Συνθετικές προσεγγίσεις φωσφινικών ψευδοπεπτιδίων: εφαρμογή στην αναστολή των αμινοπεπτιδασών του ενδοπλασματικού δικτύου

Abstract

Antigen processing aminopeptidases (APAs) are three homologous Zn-proteases that play a prominent role in the regulation of the acquired immune response. Alterations in their enzymatic activity have been associated with the pathology of a variety of human diseases, encouraging the development of small molecules capable of regulating APA’s function. To this regard, a large number of phosphinic pseudopeptides have been developed, able to act as potent inhibitors of these enzymes. The aim of the present thesis was:•The investigation of a strategy targeting the improvement of physicochemical properties of aminopeptidases’ phosphinic inhibitors through the development of their prodrugs that will be able to limit the negative charge of the deprotonated in physiological pH phosphinic acid moiety. In particular, we performed the synthesis and characterization of a series of acyloxybenzyl phosphinic esters, as prodrug forms of two known pseudotripeptidic inhibitors, DG012A and DG046A, and we investigated their hydrolytic stability as well as their ability to inhibit APAs in cellulo, in collaboration with the Laboratory of Biochemistry, Department of Chemistry, NKUA.•The development of a late-stage diversification synthetic methodology for side chains of aminophosphinic acids, with special emphasis to the diversification of the P1 side chain of pseudodipeptide analogues. At the core of this protocol lies the unprecedented synthesis of a novel, stereochemically pure, aziridine-2-phosphinate, as a common precursor, and its incorporation in a pseudodipeptidic scaffold. Both the phosphinate and the dipeptide can go through ring opening reactions with a variety of nucleophiles, leading to C-S, C-N and C-C bonds, with a wide scope of functional groups being tolerated.

Οι αμινοπεπτιδάσες αντιγονικής ωρίμανσης (APAs) είναι τρεις ομόλογες Zn-πρωτεάσες που κατέχουν προεξάρχουσα θέση στην ρύθμιση της επίκτητης ανοσολογικής απόκρισης. Μεταβολές στην ενζυμική ενεργότητά τους έχουν συσχετιστεί με την εμφάνιση μιας σειράς παθολογικών καταστάσεων, δημιουργώντας την ανάγκη ανάπτυξης μικρών μορίων που να επιτρέπουν την εξωγενή ρύθμιση αυτής. Για τον σκοπό αυτό, έχουν αναπτυχθεί φωσφινικά ψευδοπεπτίδια που μπορούν να δράσουν ως ισχυροί αναστολείς των ενζύμων αυτών. H παρούσα διατριβή είχε ως αντικείμενο: •Τη διερεύνηση μιας στρατηγικής βελτίωσης των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών φωσφινικών αναστολέων των αμινοπεπτιδασών μέσω της ανάπτυξης προφαρμάκων που θα έχουν τη δυνατότητα να περιορίζουν το αρνητικό φορτίο της αποπρωτονιωμένης, σε φυσιολογικό pH, φωσφινικής ομάδας. Συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκε η σύνθεση και ο χαρακτηρισμός μιας σειράς ακυλοξυβενζυλο φωσφινικών εστέρων ως προφαρμάκων δυο γνωστών ψευδοτριπεπτιδικών αναστολέων, του DG012A και του DG046A, και διερευνήθηκε τόσο η υδρολυτική σταθερότητά τους όσο και η ικανότητά τους να αναστέλλουν τις APAs εντός των κυττά-ρων, σε συνεργασία με το Εργαστήριο Βιοχημείας του Τμήματος Χημείας του ΕΚΠΑ. •Την ανάπτυξη συνθετικής μεθοδολογίας διαφοροποίησης τελικού σταδίου της πλευρικής αλυσίδας αμινοφωσφινικών παραγώγων με έμφαση στη διαφοροποίηση της Ρ1 πλευρικής αλυσίδας αναλόγων ψευδοδιπεπτιδικού τύπου. Ακρογωνιαίο λίθο της μεθόδου αποτελεί η σύνθεση ενός καινοτόμου, στερεοχημικά κα-θορισμένου αζιριδινυλο-2-φωσφινικού προδρόμου και η ενσωμάτωση αυτού σε ψευδοπεπτιδικούς σκελετούς. Αμφότερα τα πρόδρομα μπορούν να συμμετάσχουν σε αντιδράσεις διάνοιξης από ποικιλία πυρηνόφιλων, προσφέροντας την δυνατότητα σχηματισμού δεσμού C-S, C-N και C-C.