DE10334499A1 - Synthesis of peptides labeled selectively on amino groups, useful in biotechnology and diagnosis, uses selectively removable protecting group at labeling position - Google Patents

Synthesis of peptides labeled selectively on amino groups, useful in biotechnology and diagnosis, uses selectively removable protecting group at labeling position Download PDF

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Abstract

Method for selectively labeling amino groups in peptides (I), prepared by chemical solid-phase synthesis. Method for selectively labeling amino groups in peptides (I), prepared by chemical solid-phase synthesis comprises (1) incorporating, during synthesis and at the positions intended for labeling, an amino acid synthon in which amino is protected by a group (PG1) that is functionally different from the group (PG2) on amino groups that are not intended for labeling; (2) at the end of synthesis, selective removal of PG1 and release of (I) from its carrier; (3) reacting the released peptide, in solution, with a labeling reagent, specifically at free amino; and (4) removal of PG2 and conventional purification of the product.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Markierung von Peptiden zur Anwendung in der biotechnologischen Forschung, pharmazeutischen Industrie und medizinischen Diagnostik. Gerade im Post-Genom Zeitalter werden zur Durchführung von Bioaktivitätsstudien stets neue und selektiv markierte Biomoleküle verlangt. So benötigt man für die Untersuchung der Wechselwirkung von Peptiden z. B. mit Peptidrezeptoren in Bindungsstudien und für Struktur-Wirkungsbeziehungen an bestimmten Positionen radioaktiv-markierte und damit leicht detektierbare Peptide. Diese Markierung darf jedoch die biologische Aktivität nicht einschränken. Dabei besitzen radioaktiv markierte Peptide gegenüber z. B. Fluoreszenz markierten Peptiden den Vorteil, dass sie hochsensitiv detektierbar sind und die biologischen und physikochemischen Eigenschaften der Biomoleküle weniger stark verändern.[1,2] The invention relates to a method for the selective labeling of peptides for use in biotechnological research, the pharmaceutical industry and medical diagnostics. Especially in the post-genome age, new and selectively labeled biomolecules are always required to carry out bioactivity studies. So one needs for the investigation of the interaction of peptides z. B. with peptide receptors in binding studies and for structure-activity relationships at certain positions radioactively labeled and thus easily detectable peptides. However, this label must not restrict biological activity. In this case, radioactively labeled peptides have z. B. fluorescence-labeled peptides have the advantage that they are highly sensitive detectable and change the biological and physicochemical properties of the biomolecules less. [1,2]

Peptide werden nach dem Stand der Technik meist durch chemische Peptidsynthese hergestellt. Dabei wird ein Peptid sequentiell an einem festen Trägermaterial (Harz) aufgebaut. Die in der Biochemie als radioaktive Marker am häufigsten verwendeten Isotope sind 125Iod (125I), 35Schwefel (35S) und Tritium (3H). Bei den Methoden zum Einbau dieser radioaktiven Marker in das Peptid unterscheidet man zwischen direkten und indirekten Markierungsmethoden.According to the state of the art, peptides are usually produced by chemical peptide synthesis. A peptide is built up sequentially on a solid support material (resin). The most commonly used isotopes in biochemistry as radioactive markers are 125 iodine ( 125 I), 35 sulfur ( 35 S) and tritium ( 3 H). The methods for incorporating these radioactive markers into the peptide differentiate between direct and indirect labeling methods.

Eine direkte Markierung erfolgt z. B. durch die Verwendung radioaktiv markierter Aminosäuren (z. B. 35S-Methionin) für die Peptidsynthese. Nachteilig dabei ist, dass diese markierten Aminosäuren sehr teuer sind und auch nur begrenzt mit für die Peptidsynthese geeigneten Schutzgruppen versehen erhältlich sind. Problematisch ist auch, dass die Verwendung radioaktiv markierter Aminosäuren bei der Peptidsynthese zur Folge hat, dass die gesamte Synthese und eine z. T. aufwändige Aufarbeitung in einem radioaktiven Labor stattfinden müssen.A direct marking is done e.g. B. by the use of radioactively labeled amino acids (z. B. 35 S-methionine) for peptide synthesis. The disadvantage here is that these labeled amino acids are very expensive and are also only available to a limited extent with protective groups suitable for peptide synthesis. It is also problematic that the use of radioactively labeled amino acids in the peptide synthesis has the consequence that the entire synthesis and a z. T. elaborate processing must take place in a radioactive laboratory.

Alternativ kann eine direkte Markierung im Anschluss an die Peptidsynthese durch Isotopenaustausch mit einem radioaktiven Isotop, z. B. mit Tritium (3H), erfolgen. Dies erfordert jedoch für Peptide wenig geeignete Reaktionsbedingungen (z. B. hohe Tempe ratur) und Reagenzien, die nur in besonders ausgestatteten Laboratorien und unter strengen Sicherheitsanforderungen verwendet werden dürfen.Alternatively, direct labeling following peptide synthesis by isotope exchange with a radioactive isotope, e.g. B. with tritium ( 3 H). However, this requires reaction conditions which are not very suitable for peptides (e.g. high temperature) and reagents which may only be used in specially equipped laboratories and under strict safety requirements.

Die indirekte Markierung von Peptiden erfolgt bevorzugt durch Derivatisierung von primären Aminogruppen (d. h. dem N-Terminus oder α-Aminogruppe von Lysinresten) durch die Bolton-Hunter-Reaktion. Dabei werden durch N-Hydroxysuccinimid-(NHS)-Ester aktivierte radioaktive Acylreste auf Aminogruppen übertragen.[3] Derartige NHS-Ester radioaktiver Acylreste sind kommerziell erhältlich, wie z. B. der Tritium-markierte [2,3-3H]-Propionyl-NHS-Ester. Das Reaktionschema für die Markierung eines Lysin-Restes mit diesem NHS-Ester ist in Formel 1 dargestellt.Indirect labeling of peptides is preferably carried out by derivatization of primary amino groups (ie the N-terminus or α-amino group of lysine residues) by means of the Bolton-Hunter reaction. Radioactive acyl residues activated by N-hydroxysuccinimide (NHS) esters are transferred to amino groups. [3] Such NHS ester radioactive acyl residues are commercially available, such. B. tritium-labeled [2,3- 3 H] propionyl-NHS-ester. The reaction scheme for labeling a lysine residue with this NHS ester is shown in Formula 1.

Figure 00020001
(Formel 1)
Figure 00020001
(Formula 1)

Die indirekte Markierung von Peptiden kann entweder

  • a.) mit einem nach der Synthese noch am Trägermaterial gebundenen und bis auf die zu markierende Stelle seitenkettengeschützten Peptid oder
  • b.) auch mit einem freien Peptid in Lösung erfolgen.
Indirect labeling of peptides can either
  • a.) with a peptide which is still attached to the support material after synthesis and is side-chain protected except for the site to be labeled or
  • b.) also with a free peptide in solution.

Der Vorteil einer radioaktiven Markierung eines am Trägermaterial (Harz) gebundenen Peptids besteht in der Möglichkeit, Aminosäure-Seitenketten selektiv zu entschützen und zu derivatisieren. Dieser Vorteil wird aber im Anschluss an die Synthese durch z. T. aufwendige Arbeitsschritte unter radioaktiven Bedingungen eingebüßt. Nachteilig dabei ist, dass mit harzgebundenen Peptiden nur mit Ansätzen ab dem Milligrammbereich gearbeitet werden kann. Daher erfordert eine radioaktive Markierung am Harz beträchtliche Mengen an Radioaktivität und verursacht sehr hohe Kosten.The advantage of radioactive labeling one on the carrier material (Resin) bound peptide consists in the possibility of amino acid side chains to protect selectively and derivatize. However, this advantage will follow the synthesis by e.g. T. complex work steps under radioactive Conditions lost. adversely here is that with resin-bound peptides only with approaches the milligram range can be worked. Therefore requires one radioactive labeling on the resin causes and causes considerable amounts of radioactivity very high cost.

