Antagonistes puissants de CXCR4 contenant des isostères peptidiques de type amidine

Le récepteur de chimiokine CXC de type 4 (CXCR4) est un récepteur couplé à la protéine G1 pour le facteur 1 dérivé du stroma (SDF-1) 2 qui joue un rôle critique dans la métastase du carcinome mammaire3 et du virus de l’immunodéficience humaine (VIH). infection4. CXCR4 est une cible thérapeutique importante pour ces maladies.5 À ce jour, plusieurs types d’antagonistes de CXCR4 avec une variété d’échafaudages ont été rapportés (Figure ​ (Figure 11). 6 − 11 Bien que les échafaudages de ces Les antagonistes ont peu en commun, les antagonistes contiennent tous un certain nombre de groupes basiques.Par exemple, le peptide anti-VIH dérivé de la polyphémusine II, T140 1,6, a sept résidus basiques Arg et Lys.Un autre exemple est l’antagoniste de petite molécule AMD3100, qui contient huit acides aminés secondaires ou tertiaires noyaux7. L’analyse de la structure cristalline et les expériences de mutation du récepteur ont indiqué que l’interaction d’appariement des ions entre les groupes fonctionnels basiques des antagonistes et les résidus acides dans CXCR4 contribue à la bioactivité puissante.12Structures des antagonistes de CXCR4 rapportés. Les résidus gras sont des résidus basiques. Nal = 3- (2-naphtyl) alanine.FC131 [cyclo (-d-Tyr-Arg-Arg-Nal-Gly-), Nal = 3- (2-naphtyl) alanine] 2 est un antagoniste CXCR4 très puissant (Figure ​ (Figure 11) .15 En utilisant l’approche de la banque de peptides, l’activité anti-VIH puissante de T140 1 a été reproduite avec la disposition appropriée des résidus basiques et aromatiques sur la structure pentapeptidique cyclique de FC131. Des études, telles que l’analyse alanine ou l’optimisation des acides aminés, ont été menées pour identifier les exigences structurales et électrostatiques pour la bioactivité de FC131.16. La substitution d’un résidu Arg en 2 avec la N-méthyl-d-arginine épimère a permis d’identifier l’antagoniste de CXCR4 à base de pentapeptide cyclique, FC122 3, qui est l’antagoniste de CXCR4 le plus puissant parmi les dérivés de FC131 rapportés à ce jour.16 Par exemple, le remplacement de plusieurs liaisons peptidiques par des liaisons amides réduites 5 ou par des isostères dipeptidiques d’alcène 6 a entraîné une bioactivité très réduite (Figure 1). ; (Figure2), 2), ce qui suggère que ces sous-structures isostériques ne sont pas appropriées pour les modifications de FC131. Sur la base de ces études précédentes des dérivés FC131 et des caractéristiques structurales communes des antagonistes CXCR4 très puissants, nous avons envisagé que l’addition de groupe (s) fonctionnel (s) basique (s) sur FC131 pourrait améliorer sa puissance.Figure 2Structures de la liaison peptidique et des mimétiques.Récemment , nous avons établi une nouvelle approche synthétique pour les isostères 7 de liaison peptidique de type amidine en utilisant C ∢ formation de liaison N à médiation par oxyde nitrile.20 Les isostères de liaison peptidique de type amidine ont été conçus sur la base de la substitution du groupe carbonyle (C = O) un groupe imino (C = NH) 21,22. Dans les conditions physiologiques, la charge positive des amidines protonées 7 ′ est délocalisé sur deux azotes. Sous-structure 7 ′ contribue à la fois au caractère de liaison double de la liaison peptidique 4 et au caractère basique de la liaison amide réduite isostère 5 &#x02032 ;. Par conséquent, on s’attendait à ce que l’addition de ce groupe amidine acyclique au cadre améliore la bioactivité sans induire de changement de conformation important dans la structure du squelette. En conséquence, les analogues FC131 contenant de l’amidine 15a, b et 15d « ont été conçus, dans lesquels chaque liaison peptidique a été remplacée par la sous-structure amidine (tableau 1). Les composés 15c et 15g ont également été conçus en tant qu’épimères de 15b (en position Nal) et de 15f (en position Tyr), respectivement. Dans cette étude, nous avons étudié la contribution des unités d’amidine à la bioactivité des analogues FC131 contenant de l’amidine 15a − g.Table 1Inhibition de l’activité de FC131 et des dérivés 15a − g contre [125I] -SDF-1 Liaison à CXCR4Synthèse de l’analogue 15b substitué par l-Nal-Gly est montré dans le schéma 1 sous la forme d’une préparation représentative des peptides 15a & gt; Le premier résidu Nal a été chargé sur une résine aminooxy-2-chlorotrityle 8 (20) par traitement avec du Fmoc-3- (2-naphtyl) alaninal 9b dans des conditions sans acide pour donner la résine d’aldoxime 10b. Pour empêcher une cyclisation intramoléculaire possible entre les groupes guanidino et aldéhyde à chaîne latérale dans la préparation des résines d’aldoxime 10d et 10e, on a utilisé l’aldéhyde dérivé de l’arginine [Arg (Boc) 2] protégée par di-Boc pour la préparation de Arg-Arg- et Arg. Analogues -Nal-substitués 15d et 15e. L’élongation du peptide a été réalisée par la synthèse en phase solide standard à base de Fmoc en utilisant du N, N * -diisopropylcarbodiimide (DIC) / N-hydroxybenzotriazole (HOBt) dans du DMF. Le clivage de la résine aldoxime peptidique 11b a fourni le peptide linéaire aldoxime 12b, qui a été traité avec du N-chlorosuccinimide et de la triéthylamine pour obtenir de l’amidoxime cyclique (N-hydroxyamidine) 13b.20 Après réduction par Raney Ni de l’amidine 14b, déprotection avec un cocktail de TMSBr 1 M, de thioanisole / TFA, de m-crésol et de 1,2-éthanedithiol ont donné l’analogue de FC131 contenant de l’amidine souhaité 15b. Les analogues 15a et 15c ont été synthétisés par la même procédure. Au cours de cette cyclisation médiée par l’oxyde de nitrile, des épimérisations significatives des terminaisons C activées des peptides n’ont pas été observées.23Synthèse de FC131 contenant de l’amidine Analogue 15bLa puissance des analogues FC131 résultants 15a − g inhibe [125I] -SDF- 1 liaison à CXCR4 a été évaluée (Tableau 1). Les peptides 15a et 1212 étaient plus puissants que les peptides témoins 2 et 3. Ceci indique que les unités d’amidine basiques avaient l’effet attendu d’augmenter l’affinité avec le récepteur. En revanche, la substitution du dipeptide Tyr-Arg a diminué l’activité antagoniste de CXCR4 (15f et 15g). Ces observations étaient cohérentes avec notre étude précédente, en ce que la liaison peptidique d-Tyr-Arg est un groupe fonctionnel indispensable qui est nécessaire pour maintenir la conformation du peptide et l’interaction avec le récepteur. Une bioactivité puissante du peptide (3) substitué par d-MeArg a indiqué que l’hydrogène amide de Arg n’est pas critique pour la bioactivité 16, tandis que la conformation du squelette local, en particulier en ce qui concerne l’orientation de l’oxygène carbonyle d-Tyr, peut contribuer à liaison au récepteur en ligne. La bioactivité moins puissante de 15f et 15g soutient la contribution significative du groupe carbonyle d-Tyr dans les peptides 2 et 3. Les analogues 15b et 15c modifiés par le Nal-Gly étaient les inhibiteurs les plus puissants des composés synthétisés dans cette étude. A cette position du dipeptide Nal-Gly, la sous-structure amidine était plus appropriée que le motif amide réduit (− CH2 − NH −), qui présentait une bioactivité légèrement inférieure à FC131 dans notre étude précédente.Il est intéressant de noter que la modification du dipeptide Arg-Nal (15d) a donné une activité biologique