CN113651874A - 一种具有抑制念珠菌生长繁殖作用的订书肽及其制备方法和应用 - Google Patents

一种具有抑制念珠菌生长繁殖作用的订书肽及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及多肽药物领域，具体是一种具有抑制念珠菌生长繁殖作用的订书肽及其制备方法和应用。本发明以氨基树脂为载体，按照直连肽模板Aurein1.2：Ac‑GLFDIIKKIAESF‑NH2氨基酸序列在DIC‑Oxime缩合体系中，通过Fmoc固相合成法，合成得到肽链，并且在保留关键氨基酸残基的基础上，在特定位置用S5代替原有的氨基酸，连接在树脂上直链肽在GrubbsⅠ试剂的二氯乙烷溶液中进行烯烃复分解反应环合后，从树脂上切下得到目标订书肽。本发明的方法简单易行，纯度高，产率高。进一步的实验证实，本发明的订书肽可以显著抑制真菌的生长、繁殖，在治疗念珠菌感染疾病方面具有潜在的应用价值。

Description

一种具有抑制念珠菌生长繁殖作用的订书肽及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及多肽药物领域，具体地说，是一种具有抑制念珠菌生长繁殖作用的订书肽及其制备方法和应用。
背景技术
近年来,随着化疗、糖皮质激素及免疫抑制剂的广泛应用,机会性真菌感染的发生率不断增加,念珠菌是临床上引起机会性真菌感染最常见的病原菌。菌种通过侵犯宿主的粘膜和组织致病，引发局部及全身的炎症反应,严重威胁人类生命与健康。常见的念珠菌血症就是由念珠菌引起的血液感染,称为临床第四大血流感染疾病，具有相当高的死亡率，发病率也逐年上升，目前临床上可用的抗真菌药物种类有限，抗菌谱窄、耐药性高，毒副作用明显，念珠菌血症难以很好的控制，为临床治疗带来了严峻挑战。设计、合成具有抑制念珠菌生长、繁殖的多肽药物，有助于为诊断、预防和治疗念珠菌病提供新的理论策略。真菌病对人类的生命健康具有重要影响，目前临床常见的抗真菌药物也存在一定的缺陷，比如氟胞嘧啶因其极易引起继发性耐药而通常与其他抗真菌药联用，较少单独使用。两性霉素B，主要用于治疗深部真菌感染，其抗菌作用强，但毒副作用大，限制了其临床应用。
本申请发明人在现有技术披露的众多信息中注意到，有文献报道Aurein1.2直连肽具有一定的抑菌作用，而在直连肽的基础上适当优化可得到活性更好，稳定性更高的多肽药物(Li,X.,et al.,Stapled Helical Peptides Bearing Different AnchoringResidues.Chem Rev,2020.120(18):p.10079-10144)。因此，本申请发明人推测将Aurein1.2进行修饰，设计合成一系列的订书肽，从而达到提高Aurein1.2抑菌活性的目的。
生物体内蛋白质之间的相互作用在生命过程中起着至关重要的作用。通过人工合成分子来调控蛋白-蛋白相互作用界面是一种有效的策略，其已经广泛地应用于药物化学中以进行疾病干预，其中人工合成多肽即为调控蛋白间相互作用的一种重要手段。但因存在稳定性低，透膜性差等问题，当前，多肽类药物在临床上的应用受到了较大的限制。应用全碳骨架形成侧链环合结构改造多肽来稳定α-螺旋肽的活性构象，即订书肽(stapledpeptide)，成为克服这一缺陷的最直接最有效方法。有文献报道出Aurein1.2的抗菌活性及可能的机制研究，但未见对其订书肽的相关研究。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种具有抑制念珠菌生长繁殖作用的订书肽及其制备方法和应用。
本发明的第一方面，提供一种订书肽，是以直连肽Aurein1.2：Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2(SEQ ID NO.1)为肽链模板，氨基酸序列设计并合成9条订书肽。
所述的订书肽选自下列中的一种：
a)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中1G和5I被S5替换并环合；
b)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中2L和6I被S5替换并环合；
c)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中3F和7K被S5替换并环合；