Da ein Reinigungsschritt der Peptide vor der radioaktiven Markierung am Harz nicht möglich ist, können bei der Durchführung dieser arbeits- und geräteintensiven Aufarbeitungsschritte (z. B. bei einer präparativen HPLC) teilweise hohe Verluste an gewünschtem Peptid und damit auch an eingesetzter Radioaktivität auftreten. Insbesondere bei schwierig zu synthetisierenden Peptidsequenzen und somit stärker verunreinigten Rohpeptiden geht bei der Aufarbeitung ein Großteil der eingesetzten Radioaktivität durch ebenfalls markierte Fehlsequenzen wieder verloren. Die Verwendung großer Radioaktivitätsmengen ist außerdem ein hoher Kostenpunkt, bedarf besonderer Genehmigungen, stellt zudem ein höheres Gesundheitsrisiko dar und kann durch größere Abfallmengen die Umwelt gefährden. Sie erfordern weiterhin einen hohen apparativen Aufwand speziell nur für die Aufarbeitung und Analytik der radioaktiv markierten Peptide.Since a cleaning step of the peptides before the radioactive labeling on the resin is not possible, when carrying out these labor-intensive and device-intensive reprocessing steps (e.g. in preparative HPLC), high losses of the desired peptide and thus also of the radioactivity used can sometimes occur. Especially in the case of peptide sequences that are difficult to synthesize and thus more contaminated raw peptides, a large part of the radioactivity used passes through likewise labeled during the processing Missing sequences are lost again. The use of large amounts of radioactivity is also a high cost, requires special permits, also poses a higher health risk and can endanger the environment through larger amounts of waste. They also require a high level of equipment, especially for the processing and analysis of the radioactively labeled peptides.

Für zahlreiche Zwecke sind aber meist schon wenige Mikrogramm eines hochaffinen radioaktiv markierten Peptids ausreichend. Weiterhin werden bei Screening-Untersuchungen häufig verschiedene, an definierten Positionen markierte Peptide besonders bei neuen Rezeptor-Ligand-Interaktionsstudien benötigt. Meist ist es daher sinnvoll, zunächst nur geringe Mengen eines radioaktiven Biomoleküls zur Testung darzustellen und einzusetzen.For however, numerous purposes are usually just a few micrograms high affinity radioactive labeled peptide sufficient. Farther are used in screening tests frequently different peptides marked at defined positions needed in new receptor-ligand interaction studies. Most of time so it makes sense first display only small amounts of a radioactive biomolecule for testing and deploy.

Bei der indirekten Markierung in Lösung wird das Peptid nach dem Stand der Technik im Anschluss an die Peptidsynthese nach dem Entfernen aller Schutzgruppen radioaktiv markiert.With indirect marking in solution is the peptide according to the prior art following the peptide synthesis radioactively marked after removal of all protective groups.

Dies hat ebenfalls Vor- und Nachteile. Von Vorteil ist, dass bereits sehr kleine Mengen (μg-Bereich) handhabbar sind. Eine selektive Markierung einzelner Aminosäuren ist dabei jedoch, sobald das Peptid mehrere reaktive Gruppen gleicher Art (z. B. mehrere Aminogruppen) enthält, unmöglich. Bei längeren Peptiden ist dies häufig der Fall.This also has advantages and disadvantages. The advantage is that even very small quantities (μg range) can be handled are. A selective labeling of individual amino acids is, however, as soon as the peptide has several reactive groups of the same type (e.g. several Contains amino groups), impossible. With longer ones This is common for peptides the case.

Eine selektive Markierung ist u. a. nötig, wenn einzelne reaktiven Gruppen für die volle biologische Aktivität des Peptids nicht modifiziert vorliegen dürfen.A selective marking is u. a. necessary, if single reactive groups for the full biological activity of the peptide must not be modified.

Mehrere freie Aminogruppen sind in der Peptidsequenz vorhanden, sobald das Peptid neben dem meist freien N-Terminus einen oder mehrere Lysin-Reste (Lys bzw. K) enthält.Several free amino groups are in of the peptide sequence as soon as the peptide is next to the mostly free one N-terminus contains one or more lysine residues (Lys or K).

Eine chemische Unterscheidung zwischen zwei Lysinen ist unmöglich: Der Versuch einer chemischen Unterscheidung zwischen freien N-Terminus und α-Aminogruppen von Lysinen resultiert in inhomogen markierten Peptiden.[4] Bei einer Markierung von Peptiden in Lösung ist daher eine selektive Markierung einzelner Lys-Reste unmöglich. Die Trennung von unselektiv markierten Peptiden ist mit hohen Verlusten und Aufwand verbunden und häufig nur mit zweifelhafter Qualität möglich.A chemical distinction between two lysines is impossible: An attempt to chemically differentiate between the free N-terminus and α-amino groups of lysines results in inhomogeneously labeled peptides. [4] When labeling peptides in solution, selective labeling of individual Lys residues is therefore impossible. The separation of unselectively labeled peptides is associated with high losses and effort and is often only possible with dubious quality.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur selektiven Markierung von Peptiden anzugeben. Mit diesem Verfahren soll insbesondere der Schritt der selektiven radioaktiven Markierung der Peptide in Lösung möglich sein. Die Peptide sollen neben der zu markierenden Aminogruppe auch weitere Aminogruppen aufweisen können. Insbesondere soll es mit der Erfindung möglich sein, Peptide unabhängig ihrer Sequenz bereits ab dem Mikrogramm (μg)-Maßstabselektiv radioaktiv zu markieren.Object of the present invention is to provide a method for selectively labeling peptides. This procedure is intended in particular to be the selective step radioactive labeling of the peptides in solution may be possible. The peptides are said to in addition to the amino group to be labeled, also other amino groups can have. In particular, it should be possible with the invention, peptides regardless of their sequence selective from the microgram (μg) scale radioactive mark.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur selektiven Markierung von Aminogruppen in Peptiden, bei dem in einem ersten Schritt, dass Peptid in einer chemischen Festphasensynthese in an sich bekannter Weise hergestellt wird, wobei

  • 1. bei der Peptidsynthese, an der jeweils zu markierenden Position ein Aminosäurebaustein eingebaut wird, der eine Aminogruppe trägt, die durch eine Gruppe geschützt wird, die sich funktionell von den Schutzgruppen an den nicht zu markierenden Aminogruppen unterscheidet;
  • 2. im Anschluss an die Peptidsynthese die Schutzgruppe an der zu markierenden Position selektiv entfernt und das Peptid vom Trägermaterial gelöst,
  • 3. in das so erhaltene selektiv-entschützte Peptid in Lösung über aminoreaktive Substanzen an der zu markierenden Position eine radioaktive oder mit anderen Methoden detektierbare Markierung eingeführt wird, und
  • 4. anschließend die Schutzgruppen an den nicht zu markierenden Aminogruppen abgespalten werden und das so erhaltene selektiv markierte Peptid in bekannter Weise gereinigt wird.
According to the invention, the object is achieved by a method for the selective labeling of amino groups in peptides, in which, in a first step, the peptide is produced in a chemical solid-phase synthesis in a manner known per se, wherein
  • 1. in peptide synthesis, at the position to be marked in each case an amino acid building block is installed which bears an amino group which is protected by a group which differs functionally from the protective groups on the amino groups which are not to be marked;
  • 2. after the peptide synthesis, the protective group at the position to be marked is selectively removed and the peptide is detached from the support material,
  • 3. a radioactive label or a label which can be detected by other methods is introduced into the selectively deprotected peptide thus obtained in solution via amino-reactive substances at the position to be labeled, and
  • 4. the protective groups on the amino groups not to be labeled are then split off and the selectively labeled peptide obtained in this way is purified in a known manner.

Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren bereits mit wenigen μg-Peptid handhabbar und ist nicht an methodisch bedingte Mindestmengen gebunden.The method according to the invention is advantageous with just a few μg peptide manageable and is not tied to methodological minimum quantities.

Das nachfolgend für die Markierung von Peptiden mit radioaktiven Isotopen beschriebene Verfahren lässt sich ebenfalls zum Einführen anderer Marker, die mit anderen Methoden detektierbar sind, anwenden.The following for the labeling of peptides Methods described with radioactive isotopes can be also for insertion use other markers that are detectable with other methods.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden homogene markierte Peptide in einer Qualität erhalten, die den hohen Anforderungen für quantitative biologische Untersuchungen entsprechen. In Folge dieser bereits im Mikro-Maßstab kompatiblen Methode lässt sich die zur radioaktiven Markierung einzusetzende Radioaktivitätsmenge entsprechend der gewünschten Menge an Radioligand steuern. Ein weiterer Vorteil dieser Methode liegt in der reduzierten Anzahl arbeitsintensiver Radioaktiv-Arbeitsschritte und in der mit geringerem apparativem und analytischem Aufwand verbundenen Durchführbarkeit einer selektiven Markierung. Damit kann diese Methode preiswerter und einfacher durchzuführen sein als bisherige Methoden.With the method according to the invention homogeneous labeled peptides are obtained in a quality that meet the high requirements for correspond to quantitative biological studies. As a result of this already on a micro scale compatible method the amount of radioactivity to be used for radioactive labeling according to the desired Control amount of radio ligand. Another advantage of this method lies in the reduced number of labor-intensive radioactive work steps and in the associated with less equipment and analytical effort feasibility a selective marker. This can make this method cheaper and easier to do be than previous methods.