puissante, tandis que le remplacement de ce dipeptide par la liaison amide réduite dans notre étude antérieure a réduit la liaison au récepteur17. Cela indique que la bioactivité élevée de 15d pourrait être causée par avantage conformationnel plutôt que la basicité. Le caractère de double liaison partielle du motif amidine dans 15d pourrait contraindre favorablement la configuration cyclique et placer les chaînes latérales dans les orientations spatiales appropriées du pharmacophore.Rapports récents du modèle d’amarrage des interactions FC131-CXCR4 ont indiqué que le groupe aminé du Gly liaison peptidique -d-Tyr forme une liaison hydrogène au groupe carbonyle de Ala95,24,25 Il a également été suggéré que le dipeptide Arg-Arg est entouré de résidus acides dans CXCR4 (Glu288 et Asp262) .24,25 Les bioactivités de Les analogues 15a et 15e substitués par Gly-d-Tyr et Arg-Arg peuvent soutenir la présence de ces interactions favorables, qui ont été renforcées par l’introduction de motifs d’amidine chargés positivement. En particulier, l’amidine dans le dipeptide Arg-Arg pourrait former un pont de sel avec les résidus chargés négativement. De manière intéressante, les deux stéréoisomères d’analogues modifiés par Nal-Gly- et Tyr-Arg (15b, c et 15f, g) ont montré activités antagonistes similaires [15b (CI50 = 4,2 nM) et 15c (CI50 = 4,9 nM); 15f (CI50 = 679 nM) et 15g (CI50 = 334 nM)]. Ceci est en contraste avec la suggestion que la bioactivité des dérivés de FC131 est sensible aux configurations des résidus de composants.16,17 Ces résultats peuvent suggérer que la conformation locale autour du motif d’amidine est plus flexible dans les pentapeptides cycliques que dans la liaison peptidique originale . Il est à noter qu’aucun des peptides 15a n’a présenté d’inhibition contre l’interaction SDF-1-CXCR7 (données non présentées), qui serait un récepteur alternatif de l’activité SDF-1. Anti-HIV basée sur l’inhibition de l’immunodéficience humaine. l’entrée du virus de type 1 (VIH-1) dans les cellules cibles a été examinée par le test MAGI en utilisant les souches NL4-3, IIIB et Ba-L (tableau 2). Les souches NL4-3 et IIIB utilisent CXCR4 pour l’entrée dans les cellules, et les analogues FC131 15a & e montrent une activité anti-VIH très puissante contre ces souches. Les deux peptides substitués par Tyr-Arg 15f et 15g n’inhibaient que modérément l’infection par ces deux souches, ce qui était similaire à leurs effets inhibiteurs contre la liaison de SDF-1-CXCR4. La souche Ba-L utilise CCR5 pour l’entrée dans les cellules, et aucun des peptides n’a montré d’activité inhibitrice contre cette souche même avec les peptides à 10 μ M. Ce résultat indique que les peptides 15a et g montrent une spécificité de cible similaire à FC131 en tant qu’antagonistes sélectifs de CXCR4.26 La cytotoxicité des analogues 15a et #02212; g n’a pas été observée même à 10 μ M dans le test MAGI. Table 2Anti- En conclusion, nous avons développé de nouveaux antagonistes puissants du CXCR4 à base de pentapeptide cyclique contenant des isostères de liaison peptidique de type amidine. Des substitutions de quatre liaisons peptidiques dans FC131, à l’exception de la position d-Tyr-Arg, avec un motif amidine, ont amélioré l’activité inhibitrice contre la liaison au SDF-1 et l’infection par le VIH-1 par les souches X4. Il a également été démontré que les analogues étaient des antagonistes sélectifs pour CXCR4 et non pour CXCR7 et CCR5, qui sont les cibles partagées par SDF-1 (CXCR7) et VIH-1 (CCR5). D’autres études sont en cours pour comprendre le mode de liaison de ces peptidomimétiques et développer des dérivés avec des motifs multiples d’amidine dans une seule molécule.