d)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中4D和8K被S5替换并环合；
e)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中5I和9I被S5替换并环合
f)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中6I和10A被S5替换并环合；
g)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中7K和11E被S5替换并环合；
h)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中8K和12S被S5替换并环合；
i)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中9I和13F被S5替换并环合。
进一步的，所述的订书肽的结构示意图如图1所示；其化学结构式分别如下所示：
Figure BDA0003191624970000031
本发明的第二方面，提供一种如上所述的订书肽的制备方法，是以氨基树脂为载体，按照直连肽模板Aurein1.2：Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2氨基酸序列在DIC-Oxime缩合体系中，通过Fmoc固相合成法，合成得到肽链，并且在保留关键氨基酸残基的基础上，在特定位置以S5代替原有氨基酸，连接在树脂上直链肽在GrubbsⅠ试剂的二氯乙烷溶液中进行烯烃复分解反应环合后从树脂上切下，纯化后得到目标订书肽。
具体包括以下步骤：
(A)在缩合剂的作用下分别使C端首个氨基酸与固相载体偶联；
(B)使用脱保护试剂脱去氨基酸上的Fmoc保护基；
(C)在缩合剂作用下连接下一个氨基酸；
(D)重复进行脱保护-耦合操作，依照氨基酸序列合成肽链；其中，环合位点以S5分别替代i和i+4位氨基酸；
(E)最后一个氨基酸脱保护后乙酰化；
(F)在环合剂作用下使i和i+4位S5氨基酸发生烯烃复分解反应，环合肽链；
(G)使用切割试剂将肽链从载体上切下，纯化后得相应订书肽。
进一步的，步骤(A)中采用DIC-Oxyme缩合体系，活化剂为DIC，以NMP为溶剂。
更进一步的，步骤(A)中氨基酸、Oxyme、DIC和NMP的比例为1:1:1:6(mol/mol/mol/ml)或1:0.9:0.9:6(mol/mol/mol/ml)。
进一步的，步骤(A)中固相合成时，树脂的载样量为0.3mmol/g。
进一步的，步骤(A)中偶联反应的温度为50～60℃，更优选为55℃；偶联反应的时间为20-30min，更优选为20min。
进一步的，步骤(B)中，所述的脱保护试剂为Oxyme、哌啶及DMF的混合溶液，比例为71:2:4(m/v/v)。
进一步的，步骤(B)中，脱Fmoc保护是采用保护试剂作用5min后，再次作用5min；脱除Fmoc基团的反应温度为20～30℃，更优选为25℃。
进一步的，S5后所接的第一个氨基酸反应时间为2h并按相同条件重复反应一次再进行下一步操作。
进一步的，步骤(E)中，使用的乙酰化试剂为DIEA、乙酸酐与DMF的混合液，投料比为1:1:8(v/v/v)。
更进一步的，步骤(E)所述的乙酰化是采用树脂在乙酰化试剂中反应20min；反应温度为20～30℃，更优选为25℃。
进一步的，步骤(F)中所述的环合剂为GrubbsⅠ试剂的二氯乙烷的溶液，投料比为树脂载样量：GrubbsⅠ试剂：二氯乙烷＝0.3:58:6(mmol/mg/ml)。
更进一步的，步骤(F)中所述的环合是树脂在环合试剂中震荡两次，每次2h；反应温度为20～30℃，更优选为25℃。
进一步的，步骤(G)中，所述的切割试剂为TIPS、TFA、H2O和苯酚的混合溶液，体积比为2:88:5:5，所述的切割试剂与直链肽的体积质量比为1:10mL/mg。
更进一步的，步骤(G)中，切割的温度为20～30℃，更优选为25℃；切割的时间为4h。
进一步的，步骤(G)中采用的纯化方法为反向高效液相色谱法，条件如下：色谱柱：YMC-Pack ODS-AQ柱；流动相：流动相A为0.1％TFA/水，流动相B为0.1％TFA/乙腈；梯度洗脱程序：25％B洗脱0～5min，25％B～45％B、5～60min；流速为30ml/min，进样量为5ml，检测波长214nm。
本发明的第三方面，提供一种如上所述的订书肽在制备抗菌药物或试剂中的应用。
进一步的，所述的抗菌药物或试剂是抑制念珠菌生长繁殖的药物或试剂。