Die selektiv zu markierende Aminogruppe kann vorteilhaft frei gewählt werden, d. h. sie ist entweder eine Aminogruppe in der Seitenkette eines Aminosäurebausteins (z. B. eine ε-Gruppe eines Lysins) oder der N-Terminus des aufgebauten Peptids. Auch eine selektive Markierung an mehrere Aminogruppen ist möglich.The amino group to be labeled selectively can advantageously be chosen freely become, d. H. it is either an amino group in the side chain of an amino acid building block (e.g. a ε group of a lysine) or the N-terminus of the assembled peptide. Also selective labeling to several amino groups is possible.

Unter Peptiden im Sinne dieser Erfindung werden durch chemische Festphasenpeptidsynthese hergestellte organische Verbindungen verstanden, die aus zwei bis ca. hundert α-, β-, γ-Aminosäuren bestehen. Diese werden in beliebiger Reihenfolge durch Amid- bzw. Peptidbindungen miteinander verbunden. In besonderen Ausführungsformen der Peptidsynthese wird am C-Terminus des Peptids eine Aminogruppe (NH2) als C-terminales Amid bzw. eine substituierte Aminogruppe (NHR, R = Alkyl-) oder ein Alkoholrest eingeführt. In weiteren Ausführungsformen wird das Peptid am N-Terminus acyliert oder am N- oder C-Terminus oder an Seitenketten glycosyliert, phosphoryliert oder anderweitig derivatisiert.Peptides in the sense of this invention are understood to mean organic compounds produced by chemical solid-phase peptide synthesis, which consist of two to approximately one hundred α-, β-, γ-amino acids. These are connected to one another in any order by amide or peptide bonds. In particular the embodiments of the peptide synthesis are introduced at the C-terminus of the peptide an amino group (NH 2 ) as the C-terminal amide or a substituted amino group (NHR, R = alkyl) or an alcohol residue. In further embodiments, the peptide is acylated at the N-terminus or glycosylated, phosphorylated or otherwise derivatized at the N- or C-terminus or on side chains.

Zur Peptidsynthese wird ausgehend von einer freien an einen festen Träger (Harz) gebundenen Aminosäure mit einer terminalen freien α-Aminogruppe (N-Terminus) sequentiell ein Peptid aufgebaut, in dem an den freien N-Terminus der wachsenden Peptidkette pro Syntheseschritt jeweils ein Aminosäurebaustein mit dem C-Terminus addiert wird. Die α-Aminogruppe des addierten Aminosäurebausteins bildet dann den neuen N-Terminus, an den der nächste Aminosäurebaustein im jeweils folgenden Syntheseschritt addiert wird(5).For peptide synthesis, starting from a free amino acid bound to a solid support (resin) with a terminal free α-amino group (N-terminus), a peptide is built up sequentially, in which one amino acid building block per synthesis step is added to the free N-terminus of the growing peptide chain is added to the C-terminus. The α-amino group of the added amino acid building block then forms the new N-terminus to which the next amino acid building block is added in the subsequent synthesis step (5) .

Damit bei der Peptidsynthese nur der freie N-Terminus der am Träger gebunden Aminosäure mit dem jeweils nächsten Aminosäurebaustein reagiert, werden für die Synthese Aminosäurebausteine verwendet, in denen außer dem C-Terminus alle chemisch-reaktiven Gruppen der Aminosäuren, wie die α-Aminogruppe und weitere funktionelle Gruppen in den Seitenketten wie Aminogruppen (Lysin), oder z. B. freie Hydroxylgruppen (Tyrosin, Serin) mit entsprechenden Schutzgruppen versehen sind.So only in peptide synthesis the free N-terminus on the carrier bound amino acid with the next one amino acid building block will be responded to the synthesis of amino acid building blocks used in which except the C-terminus all chemically reactive Groups of amino acids, like the α-amino group and other functional groups in the side chains such as amino groups (Lysine), or e.g. B. free hydroxyl groups (tyrosine, serine) with corresponding Protection groups are provided.

Die Schutzgruppe an der α-Aminogruppe des addierten Aminosäurebausteins wird während der Synthese selektiv entfernt, um einen neuen freien N-Terminus für den nächsten Syntheseschritt zu liefern. Die restlichen Schutzgruppen bleiben gebunden und werden erst zum Abschluss der Synthese entfernt.The protecting group on the α-amino group of the added amino acid building block will during the synthesis selectively removed to a new free N-terminus for the next To deliver the synthesis step. The remaining protecting groups remain bound and are only removed at the end of the synthesis.

Heutzutage folgt die Peptidsynthese entweder der Boc/Bzl-Strategie oder der Fmoc/tBu-Strategie. Je nach Synthesestrategie kommen dabei unterschiedliche Schutzgruppen zum Einsatz.Today peptide synthesis follows either the Boc / Bzl strategy or the Fmoc / t Bu strategy. Depending on the synthesis strategy, different protective groups are used.

Die Boc/Bzl-Strategie ist durch eine abgestufte Säurelabilität gekennzeichnet. Dabei sind die α-Aminogruppen über säurelabile tert.Butoxycarbonyl-Gruppen (Boc-Gruppen) geschützt. Während der Synthese wird hier um einen neuen freien N-Terminus zu generieren die Boc-Gruppe an der α-Aminogruppe in der Regel durch Behandlung mit Trifluoressigsäure (TFA) selektiv abgespalten. Die restlichen reaktiven Gruppen der Aminosäuren-Seitenketten, wie z. B. Hydroxylgruppen (Ser, Thr) und ε-Aminogruppen (Lys), sind durch Benzyl (Bzl)-Gruppen bzw. Benzyloxycarbonyl (Z)-Gruppen geschützt, die z. B. nur durch Behandlung mit der stärkeren Flusssäure (HF) wieder entfernt werden können.The Boc / Bzl strategy is through one graded acid lability marked. The α-amino groups are acid-labile tert-butoxycarbonyl groups (Boc groups) protected. While The synthesis is here to generate a new free N-terminus the Boc group on the α-amino group usually split off selectively by treatment with trifluoroacetic acid (TFA). The remaining reactive groups of the amino acid side chains, such as. B. Hydroxyl groups (Ser, Thr) and ε-amino groups (Lys), are by benzyl (Bzl) groups or benzyloxycarbonyl (Z) groups protected, the z. B. only by treatment with the stronger hydrofluoric acid (HF) can be removed again.

Bei der orthogonalen Fmoc/tBu-Strategie sind die α-Aminogruppen über die basenlabile 9-Fluoro-enylmethoxycarbonyl-Gruppe (Fmoc-Gruppe) geschützt und die restlichen reaktiven Gruppen der Aminosäuren in der Regel durch säurelabile Gruppen geschützt.In the orthogonal Fmoc / t Bu strategy, the α-amino groups are protected by the base-labile 9-fluoro-enylmethoxycarbonyl group (Fmoc group) and the remaining reactive groups of the amino acids are usually protected by acid-labile groups.

So sind bei dieser Strategie Hydroxylgruppen meist durch tertiäre Butyl-Gruppen (tBu-Gruppen) und die ε-Aminogruppen des Lysin durch Boc-Gruppen geschützt. Um einen neuen freien N-Terminus zu generieren, wird während der Synthese hierbei die Fmoc-Gruppe an der α-Aminogruppe durch Behandlung mit einer schwachen Base, z. B. 20% Piperidin in Dimethylformamid (DMF), entfernt. Die restlichen Schutzgruppen werden erst zum Abschluss der Synthese (z. B. durch TFA) entfernt.In this strategy, hydroxyl groups are mostly protected by tertiary butyl groups ( t Bu groups) and the ε-amino groups of lysine by Boc groups. In order to generate a new free N-terminus, the Fmoc group on the α-amino group is treated during the synthesis by treatment with a weak base, e.g. B. 20% piperidine in dimethylformamide (DMF) removed. The remaining protective groups are only removed at the end of the synthesis (e.g. by TFA).

