Stabilisierung eines cysteinreichen Kegelschneckentoxins, MrIA, in Form eines 1,2,3‐Triazol‐Disulfidbrückenmimetikums

Abstract

Die Synthese von Disulfidbrückenmimetika ist eine wichtige Strategie zur Optimierung disulfidreicher Peptide beim Wirkstoff-Design. Wir beschreiben Mimetika des Conotoxins MrIA, die durch selektiven Austausch einzelner Disulfidbindungen gegen Brücken aus einem 1,4-disubstituierten 1,2,3-Triazol erhalten wurden. Eine sequenzielle, Kupfer-katalysierte Azid-Alkin-Klick-Reaktion (CuAAC) mit nachfolgender Disulfidbildung führte regioselektiv zu hybriden Triazol-Disulfid-Analoga von MrIA. Mimetika, in denen Triazol die Cys4-Cys13-Disulfidbindung ersetzte, behielten ihre Tertiärstruktur sowie die volle In-vitro-und In-vivo-Aktivität als Inhibitoren der Noradrenalin-Wiederaufnahme bei. Diese Mimetika sind resistent gegen Reduktion mit Glutathion, was zu einer verbesserten Plasmastabilität führt und dadurch interessant für die Wirkstoff-Entwicklung ist.Schema 1. A) Disulfid-Faltung führt zu mehreren Isomeren, disulfidreiche Peptide sind anfällig für "S-S-Austausch". B) Disulfid-/1,2,3-Triazol-Faltung liefert nur eines der mçglichen Isomere.

Disulfide Bond Mimetics: Strategies and Challenges

“…The inertness of the triazole ring, both proteolitically and reductively, combined with almost full orthogonality to natural peptide functional groups, have indeed favored the application of triazoles as stable isosters of the peptide bond as well as for peptide (macro)cyclization tools. Accordingly, the favorable stability properties of the triazole ring have been exploited to generate stable functional surrogates of the disulfide bond …”

“…Provided the reacting azide and alkyne groups are in spatial proximity due to the favorable peptide chain preorganization, the intramolecular cyclization is usually straightforward and the reaction proceeds smoothly and selectively. Initial and prompt triazole formation can be also exploited to drive the selective folding of remaining cysteine residues, and to efficiently prevent disulfide shuffling . Moreover, efficient on‐resin cyclization is possible, preventing undesired copper complexation to the peptide substrate and adding another level of chemical orthogonality.…”

“…The rigidity and planarity of the 1,2,3‐triazole ring together with variations in spacer length and hydrophobicity can prevent the triazole analogue from having a proper fit into the parent structure and distort the overall peptide conformation, causing sensitive substrates to not tolerate this type of disulfide replacement. In a report by Brust and co‐workers, selective replacement of one disulfide bond for the MrIA conotoxin resulted in maintained activity as norepinephrine reuptake inhibitor only upon replacement of the Cys4‐Cys13 disulfide bond . On the contrary, when the buried Cys5‐Cys10 disulfide was replaced by the triazole linkage, resulting analogues suffered from strong perturbation of the overall backbone structure, determining loss of activity.…”