本发明中涉及的缩略词解释如下：
Fmoc：芴甲氧羰基
DCM：二氯甲烷
DCE：二氯乙烷
DMF：N,N-二甲基甲酰胺
Oxyme：Ethyl Cyanoglyoxylate-2-Oxime
DIC：N,N-二异丙基碳二亚胺
NMP：N-甲基吡咯烷酮
S5：2-amino-2-methylhept-6-enoic acid
TFA：三氟乙酸
TIPs：三异丙基硅烷
GrubbsⅠ：苯基亚甲基双(三环已基磷)二氯化钌
本发明优点在于：
1、本发明以氨基树脂为载体，按照直连肽模板Aurein1.2：Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2氨基酸序列在DIC-Oxime缩合体系中，通过Fmoc固相合成法，合成得到肽链，其间在保留关键氨基酸残基的基础上，于特定位置以S5代替原有氨基酸，连接在树脂上直链肽在GrubbsⅠ试剂的二氯乙烷溶液中进行烯烃复分解反应环合后从树脂上切下得到目标订书肽，所得化合物经纯化后，采用HPLC及MS等光谱进行表征分析。
2、本发明的方法简便易行，所得订书肽纯度大于98％，产率高。
3、本申请发明人基于丰富的研究经验，认识到多肽Aurein1.2具有抗菌的作用，进一步设计并合成了订书肽，实验证实了其可显著抑制念珠菌生长、繁殖，在念珠菌感染等相关疾病治疗中具有潜在的应用价值。
附图说明
图1为本发明订书肽示意图。
图2为本发明订书肽的合成路线图。
图3-图5为纯化后的直连肽Aurein1.2和本发明的订书肽的高效液相色谱图。
图6-图8为纯化后的直连肽Aurein1.2和本发明的订书肽的质谱图。
图9-图14为直连肽Aurein1.2和本发明的肽的稳定性实验结果图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
本发明按照模板直连肽Aurein1.2：Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2(SEQ ID NO.1)，氨基酸序列设计并合成9条订书肽。各订书肽示意图如图1所示。
涉及的实验材料来源如下：
氨基酸、氨基树脂购自上海吉尔生化有限公司；N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二异丙基碳二亚胺(DIC)、Ethyl Cyanoglyoxylate-2-Oxime、三氟乙酸(TFA)、乙腈(色谱纯)购自北京百灵威科技有限公司；N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、无水乙醚、二氯甲烷(DCM)、二氯乙烷(DCE)、哌啶、苯酚均为分析纯，购自国药集团化学试剂北京有限公司。
实施例1：本发明抗菌订书肽的制备
1、订书肽的合成
如图2所示：
(1)化合物1的制备
取氨基树脂333mg(载样量为0.30mmol·g-1)加入到固相合成反应管中，用DCM浸泡20min使树脂充分溶胀，抽干待用。
加20％哌啶-DMF溶液(0.1M Oxyme)至树脂完全淹没，25℃下振荡5min×2脱去树脂上的Fmoc，依次用DCM、DMF洗涤树脂各3次。
(2)化合物2的制备
将序列中首个氨基酸(1mmol)、Oxyme(142mg，1mmol)和DIC(155.0μL，1mmol)混溶于6ml NMP中，加入到树脂中60℃下振荡20min(S5后的一个氨基酸反应2h)，依次用DMF、DCM、DMF依次洗涤树脂5、5、2次。
(3)化合物3的制备
重复(1)、(2)步骤的做法，根据多肽序列依次将Fmoc氨基酸(0.5mmol)、Oxyme(71mg)和DIC(75μl)混溶于6ml NMP，加入到树脂中，于60℃下振荡20min，重复脱保护→缩合→脱保护，直至所有氨基酸连接完成。最后一个氨基酸脱保护后，加入DIEA：乙酸酐：DMF(1:1:8)混合液10ml在25℃下震荡20min，依次用DCM、DMF、无水乙醚洗涤树脂各3次后，抽真空干燥树脂。
(4)化合物4的制备
待树脂完全干燥后，加入GrubbsⅠ(58mg)试剂的二氯乙烷溶液(6ml)，25℃下震荡反应两次，每次2h，反应完成后依次用DCM、DMF、无水乙醚洗涤树脂各3次，抽真空干燥树脂。
(5)目标化合物的制备
将树脂洗净抽干，加入TIPS、TFA、H2O和苯酚的混合溶液，体积比为2:88:5:5(V/V/V/V)10mL，常温下振荡4h，过滤，用少许TFA洗涤树脂，收集滤液。氮气鼓泡吹走多余TFA，倒入冰乙醚沉淀离心后，弃掉上清液，继续用冰乙醚反复洗涤离心三次，氮气吹干得订书肽粗品。