Bevorzugt wird Peptidsynthes nach der orthogonalen Fmoc/tert-Butyl-Schutzgruppenstrategie verfahren.[5] Peptide synthesis is preferably carried out according to the orthogonal Fmoc / tert-butyl protective group strategy. [5]

Erfindungsgemäß wird während der Peptidsynthese an mindestens einer später zu markierenden Position ein Aminosäurebaustein eingebaut, der eine Aminogruppe trägt, die durch eine Gruppe geschützt wird, die sich funktionell von den Schutzgruppen an den nicht zu markierenden Aminogruppen unterscheidet. Darüber hinaus muss sich die Schutzgruppe funktionell von den Schutzgruppen an den Aminogruppen, welche die Peptidbindung formen, unterscheiden.According to the invention during the peptide synthesis at least one later an amino acid building block to be marked, which carries an amino group, protected by a group that is functional from the protecting groups to the not distinguishes distinctive amino groups. In addition, the protection group functional of the protecting groups on the amino groups which the Form peptide bond, differentiate.

Durch diesen funktionellen Unterschied wird es möglich, die Schutzgruppe an der zu markierenden Position in einem weiteren Schritt des Verfahrens selektiv zu entfernen.Because of this functional difference will it be possible the protective group at the position to be marked in another To selectively remove step of the process.

Dieser funktionelle Unterschied basiert auf unterschiedlichen chemischen Eigenschaften, wie Beständigkeit gegenüber bestimmten chemischen Stoffen.This functional difference is based on different chemical properties, such as durability across from certain chemical substances.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die später zu markierende Aminogruppe zunächst während der Synthese durch eine Gruppe geschützt, die sich mit einer Methode abspalten lässt, bei der die Amino-Schutzgruppen an den nicht zu markierenden Aminogruppen erhalten bleiben.In the method according to the invention, the one to be marked later is used Amino group first while The synthesis is protected by a group that deals with a method split off, in which the amino protecting groups on the amino groups not to be labeled remain.

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden bevorzugt alle nicht zu markierenden Aminogruppen durch photolabile Schutzgruppen (z. B. Nvoc) geschützt, und nur die Aminogruppe an der zu markierenden Stelle mit einer chemisch labilen Schutzgruppe (SG) wie z. B. eine Benzyloxycarbonyl- (Z-Gruppe im Falle der Boc/Bzl-Strategie) oder einer Boc-Gruppe (im Falle der Fmoc/tBu-Strategie) versehen.In the process according to the invention, all amino groups which are not to be labeled are preferably protected by photolabile protective groups (for example Nvoc), and only the amino group at the point to be labeled is protected by a chemically labile protective group (SG) B. a benzyloxycarbonyl (Z group in the case of the Boc / Bzl strategy) or a Boc group (in the case of the Fmoc / t Bu strategy).

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird dies dadurch erreicht, dass bei der Peptidsynthese an den nicht zu markierenden Aminogruppen photolabile Schutzgruppen, z. B. Nitroveratryloxycarbonyl (Nvoc), eingeführt werden. Dies wird durch den Einbau entsprechend geschützter Aminosäurebausteine, z. B. Lysin mit Nvoc-geschützter Seitenkette, erreicht.In one embodiment of the method this is achieved in that the peptide synthesis does not to be labeled amino groups photolabile protecting groups, e.g. B. Nitroveratryloxycarbonyl (Nvoc) become. This is achieved by installing appropriately protected amino acid building blocks, z. B. Lysine with Nvoc-protected Side chain, reached.

Lysine, die an der Seitenkette mit Nvoc geschützt sind (Nε-Nvoc-Lysine), werden z. B. nach Umsetzen von Nα-geschützen Lysinen (z. B. Nα-Boc-Lys oder Nα-Fmoc-Lys) mit Nvoc-Chlorid erhalten[10].Lysines that are protected on the side chain with Nvoc (N ε -Nvoc-lysines) are e.g. B. after implementation obtained from N α -protected lysines (e.g. N α -Boc-Lys or N α -Fmoc-Lys) with Nvoc chloride [10] .

Soll die N-terminale Aminogruppe selektiv markiert werden, wird die N-terminale Aminogruppe, die nach dem letzten Kupplungsschritt der Synthese zunächst noch geschützt vorliegt, entschützt und das Peptid vom Trägermaterial abgespalten, während alle anderen nicht zu markierenden Aminogruppen in den Seitenketten, mit einer photolabilen Schutzgruppe derivatisiert sind.Should be the N-terminal amino group are selectively labeled, the N-terminal amino group that follows the last coupling step of the synthesis is initially still protected, deprotected and the peptide from the support material split off while all other amino groups not to be marked in the side chains, are derivatized with a photolabile protecting group.

Im Fall, dass die N-terminale Aminogruppe nicht selektiv markiert werden soll, wird vorzugsweise im letzten Kupplungsschritt der Peptidsynthese eine Nα-photolabil-geschützte Aminosäure verwendet. Diese Nα-photolabil geschützte Aminosäure wird analog zu dem Nε-photolabil geschütztem Lysin synthetisiert (Vossmeyer: Journal of applied physics 1998). Alternativ wird die N-terminale Aminogruppe im Anschluss an die Peptidsynthese entschützt und in einem nachfolgenden Syntheseschritt durch Umsetzen der freien N-terminalen Aminogruppe mit dem Säurechlorid der photolabilen Schutzgruppe (z. B. Nvoc-Chlorid) photolabil geschützt.In the event that the N-terminal amino group is not to be selectively labeled, an N α -photolably-protected amino acid is preferably used in the last coupling step of the peptide synthesis. This N α -photolably protected amino acid is synthesized analogously to the N ε -photolably protected lysine (Vossmeyer: Journal of applied physics 1998). Alternatively, the N-terminal amino group is deprotected after the peptide synthesis and is protected in a subsequent synthesis step by reacting the free N-terminal amino group with the acid chloride of the photolabile protective group (e.g. Nvoc chloride).

Die im erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommenden photolabilen Schutzgruppen sind bevorzugt Gruppen vom ortho-Nitrobenzyltyp, besonders bevorzugt Nitroveratryloxycarbonyl (Nvoc). Dessen Säurechlorid (Nvoc-Chlorid) hat folgende Formel (Formel 2):

Figure 00090001
(Formel 2) The photolabile protective groups used in the process according to the invention are preferably groups of the ortho-nitrobenzyl type, particularly preferably nitroveratryloxycarbonyl (Nvoc). Its acid chloride (Nvoc chloride) has the following formula (Formula 2):
Figure 00090001
(Formula 2)

Derart photolabile Schutzgruppen lassen sich durch UV-Bestrahlung bei einer Wellenlänge von 200-600 nm wieder leicht entfernen.[6– 8]. Verbindungen vom ortho-Nitrobenzyltyp gehen unter Lichteinwirkung eine Photoenolisierung ein und es erfolgt eine Fragmentierung zu ortho-Nitrosobenzaldehyden. Die Lampenstärke kann dabei im Rahmen von 10 W –1000 W variieren. Die Abspaltung wird bevorzugt bei Temperaturen zwischen 0°C und 30°C und innerhalb von 1 min bis zu 5 h durchgeführt.Such photolabile protective groups can be easily removed again by UV radiation at a wavelength of 200-600 nm. [6-8 ] . Under the influence of light, compounds of the ortho-nitrobenzyl type undergo photoenolization and fragmentation to give ortho-nitrosobenzaldehydes. The lamp strength can vary within a range of 10 W –1000 W. The cleavage is preferably carried out at temperatures between 0 ° C. and 30 ° C. and within 1 minute to 5 hours.

Die chemisch-labile Schutzgruppe an der zu markierenden Aminogruppe werden im Anschluss an die Synthese durch Flusssäure (HF) (im Falle der Boc/Bzl-Strategie) oder Trifluoressigsäure (TFA) (im Falle der Fmoc/tBu-Strategie) selektiv entfernt.The chemically labile protective group on the amino group to be labeled is selectively removed after the synthesis by hydrofluoric acid (HF) (in the case of the Boc / Bzl strategy) or trifluoroacetic acid (TFA) (in the case of the Fmoc / t Bu strategy).

