Tuning bioactive peptides properties : new developments in the O-N acyl transfer reaction and dimerization of unprotected peptides

par Aleksandra Kalistratova

Thèse de doctorat en Ingénierie Biomoléculaire

Sous la direction de Gilles Subra et de Emilia Naydenova.

  • Titre traduit

    Modulation des propriétés des peptides bioactifs : nouveaux développements de la réaction de transfert O-N acylique et dimérisation de peptides non protégés


  • Résumé

    L’intérêt des peptides comme des médicaments potentiels est en constante augmentation. Des stratégies ont été développées pour améliorer la sélectivité, l’activité, et la stabilité des peptides vis-à-vis de la protéolyse. Dans ce mémoire de thèse, deux nouvelles modifications de peptides sont proposées.Dans le premier chapitre, nous présentons une nouvelle application de la réaction de transfert O-N acylique pour la synthèse de peptides agrafés (ou ‘stapled peptides’). L’introduction d’une ‘agrafe’ dans un peptide est un moyen de stabiliser une structure secondaire hélicoïdale en établissant un pont entre les résidus appropriés des chaînes latérales. Dans notre cas, l'agrafe est formée par un O-acyl isodipeptide. La liaison ester peut être convertie en liaison amide par un transfert O-N acylique. Cette stratégie permet une amélioration de la solubilité d’un peptide hydrophobe agrafé, avant son réarrangement à pH neutre.Dans le dernier chapitre, nous avons développé une méthodologie nouvelle pour la dimérisation de peptides non protégés. Cette méthode repose sur la formation de liaisons siloxane entre des peptides hybrides portant chacun un groupement dimethylchlorosilane. Nous avons ainsi dimérisé une séquence dérivée de la protéine p53, impliquée dans l’apoptose. A titre de comparaison, cette même séquence a été dimérisée en utilisant la cycloaddition d’Huisgen entre deux peptides modifiés possédant un azoture ou un alcyne en position N-terminale. Enfin, plusieurs dimères de la séquence du GHRP-6 (growth hormone releasing peptide) ont été synthétisés, avec des bras dimethylhydroxysilane placés à différentes positions. L’homodimérisation a été effectuée dans l'eau à pH neutre.


  • Résumé

    The interest in peptides as potential drug candidates was revived and is increasing constantly. Strategies have been developed to improve their selectivity and activity, and their stability toward proteolysis. In this thesis, two new peptide modifications are proposed.In the first chapter, we present a new application of the O-N acyl transfer reaction for the synthesis of stapled peptides. Peptide ‘stapling’ is a way of stabilizing secondary helical structure by establishment of a bridge between the side chains of suitable residues. In our case, the staple is formed by an O-acyl isopeptide which can be converted into amide bond by acyl migration. This strategy allows an improved solubility of the stapled hydrophobic peptide prior to rearrangement at neutral pH.In the last chapter, we developed also a new methodology for the dimerization of unprotected peptides. This method is based on siloxane bond formation between hybrid dimethylhydroxysilane peptides. A peptide derived from the tumor suppressor protein p53 was dimerized in water, at neutral pH using this methodology. The method was compared with the homodimerization carried out by Cu(I) azide-alkyne cycloaddition (CuAAC). For that purpose, p53 peptide derivative was synthesized with azide and alkyne linkers at the N-terminus. At last, several homodimers of growth hormone releasing hexapeptide (GHRP-6) were synthesized, with dimethylhydroxy silane linkers placed at various positions.


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