2、目标订书肽的纯化
将粗肽用乙腈和水溶解，通过制备型RP-HPLC纯化，纯化总收率均大于80％。分离条件如下：
仪器：Pre-HPLC SD-1VARIAN高效液相色谱仪；
色谱柱：YMC-Pack ODS-AQ(250×20mml.D，S-5μm，12nm)；
流动相：流动相A为体积分数为0.1％TFA的水溶液，流动相B为体积分数为0.1％TFA的乙腈溶液；
步骤与参数：25％B洗脱0～5min，25％B～45％B、5～60min；流速为30ml/min，进样量为5ml，检测波长214nm。
实施例2：产物的鉴别与结构分析
将实施例1的步骤2所得产物通过HPLC进行鉴别以及HR-Q-TOF-MS(高分辨基质辅助激光解析电离飞行时间质谱)进行结构分析，色谱流动相为乙腈和水。流动相A为体积分数为0.1％TFA的水溶液，流动相B为体积分数为0.1％TFA的乙腈溶液，梯度洗脱(0～5min，流动相B：5％；5-30min，流动相B：5％～65％)；流速15.0mL·min-1；检测波长214nm和254nm，进样量20μl。经测定与粗品主峰出峰时间一致，且本发明所制备订书肽纯度>98％(图3-图5)。通过HR-ESI-MS质谱仪分析结果如图6-图8所示。
结果显示，本发明得到的订书肽，通过高分辨质谱鉴定分子量，结果正确。
实施例3：抗菌实验
念珠菌MIC实验：
本实施例采用美国临床与实验室(CLSI)推荐的微量液基稀释法检测10条肽对6种常见致病真菌的最低抑菌浓度(MIC)值。待测样品及阳性药氟康唑(FCZ)均用DMSO溶解，配成6.4mg/ml母液，使用血细胞计数板计数之后用RPMI-1640培养基调整菌悬液浓度为1×103cells/ml。取无菌96孔细胞培养板于3-12号孔各加调整好的菌悬液100ul；2号孔加入药物，充分混匀，之后2～11号孔用多通道移液器进行2倍倍比稀释，使各孔的最终药物浓度分别为64、32、16、8、4、2、1、0.5、0.25和0.125μg/ml，各孔中DMSO含量均低于1％。空白对照，12号孔不含药物，只加菌液100μL作生长对照。细胞培养板于30℃恒温培养箱中静置培养24h或48h后，酶标仪于630nm检测各孔吸光度值，并辅以目测。与生长对照孔相比，吸光度值下降80％以上真菌细胞生长所对应的最低药物浓度即为药物的最低抑菌浓度(MIC80)。
实验结果见表1-2，本发明的订书肽可以抑制白念珠菌标准菌株SC5314、临床分离株901、热带念珠菌临床分离株895和近平滑念珠菌90018的生长和繁殖，并且较直连肽Aurein1.2相比活性更高，更稳定。其中SAU-1、SAU-2、SAU-5和SAU-9效果最为突出，SAU-5效果最优。
表1
Figure BDA0003191624970000081
表2
Figure BDA0003191624970000082
Figure BDA0003191624970000091
实施例4：产物稳定性实验
将实施例1的步骤2所得产物配成1mM的储备液，取一定量的糜蛋白酶溶于含2mMCaCl2的磷酸盐缓冲液至糜蛋白酶的浓度为10ng/ul，取含糜蛋白酶的磷酸盐缓冲液910ul加130ul 1mM的肽储备液(SAU-1、SAU-2、SAU-5和SAU-9)进行酶消化反应，于0h、0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、4.5h时间点的130ul反应液，加入50ul 1mM的HCl淬灭糜蛋白酶活性，使用HPLC分析不同时间点肽残余量。
图中表明，Sau-2，Sau-5稳定性高于直链肽Aurein1.2，Sau-9略高于直链肽。总体来说，经修饰的订书肽稳定性高于未修饰的直链肽。
以上实施例表明，本发明成功制备得到基于Aurein1.2的订书肽，且证明了该系列订书肽较直连肽，有更好的抑制念珠菌的生长和繁殖的活性，具有良好的应用前景。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
序列表
<110> 上海大学
<120> 一种具有抑制念珠菌生长繁殖作用的订书肽及其制备方法和应用
<130> /
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 13
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial)