Durch das Abspalten dieser chemisch labilen Gruppe durch Flusssäure (HF) (im Falle der Boc/Bzl-Strategie) oder Trifluoressigsäure (TFA) (im Falle der Fmoc/tBu-Strategie) werden gleichzeitig das Peptid von dem Festphasenträger abgelöst und weitere Schutzgruppen entfernt.By splitting off this chemically labile group by hydrofluoric acid (HF) (in the case of the Boc / Bzl strategy) or trifluoroacetic acid (TFA) (in the case of the Fmoc / t Bu strategy), the peptide is simultaneously detached from the solid phase support and further protective groups are removed ,

Die photolabilen Schutzgruppen an den restlichen, nicht zu markierenden Aminogruppen, werden dabei nicht abgespalten.The photolabile protecting groups the remaining amino groups that are not to be labeled are included not split off.

Das in Lösung befindliche Peptid enthält nun nur an der zu markierenden Position eine freie Aminogruppe, die ungeschützt ist und selektiv markiert werden kann. Diese selektive Markierung geschieht, wie an späterer Stelle näher erläutert, mit einem radioaktiven aminoreaktiven Reagens, bevorzugt einem N-Hydroxysuccinimid-(NHS)ester.The peptide in solution now only contains at the position to be marked a free amino group that is unprotected and can be marked selectively. This selective marking happens like later Move closer explains with a radioactive amino reactive reagent, preferably an N-hydroxysuccinimide (NHS) ester.

Die photolabilen Schutzgruppen an den restlichen Aminogruppen werden im Anschluss an die Markierung durch UV-Licht entfernt. Dies ist schematisch in 3 dargestellt.The photolabile protective groups on the remaining amino groups are removed by UV light after the labeling. This is shown schematically in 3 shown.

Die direkte Einführung von Aminosäure-Bausteinen mit photolabilen Schutzgruppen während der Peptidsynthese, hat jedoch den Nachteil, dass bei der die gesamte Synthese im Dunkeln erfolgen muss. Ein weiterer Nachteil ist, dass mit photolabilen Schutzgruppen geschützte Aminosäuren noch nicht kommerziell erhältlich sind.The direct introduction of amino acid building blocks with photolabile protecting groups during of peptide synthesis, however, has the disadvantage that the entire Synthesis must be done in the dark. Another disadvantage is that Amino acids protected with photolabile protecting groups are not yet commercially available available are.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden bei der Peptidsynthese. daher die photolabilen Gruppen nicht direkt eingeführt, sondern zuvor Gruppen (z. B. Dde), die sich in ihrer Reaktivität gegenüber einem chemischen Agens, wie z. B. Hydrazin, von den restlichen Schutzgruppen (SG) unterscheiden. Diese Variante ist schematisch in 1 dargestellt.In a particularly preferred embodiment of the invention, peptide synthesis. Therefore, the photolabile groups are not introduced directly, but previously groups (e.g. Dde) that differ in their reactivity to a chemical agent, such as. B. hydrazine, distinguish from the remaining protective groups (SG). This variant is shown schematically in 1 shown.

Dies hat den Vorteil, dass die chemische Peptidsynthese mit kommerziell erhältlichen Materialien durchgeführt werden kann und nicht unter Lichtausschluss erfolgen muss.This has the advantage that the chemical Peptide synthesis can be carried out with commercially available materials can and does not have to take place with the exclusion of light.

Bevorzugt werden in dieser Ausführungsform während der Peptidsynthese alle Aminogruppen, die nicht markiert werden sollen mit einer hydrazinlabilen Schutzgruppe, besonders bevorzugt mit 1-(4,4-dimethyl-2,6-dioxocyclohex-1-yliden)ethyl- (Dde) oder 1-(4,4-dimethyl-2,6-dioxocyclohex-1-yliden)-3-methylbutyl- (ivDde-) (Novabiochem, Laufelfingen, Schweiz) geschützt.In this embodiment, all amino groups which are preferred during peptide synthesis should not be labeled with a hydrazine-labile protective group, particularly preferably with 1- (4,4-dimethyl-2,6-dioxocyclohex-1-ylidene) ethyl- (Dde) or 1- (4,4-dimethyl-2,6- dioxocyclohex-1-yliden) -3-methylbutyl- (ivDde-) (Novabiochem, Laufelfingen, Switzerland).

Dazu werden bei der Peptidsynthese für die Aminosäuren, die Aminogruppen in ihren Seitenketten enthalten, wie z. B. Lysin, die nicht markiert werden sollen. entsprechend geschützte Aminosäurebausteine verwendet. In diesen Aminosäurebausteinen, wie z. B. ein an der ε-Aminogruppe mit Dde geschütztes Lysin (Nα-Fmoc-Nε-Dde-Lysin), ist die Aminogruppe, die nicht markiert werden soll, mit einer hydrazinlabilen Dde-Schutzgruppe (z. B. Dde) geschützt.For this purpose, in the peptide synthesis for the amino acids that contain amino groups in their side chains, such as. B. lysine, which should not be labeled. appropriately protected amino acid building blocks used. In these amino acid building blocks, such as. B. a lysine protected on the ε-amino group with Dde (N α -Fmoc-N ε -Dde-lysine), the amino group, which should not be labeled, is protected with a hydrazine-labile Dde protective group (e.g. Dde) ,

Derartige Aminosäuren, wie z. B. Nα-Fmoc-Nε-Dde-Lysin, sind kommerziell erhältlich (Novabiochem, Laufelfingen, Schweiz).Such amino acids, such as. B. N α -Fmoc-N ε -Dde-lysine are commercially available (Novabiochem, Laufelfingen, Switzerland).

Die später zu markierende Aminogruppe, eine Aminogruppe in einer Seitenkette, z. B. eine ε-Amniogruppe des Lysins oder der N-Terminus, wird während der Synthese im Falle der Fmoc/tBu-Strategie mit einer säurelabilen, aber in Hydrazin stabilen Schutzgruppe (z. B. Boc) versehen. Im Falle der Boc/Bzl-Strategie wird die Aminogruppe mit einer basenlabilen Schutzgruppe (z. B. Fmoc) versehen.The amino group to be labeled later, an amino group in a side chain, e.g. B. an ε-amino group of the lysine or the N-terminus, is provided during the synthesis in the case of the Fmoc / t Bu strategy with an acid-labile, but stable in hydrazine protective group (z. B. Boc). In the case of the Boc / Bzl strategy, the amino group is provided with a base-labile protective group (e.g. Fmoc).

Soll eine Aminogruppe in einer Seitenkette selektiv markiert werden, wird bei der Peptidsynthese im Falle der Fmoc/tBu-Strategie an der zu markierenden Stelle ein Aminosäurebaustein eingebaut, der eine mit einer säurelabilen (in Hydrazin stabilen) Schutzgruppe geschützte Aminogruppe in der Seitenkette enthält, z. B. ein Lysin dessen ε-Aminogruppe (Nε) Boc-geschützt ist (z. B. Nα-Fmoc-Nε-Boc-Lysin).If an amino group in a side chain is to be selectively labeled, in the case of peptide synthesis, in the case of the Fmoc / t Bu strategy, an amino acid building block which contains an amino group protected with an acid-labile (hydrazine-stable) protective group in the side chain is incorporated in the site to be labeled, z. B. a lysine whose ε-amino group (N ε ) is Boc-protected (e.g. N α -Fmoc-N ε -Boc-lysine).

Im Falle der Boc/Bzl-Strategie enthält der selektiv zu markierende Aminosäurebaustein entsprechend eine mit einer basenlabilen Schutzgruppe (z. B. Fmoc) geschützte Aminogruppe.In the case of the Boc / Bzl strategy, it contains selective amino acid building block to be marked correspondingly one with a base-labile protective group (e.g. Fmoc) protected Amino group.

Im Falle, dass der N-Terminus selektiv markiert werden soll, wird in der Synthese im letzten Kupplungsschritt bei Fmoc/tBu-Strategie ein Aminosäurebaustein eingesetzt, dessen α-Aminogruppe (Nα) mit einer säurelabilen (in Hydrazin stabilen) Schutzgruppe (z. B. Boc) geschützt ist. Diese Variante ist schematisch in 2 dargestellt. Bei der Boc/Bzl-Strategie wird entsprechend im letzten Kupplungsschritt ein Aminosäurebaustein eingesetzt, dessen α-Aminogruppe mit einer basenlabilen Schutzgruppe (z. B. Fmoc) geschützt ist.In the event that the N-terminus is to be marked selectively, an amino acid building block is used in the synthesis in the last coupling step in the Fmoc / t Bu strategy, the α-amino group (N α ) with an acid-labile (in hydrazine-stable) protective group (e.g. B. Boc) is protected. This variant is shown schematically in 2 shown. In the Boc / Bzl strategy, an amino acid module is used in the last coupling step, the α-amino group of which is protected with a base-labile protective group (e.g. Fmoc).

