Synteza analogów antyangiogennego peptydu z kanawaniną w pozycji C-końcowej argininy

Większość guzów nowotworowych nie może osiągnąć wielkości powyżej 2–3 mm bez wytworzenia sieci nowych naczyń włosowatych, które umożliwiają dostarczenie do guza tlenu i składników odżywczych. Najważniejszym czynnikiem proangiogennym jest czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego VEGF165. Wiele badań wskazuje, że neuropilina (NRP-1) występująca na powierzchni błon komórkowych różnych typów nowotworów może być niezależnym receptorem dla VEGF165. Utworzony kompleks VEGF165/NRP-1 powoduje zwiększoną angiogenezę w obrębie guza i w rezultacie zwiększa jego agresywność. Dlatego poszukuje się substancji blokujących powstanie tego kompleksu ponieważ mogą być one potencjalnymi lekami przeciwnowotworowymi. Do tej pory zsyntezowano m.in. szereg peptydów antyangiogennych zdolnych do blokowania wiązania VEGF165 do NRP-1, dla których aktywności kluczowe znaczenie ma C-końcowa arginina, dopasowująca się do płytkiej szczeliny NRP-1, gdzie formuje mostek solny z Asp320, a także wiązania wodorowe z Ser346 oraz Thr349, przez co jest kluczowa dla aktywności biologicznej peptydu. Dalszy rozwój peptydów antyangiogennych obejmuje optymalizację struktury w celu otrzymania związków o jak najwyższej aktywności biologicznej, ale także charakteryzujących się wydłużonym czasem półtrwania w organizmie, z uwagi na narażenie tej grupy związków (peptydy) na degradację enzymatyczną, zwłaszcza szybkie odszczepienie terminalnej reszty argininy. W części literaturowej przedstawiono znane do tej pory analogi/mimetyki argininy wraz z ich zastosowaniami i porównaniem budowy oraz właściwości do wyjściowego aminokwasu. Badania własne dotyczyły syntezy dwóch analogów peptydu Lys(Har)-Dap/Dab-Oic-Arg, w których znajdująca się na C-końcu arginina została zastąpiona niebiałkowym mimetykiem argininy – kanawaniną. Syntezy zostały wykonane za pomocą metody syntezy peptydów na podłożu stałym (SPPS) na żywicy 2-chlorotrytylowej w strategii Fmoc/tBu. Surowe związki zostały oczyszczone za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej w odwróconym układzie faz (RP-HPLC), a następnie poddane badaniom stabilności w surowicy krwi ludzkiej, gdzie postęp ich degradacji w czasie był analizowany za pomocą RP-HPLC, a powstające produkty degradacji identyfikowane za pomocą spektrometrii mas w celu określenia prawdopodobnej ścieżki degradacji.

The majority of tumors cannot exceed 2-3 mm without the formation of new capillary networks, which facilitate the delivery of oxygen and nutrients to the tumor. Vascular endothelial growth factor 165 (VEGF165) is a key proangiogenic factor in this process. Research suggests that neuropilin (NRP-1), present on the cell membranes of various tumor types, may be an independent receptor for VEGF165. The VEGF165/NRP-1 complex promotes increased angiogenesis within the tumor, enhancing its aggressiveness. Therefore, there is a search for substances that can block the formation of this complex as potential anti-cancer drugs. Various antiangiogenic peptides capable of blocking the binding of VEGF165 to NRP-1 have been synthesized. The crucial element for their activity is the C-terminal arginine, which fits inside a shallow binding cleft of NRP-1, forming a salt bridge with Asp320 and hydrogen bonds with Ser346 and Thr349. This interaction is pivotal for the biological activity of the peptide. Further development of antiangiogenic peptides involves optimizing their structure to obtain compounds with the high biological activity and an extended half-life. This is essential due to the peptides’ susceptibility to enzymatic degradation, particularly rapid cleavage of the terminal arginine residue. The literature section presents known analogs/mimetics of arginine, along with their applications and a comparison of structure and properties to the original amino acid. The experimental study focused on the synthesis of two analogs of peptide H-Lys(Har)-Dap/Dab-Oic-Arg-OH, in which the C-terminal arginine was replaced with a non-proteinogenic mimetic of arginine - canavanine. Compounds were synthesized by the solid-phase peptide synthesis (SPPS) method with 2-chlorotrityl resin using the Fmoc/tBu strategy. Raw compounds were purified using reversed phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC) and then subjected to stability tests in human serum. The degradation progress over time was analyzed using RP-HPLC, and the degradation products were identified using mass spectrometry to determine the likely degradation pathway.