lambda approximate to 500 nm) of the spectrum and a weak emission in the near-infrared (lambda approximate to 850 nm) upon excitation in the near-UV region. The fluorescence emission characteristics were found to be solvent and dendrimer generation dependent.

Fragrance release from the surface of branched poly(amide)s

Enzymes are powerful tools in organic synthesis that are able to catalyse a wide variety of selective chemical transformations under mild and environmentally friendly conditions. Enzymes such as the lipases have also found applications in the synthesis and degradation of polymeric materials. However, the use of these natural catalysts in the synthesis and the post-synthetic modification of dendrimers and hyperbranched molecules is an application of chemistry yet to be explored extensively. In this study the use of two hydrolytic enzymes, a lipase from Candida cylindracea and a cutinase from Fusarium solani pisii, were investigated in the selective cleavage of ester groups situated on the peripheral layer of two families of branched polyamides. These branched polyamides were conjugated to simple fragrances citronellol and L-menthol via ester linkages. Hydrolysis of the ester linkage between the fragrances and the branched polyamide support was carried out in aqueous buffered systems at slightly basic pH values under the optimum operative conditions for the enzymes used. These preliminary qualitative investigations revealed that partial cleavage of the ester functionalities from the branched polyamide support had occurred. However, the ability of the enzymes to interact with the substrates decreased considerably as the branching density, the rigidity of the structure and the bulkiness of the polyamide-fragrance conjugates increased.

Morpholinone mediated oxazolone-free C-terminus amide coupling permitting a convergent strategy for peptide synthesis

3-Substituted-5-phenylmorpholinones have been demonstrated to act as N-protected C-terminus activated alpha-amino acids capable of undergoing solution phase N-terminus peptide extension following standard coupling procedures. The N-acylated morpholinones do not undergo epimerisation of the stereocentre of the C-terminus amino acid residue as oxazolone formation is sterically prevented, although C-terminus peptide coupling is still possible. This convergent approach to peptide synthesis is exemplified by the preparation of L-ala-L-ala-L-ala and L-ala-D-ala-L-ala. Copyright (c) 2008 European Peptide Society and John Wiley & Sons, Ltd.