Im Falle dass der N-Terminus nicht markiert werden soll, wird die Schutzgruppe, die dieser während dem letzten Kupplungsschritt trägt im Anschluss an die Synthese ent fernt. Im Falle der Fmoc/tBu-Strategie ist dies eine basenlabile Schutzgruppe (z. B. Fmoc), die durch eine schwache Base, wie z. B. 20% Piperidin entfernt wird. Bei der Boc/Bzl-Strategie ist die Schutzgruppe am N-Terminus, der nicht markiert werden soll eines säurenlabile Schutzgruppe (z. B. Boc), die durch eine Säure, wie z. B. TFA, entfernt wird.In the event that the N-terminus is not to be labeled, the protective group which it carries during the last coupling step is removed after the synthesis. In the case of the Fmoc / t Bu strategy, this is a base-labile protecting group (e.g. Fmoc), which is characterized by a weak base, such as. B. 20% piperidine is removed. In the Boc / Bzl strategy, the protective group at the N-terminus which should not be labeled is an acid-labile protective group (e.g. Boc), which is protected by an acid, such as. B. TFA is removed.

Die hyrazinlabilen Schutzgruppen, wie z. B. Dde, werden nach der Synthese direkt am Trägermaterial mit Hydrazin. z. B mit 2% Hydrazin in DMF[9] entfernt.The hyrazine-labile protective groups, such as. B. Dde, are directly after the synthesis on the support material with hydrazine. z. B removed with 2% hydrazine in DMF [9] .

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung werden bei der Fmoc/tBu-Strategie anstelle der Hydrazin-labilen Schutzgruppen auch unter schwachsauren Bedingungen abspaltbare Schutzgruppen, wie vorzugsweise 4-Methyltrityl- (Mtt) oder 4-Methoxytrityl (Mmt) verwendet.In an alternative embodiment of the invention, protective groups which can be split off under weakly acidic conditions, such as preferably 4-methyltrityl- (Mtt) or 4-methoxytrityl (Mmt), are used in the Fmoc / t Bu strategy instead of the hydrazine-labile protective groups.

Diese Schutzgruppen werden anstatt mit Hydrazin mit einer verdünnten Säure innerhalb von 4 mal 2 Minuten selektiv abgespalten, z. B. mit 1% TFA in Dichlormethan (DCM). Vorzugsweise wird der verdünnten Säure, dabei ein Scavenger, bevorzugt 1% bis 5% TIS (Triisopropylsilan) zugefügt.These protecting groups are instead with hydrazine with a diluted Acid within selectively split off from 4 by 2 minutes, e.g. B. with 1% TFA in dichloromethane (DCM). The dilute acid, in this case a scavenger, is preferably preferred 1% to 5% TIS (triisopropylsilane) added.

Unter diesen schwachsauren Bedingungen wird, die erst unter starksauren Bedingungen (>50% TFA) abspaltbare Schutzgruppe an der zu markierenden Aminosäure, vorzugsweise eine Boc-Gruppe, nicht abgespalten.Under these weakly acidic conditions the protective group on the. which can only be split off under strongly acidic conditions (> 50% TFA) amino acid to be labeled, preferably a Boc group, not split off.

Durch die selektive Abspaltung der mit Hydrazin bzw. unter schwachsauren Bedingungen abspaltbaren Schutzgruppen liegen nun alle nicht zu markierenden Aminogruppen frei vor. Nur die zu markierende Aminogruppe ist geschützt. Das Peptid ist immer noch an das Trägermaterial gebunden.By the selective separation of the with hydrazine or protective groups which can be split off under weakly acidic conditions all amino groups not to be labeled are now freely available. Just the amino group to be labeled is protected. The peptide is still to the carrier material bound.

Alle frei vorliegenden Aminogruppen werden nun gleichzeitig mit einer photolabilen Schutzgruppe, bevorzugt vom ortho-Nitrobenzyltyp, wie z. B. Nvoc, versehen.All freely available amino groups are now preferred simultaneously with a photolabile protecting group of the ortho-nitrobenzyl type, such as. B. Nvoc provided.

Dazu werden bevorzugt ein aktiviertes Derivat der photolabilen Schutzgruppe (z. B. Nvoc-Chlorid), N-Hydroxybenzotriazol (HOBt, Novabiochem) und Diisopropylethyla min (DIPEA, Fluka, Buchs, Schweiz) verwendet und in N,N'-Dimethylformamid (DMF, Biosolve, Valkensward, Niederlande) gelöst. Die Molarität von Nvoc-Chlorid in der Reaktionslösung sollte möglichst hoch sein (0,1–0,5 M), das Volumen aber auch ausreichen, um das Harz vollständig zu bedecken. Das Volumen der jeweiligen Reaktionslösung ist dabei abhängig von der Größe des Peptids und beträgt ca. 0,5 ml bis 1 ml. Zu dem in DMF vorgequollenen Harz gibt man die ebenfalls in DMF gelösten Reagenzien und lässt mind. 3 h bei Raumtemperatur oder über Nacht unter Schütteln reagieren. Nach Beendigung der Reaktion überprüft man mit dem KAISER-Test, ob alle freien Aminogruppen reagiert haben.[11] Ist dies nicht der Fall wird die Reaktion erneut durchgeführt.For this purpose, an activated derivative of the photolabile protective group (e.g. Nvoc chloride), N-hydroxybenzotriazole (HOBt, Novabiochem) and diisopropylethylamine (DIPEA, Fluka, Buchs, Switzerland) and in N, N'-dimethylformamide (DMF , Biosolve, Valkensward, The Netherlands). The molarity of Nvoc chloride in the reaction solution should be as high as possible (0.1-0.5 M), but the volume should also be sufficient to completely cover the resin. The volume of the respective reaction solution depends on the size of the peptide and is approximately 0.5 ml to 1 ml. The reagents, which have also been swollen in DMF, are added to the reagents, which are also dissolved in DMF, and left for at least 3 h at room temperature or overnight react with shaking. After the reaction has ended, the KAISER test is used to check whether all the free amino groups have reacted. [11] If this is not the case, the reaction is carried out again.

Die Einführung der Nvoc-Gruppe an allen relevanten Positionen am polymeren Träger ist besser und einfacher durchzuführen, als dies bei der direkten Verwendung von Nε-Nvoc-geschützten Lys-Derivaten bei der Synthese der Fall ist.[10] Vorteilhaft bedarf es bei dieser Variante auch nicht dem Einsatz spezieller Nvoc-derivatisierter Aminosäuren, die nicht kommerziell erhältlich sind.The introduction of the Nvoc group at all relevant positions on the polymeric support is better and easier to carry out than is the case with the direct use of N ε -Nvoc-protected Lys derivatives in the synthesis. [10] This variant also advantageously does not require the use of special Nvoc-derivatized amino acids, which are not commercially available.

Nachdem alle nicht zu markierenden Aminogruppen mit einer photolabilen Schutzgruppe geschützt sind, wird die Schutzgruppe an der zu markierenden Aminogruppe entfernt.After all amino groups not to be labeled are protected with a photolabile protective group the protective group on the amino group to be labeled is removed.

Im Falle der Fmoc/tBu-Strategie wird die säurelabile Schutzgruppe (z. B. Boc) durch eine Säure, wie z. B. TFA entfernt. Bei der Boc/Bzl-Strategie wird die basenlabile Schutzgruppe (z. B. Fmoc) durch eine schwache Base, wie z. B. 20% Piperidin in DMF, entfernt und das Peptid vom Trägermaterial gelöst.In the case of the Fmoc / t Bu strategy, the acid-labile protective group (e.g. Boc) is replaced by an acid, such as. B. TFA removed. In the Boc / Bzl strategy, the base-labile protective group (e.g. Fmoc) is replaced by a weak base, such as. B. 20% piperidine in DMF, removed and the peptide dissolved from the support material.

Das nun in Lösung befindliche Peptid enthält nun nur an der zu markierenden Position eine freie Aminogruppe, die ungeschützt ist, und selektiv markiert werden kann. Die photolabilen Schutzgruppen an den restlichen Aminogruppen lassen sich im Anschluss an die Markierung leicht durch UV-Licht entfernen.The peptide now in solution now only contains a free amino group at the position to be marked that is unprotected, and can be marked selectively. The photolabile protecting groups on the remaining amino groups, following the labeling easy to remove by UV light.