<400> 1
Gly Leu Phe Asp Ile Ile Lys Lys Ile Ala Glu Ser Phe
1 5 10

Claims (10)

1.一种订书肽，其特征在于，所述的订书肽选自下列中的一种：
a)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中1G和5I被S5替换并环合；
b)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中2L和6I被S5替换并环合；
c)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中3F和7K被S5替换并环合；
d)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中4D和8K被S5替换并环合；
e)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中5I和9I被S5替换并环合
f)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中6I和10A被S5替换并环合；
g)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中7K和11E被S5替换并环合；
h)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中8K和12S被S5替换并环合；
i)以Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2为肽链模板，其中9I和13F被S5替换并环合。
2.一种如权利要求1所述的订书肽的制备方法，其特征在于，是以氨基树脂为载体，按照直连肽模板Aurein1.2：Ac-GLFDIIKKIAESF-NH2氨基酸序列在DIC-Oxime缩合体系中，通过Fmoc固相合成法，合成得到肽链，并且在保留关键氨基酸残基的基础上，在特定位置以S5代替原有氨基酸，连接在树脂上直链肽在GrubbsⅠ试剂的二氯乙烷溶液中进行烯烃复分解反应环合后从树脂上切下，纯化后得到目标订书肽。
3.根据权利要求2所述的订书肽的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(A)在缩合剂的作用下分别使C端首个氨基酸与固相载体偶联；
(B)使用脱保护试剂脱去氨基酸上的Fmoc保护基；
(C)在缩合剂作用下连接下一个氨基酸；
(D)重复进行脱保护-耦合操作，依照氨基酸序列合成肽链；其中，环合位点以S5分别替代i和i+4位氨基酸；
(E)最后一个氨基酸脱保护后乙酰化；
(F)在环合剂作用下使i和i+4位S5氨基酸发生烯烃复分解反应，环合肽链；
(G)使用切割试剂将肽链从载体上切下，纯化后得相应订书肽。
4.根据权利要求3所述的订书肽的制备方法，其特征在于，步骤(A)中采用DIC-Oxyme缩合体系，活化剂为DIC，以NMP为溶剂。
5.根据权利要求3所述的订书肽的制备方法，其特征在于，步骤(B)中，所述的脱保护试剂为Oxyme、哌啶及DMF的混合溶液，比例为71:2:4(m/v/v)。
6.根据权利要求3所述的订书肽的制备方法，其特征在于，步骤(E)中，使用的乙酰化试剂为DIEA、乙酸酐与DMF的混合液，投料比为1:1:8(v/v/v)。
7.根据权利要求3所述的订书肽的制备方法，其特征在于，步骤(F)中所述的环合剂为GrubbsⅠ试剂的二氯乙烷的溶液，投料比为树脂载样量：GrubbsⅠ试剂：二氯乙烷＝0.3:58:6(mmol/mg/ml)。
8.根据权利要求3所述的订书肽的制备方法，其特征在于，步骤(G)中，所述的切割试剂为TIPS、TFA、H2O和苯酚的混合溶液，体积比为2:88:5:5，所述的切割试剂与直链肽的体积质量比为1:10mL/mg。
9.一种如权利要求1所述的订书肽在制备抗菌药物或试剂中的应用。
10.根据权利要求9所述的订书肽在制备抗菌药物或试剂中的应用，其特征在于，所述的抗菌药物或试剂是抑制念珠菌生长繁殖的药物或试剂。
CN202110879920.5A 2021-08-02 2021-08-02 一种具有抑制念珠菌生长繁殖作用的订书肽及其制备方法和应用 Active CN113651874B (zh)

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