Im Falle der Fmoc/tBu-Strategie ist diese Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, da Nε-Dde geschützte Lysine im Gegensatz zu Nε-Nvoc-geschützten Lysine kommerziell erhältlich sind.In the case of the Fmoc / t Bu strategy, this embodiment of the invention is preferred since N ε -Dde-protected lysines, in contrast to N ε -Nvoc-protected lysines, are commercially available.

Da die basenlabile Fmoc-Gruppe nicht besonders stabil ist, eignet sich diese Ausführungsform nur zum Aufbau von kurzen Peptiden mit der Boc/Bzl-Strategie.Because the base-labile Fmoc group is not is particularly stable, this embodiment is only suitable for the construction of short peptides with the Boc / Bzl strategy.

In einer alternativen Variante der Erfindung wird daher während der Synthese sogleich nach Einbau der relevanten Aminosäure und Entschützen der betreffenden Aminofunktion an der Aminosäure an den Aminogruppen eine photolabile Schutzgruppe eingeführt.In an alternative variant of the Invention is therefore during the synthesis immediately after incorporation of the relevant amino acid and deprotection the amino function in question on the amino acid on the amino groups photolabile protecting group introduced.

Diese Variante ist bei der Boc/Bzl-Strategie gegenüber der zuletzt beschriebenen Ausführungsform bevorzugt.This variant is in the Boc / Bzl strategy across from the last described embodiment preferred.

Dazu sind bei der Peptidsynthese, die nach der Boc/Bzl-Strategie verläuft, die Aminogruppen, die nicht markiert werden sollen, mit basenlabilen Schutzgruppen (z. B. Fmoc) geschützt. Dazu werden entsprechend an ihren Seitenketten mit basenlabilen Schutzgruppen versehene Aminosäurebausteine zu Synthese verwendet (z. B. Nα-Boc-Nε-Fmoc-Lysin). Nach dem Einbau jedes Aminosäurebaustein, der eine nicht zu markierende Aminogruppe trägt, wird die basenlabile Gruppe (z. B. Fmoc) mit einer schwachbasischen Lösung (z. B. 20% Piperidin in DMF) abgespalten und in einem nachfolgenden Syntheseschritt, wie zuvor beschrieben (z. B. durch Umsetzen mit Nvoc-Chlorid), durch eine photolabile Schutzgruppe (z. B. Nvoc) ersetzt. Soll der N-Terminus nicht geschützt werden, wird dessen Schutzgruppe entsprechend durch eine photolabile Schutzgruppe ersetzt.In addition, in the peptide synthesis which follows the Boc / Bzl strategy, the amino groups which should not be labeled are protected with base-labile protective groups (e.g. Fmoc). For this purpose, amino acid units provided with base-labile protective groups on their side chains are used for synthesis (e.g. N α -Boc-N ε -Fmoc-lysine). After the incorporation of each amino acid building block which carries an amino group which is not to be labeled, the base-labile group (e.g. Fmoc) is cleaved off with a weakly basic solution (e.g. 20% piperidine in DMF) and in a subsequent synthesis step, as described above (e.g. by reaction with Nvoc chloride), replaced by a photolabile protective group (e.g. Nvoc). If the N-terminus is not to be protected, its protective group is replaced by a photolabile protective group.

Folglich sind am Ende der Synthese alle nicht zu markierenden Aminogruppen im aufgebauten Peptid mit einer photolabilen Gruppe (wie z. B. Nvoc) geschützt.Consequently, synthesis is at the end all amino groups not to be labeled in the peptide built up protected by a photolabile group (such as Nvoc).

Das nach der Abspaltung vom polymeren Träger in Lösung befindliche Peptid enthält nun nur an der zu markierenden Position eine freie Aminogruppe, die ungeschützt vorliegt, und selektiv markiert werden kann. Die photolabilen Schutzgruppen an den restlichen Aminogruppen lassen sich im Anschluss an die Markierung leicht durch UV-Licht entfernen.That after the separation from the polymer carrier in solution contains peptide now a free amino group only at the position to be marked, the unprotected is present and can be marked selectively. The photolabile protecting groups on the remaining amino groups can be easily done after the labeling remove by UV light.

Das Peptid, in dem nach einer der zuvor beschriebenen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens die zu markierende Aminogruppe selektiv entschützt vorliegt, wird, wie folgt in Lösung mit einer aminoreaktiven Substanz markiert.The peptide in which one of the The previously described variants of the method according to the invention are those to be marked Selectively deprotected amino group is in solution as follows marked with an amino reactive substance.

Als aminoreaktive Substanzen werden bevorzugt Acylierungsreagenzien, wie N-Hydroxysuccinimid (NHS)-Ester, verwendet. Durch diese NHS-Ester wird, wie schematisch in Formel 1 beschrieben, eine Acylgruppe, die den entsprechenden Marker enthält, vom NHS-Ester auf die Aminogruppe übertragen.As amino reactive substances preferably acylating reagents, such as N-hydroxysuccinimide (NHS) esters, are used. These NHS esters, as described schematically in Formula 1, an acyl group containing the corresponding marker from Transfer NHS ester to the amino group.

Als Marker enthält die Acylgruppe bevorzugt radioaktive Isotope, wie z. B. 125Iod (125I), 35Schwefel (35S) und Tritium (3H).As a marker, the acyl group preferably contains radioactive isotopes, such as. B. 125 iodine ( 125 I), 35 sulfur ( 35 S) and tritium ( 3 H).

In weiteren Ausführungsformen sind an die Acylgruppe andere Marker gebunden, wie das über die Affinität zu Streptavidin/Avidin detektierbare Biotin, oder immunologisch detektierbare Haptene, wie z. B. Digoxygenin oder Fluoreszein.In other embodiments, the acyl group other markers tied like that over the affinity biotin detectable to streptavidin / avidin, or immunological detectable haptens, such as. B. digoxygenin or fluorescein.

Durch Fluoreszenz-detektierbare Farbstoffe kommen auch als Marker in Betracht, wobei bei der Verwendung von photolabilen Schutzgruppen im erfindungsgemäßen Verfahren, die nach der Markierung erfolgende Abspaltung der Schutzgruppe bei einer Wellenlänge erfolgt, bei denen die Farbstoffe nicht ausgebleicht werden.Fluorescence-detectable dyes can also be used as markers, whereby when using photolabile protective groups in the process according to the invention, according to the The protective group is split off at a wavelength, where the dyes are not bleached.

Die Markierungreaktion kann bereits mit wenigen Mikrogramm Peptid durchgeführt werden. Da sich diese geringen Mengen nur schwer abwiegen lassen, wurde deshalb eine Stammlösung des mit präparativer HPLC gereinigten und photolabil geschützten Peptids in bidestilliertem Wasser hergestellt, die gewünschte Menge (z. B. 2 nmol, je nach Molekulargewicht des Peptids ca. 10 μg) aus der Stammlösung entnommen und lyophilisiert.The labeling reaction can already with a few micrograms of peptide. Since these are minor It was therefore difficult to weigh quantities, which is why the with preparative HPLC cleaned and photolabile protected Peptide made in double distilled water, the desired amount (e.g. 2 nmol, depending on the molecular weight of the peptide approx. 10 μg) from the stock solution removed and lyophilized.

Die Markierungsreaktion kann sowohl in einem organischen Lösungsmittel wie DMF oder in einem wässrigen Puffer bei neutralen oder leicht basischen pH-Werten durchge führt werden. Dazu wird das photolabil geschützte Peptid in einer kleinen Menge 0,1% DIPEA/DMF oder in einem wässrigen und leicht basischen Puffer gelöst. Als Puffer kann z. B. 10 mM Phosphatpuffer (pH = 7,5) bzw. 10 mM Boratpuffer (pH = 8,0) verwendet werden, dem optional bei geringer Löslichkeit des Peptids Acetonitril (ACN) zugesetzt werden kann. Bei einer Markierung am N-Terminus kann aufgrund des niedrigeren pK-Wertes der α-Aminogruppe auch ein leicht saurer Puffer (z. B. pH 6,5) eingesetzt werden. Bei Wahl des pH-Wertes gilt es einen Kompromiss zwischen der Reaktivität der Aminogruppe (stärker bei höheren pH-Werten) und der Stabilität des Markierungsreagenz im wässrigen Milieu (niedriger bei höheren pH-Werten) einzugehen.[13, 14] The labeling reaction can be carried out either in an organic solvent such as DMF or in an aqueous buffer at neutral or slightly basic pH values. For this purpose, the photolabile protected peptide is dissolved in a small amount of 0.1% DIPEA / DMF or in an aqueous and slightly basic buffer. As a buffer z. B. 10 mM phosphate buffer (pH = 7.5) or 10 mM borate buffer (pH = 8.0) can be used, which can optionally be added with low solubility of the peptide acetonitrile (ACN). When labeling at the N-terminus, a slightly acidic buffer (e.g. pH 6.5) can also be used due to the lower pK value of the α-amino group. When choosing the pH value, there is a compromise between the reactivity of the amino group (stronger at higher pH values) and the stability of the labeling reagent in an aqueous medium (lower at higher pH values). [13, 14]

Das Peptid ist in der Markierungsreaktion die preiswertere Komponente und das Nucleophil und sollte zur Erhöhung der Ausbeute im leichten Überschuss eingesetzt werden. Radioaktive NHS-Ester oder OSu aktivierbare Fluoreszenzfarbstoffe sind kommerziell erhältlich (z. B. bei Amersham). Liegt das Markierungsreagenz in Toluol gelöst vor, so wird dieses vor der Umsetzung im N2-Strom entfernt. Die Reaktion wird bevorzugt in einem silanisierten Gefäß ( z. B. einem Eppendorftube) durchgeführt, um Adsorptionen von Ester und Peptid an der Gefäßwand gering zu halten. Bei zweifachem Überschuss an Peptid (z. B. 2 nmol) wird 1 nmol der Markierungssubstanz verwendet. Das in Puffer oder DMF gelöste Peptid wird zu dem Markierungsreagenz gegeben und gut durchmischt. Die Reaktion dauert bei Raumtemperatur ca. 1–2 h.The peptide is the cheaper component and the nucleophile in the labeling reaction and should be used in a slight excess to increase the yield. Radioactive NHS esters or OSu activatable fluorescent dyes are commercially available (e.g. from Amersham). If the labeling reagent is dissolved in toluene, it is removed in a stream of N 2 before the reaction. The reaction is preferably carried out in a silanized vessel (for example an Eppendorf tube) in order to keep adsorption of ester and peptide on the vessel wall low. If there is a double excess of peptide (eg 2 nmol), 1 nmol of the labeling substance is used. The peptide dissolved in buffer or DMF is added to the labeling reagent and mixed well. The reaction takes about 1-2 hours at room temperature.

Nach der Markierung werden die photolabilen Schutzgruppen an den nicht zu markierenden Aminogruppen unter den beschriebenen Bedingungen mittels UV-Licht im wässrigen Milieu abgetrennt.After marking, the photolabile Protecting groups on the amino groups not to be labeled under the described conditions separated by means of UV light in an aqueous medium.

Im wässrigen Milieu ist ein vorheriges Abfangen von nicht reagiertem Ester nicht notwendig. Nach der Reaktionszeit im wässrigen Milieu kann davon ausgegangen werden, dass der Ester aminolysiert wurde bzw. durch die Nebenreaktion mit Wasser vollständig hydrolysiert vorliegt und somit nicht mehr mit den neu freigesetzten Aminogruppen zu reagieren vermag. Nach einer Markierungsreaktion in DMF sollte jedoch ein Nucleophil wie Glycin zugegeben werden, um unselektive Markierungen durch nicht umgesetzten Ester nach der Abspaltung der photolabilen Schutzgruppe zu vermeiden.There is a previous one in the watery environment It is not necessary to trap unreacted esters. After the response time in watery Milieu can be assumed that the ester aminolyses was completely hydrolyzed or by the side reaction with water is present and therefore no longer with the newly released amino groups able to react. After a labeling reaction in DMF should however, a nucleophile like glycine can be added to make it unselective Markings by unreacted esters after the to avoid photolabile protecting group.

Um eine stärkere Fragmentierung insbesondere von Trp-haltigen Peptiden durch die UV-Strahlung zu vermeiden, sollte bei diesen Peptiden die UV-Einwirkung auf maximal 30 min begrenzt werden. Auch hierbei wird die photolabile Schutzgruppe nahezu quantitativ vom Peptid entfernt. Um Nebenreaktionen, insbesondere die Bildung von kovalenten Addukten der abgespaltenen Schutzgruppe mit den freigesetzten Aminogruppen zu vermeiden, wird die Abspaltung im sauren Milieu durchgeführt. Dazu wird der Markierungsansatz mit einer 0,1%igen wässrigen TFA/ACN-Lösung versetzt. Der ACN-Gehalt kann hierbei bereits auf die nachfolgenden Startbedingungen des HPLC-Gradienten eingestellt werden.To a greater degree of fragmentation in particular of peptides containing Trp by the UV radiation should be avoided with these peptides the UV exposure is limited to a maximum of 30 min become. Here too, the photolabile protective group becomes almost quantitative removed from the peptide. To side reactions, especially education of covalent adducts of the split-off protective group with the released ones Avoiding amino groups will result in cleavage in an acidic environment carried out. For this purpose, the marking approach with a 0.1% aqueous TFA / ACN solution added. The ACN content can already affect the starting conditions below of the HPLC gradient can be set.

Anschließend wird das Peptid in bekannter Weise gereinigt. Vorzugsweise geschieht dies mittels HPLC (High Performance Liquid Chromatography). Da die Markierung nie zu 100% verläuft und zudem das Nvoc-Peptid im Überschuss gegenüber radioaktivem Ester eingesetzt wurde, muss eine Abtrennung des derivatisierten vom nicht-derivatisiertem Peptid erfolgen. Da sich die beiden Peptide in Abhängigkeit der übertragenen Gruppe meist nur geringfügig in Bezug auf ihr Elutionsverhalten unterscheiden, wurde zu Trennung zweckmäßigerweise eine Gradientenelution mit zwei Elutionsmitteln gewählt. Der Gradient ist unter Umständen von der Peptidsequenz und von der Qualität der eingesetzten Säule abhängig und kann dadurch nicht für alle Sequenzen verallgemeinert werden. Die verwendeten Elutionsmittel sind: 0,08% TFA in Acetonitril und 0,1% TFA in Wasser.The peptide is then known Way cleaned. This is preferably done by means of HPLC (high Performance Liquid Chromatography). Since the marking is never 100% extends and also the Nvoc peptide in excess across from radioactive ester was used, a separation of the derivatized of the non-derivatized Peptide done. Because the two peptides are dependent the transferred Group mostly only marginally to differentiate in terms of their elution behavior became expedient for separation selected a gradient elution with two eluents. The Gradient is possible depending on the peptide sequence and the quality of the column used and may not be for everyone Sequences can be generalized. The eluent used are: 0.08% TFA in acetonitrile and 0.1% TFA in water.

Detailierte Beschreibungen zur HPLC von Peptiden geben folgende Literaturstelle: Hancock, W. S.; Sparrow, J. T.: HPLC Analysis of biuological compound, Vol 26, 1. Auflage, Marcel Dekker Inc., New York. 1984.Detailed descriptions of the HPLC of peptides give the following reference: Hancock, W. S .; Sparrow, J. T .: HPLC Analysis of biuological compound, Vol 26, 1st edition, Marcel Dekker Inc., New York. 1984th

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Peptiden, in denen alle nicht zu markierenden Aminogruppen durch Schutzgruppen, vorzugsweise photolabile Schutzgruppen, geschützt sind und mindestens eine zu markierende Aminogruppe ungeschützt vorliegt, zur Herstellung eines selektiv radioaktiv markierten Peptides.Another object of the invention is the use of peptides in which all are not to be labeled Amino groups by protective groups, preferably photolabile protective groups, protected are and at least one amino group to be labeled is unprotected, for the production of a selectively radioactively labeled peptide.

Durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert:Through the following examples the invention becomes closer explains:

Ausführungsbeispiel 1:Example 1:

Synthese von Lys-(Dde) geschützten Peptiden und Ersetzen der Dde-Schutzgruppe durch in Lösung leicht abspaltbare photolabile SchutzgruppenSynthesis of Lys (Dde) protected peptides and replacement of the Dde protective group by photolabile which can easily be split off in solution protecting groups

Das Peptid wird zunächst mittels Festphasenpeptidsynthese mit der orthogonalen Fmoc/tert.Butyl-Schutzgruppenstrategie im Milligramm-Maßstab (13,5 μmol) synthetisiert[5]. Für ε-Aminogruppen von Lys-Seitenketten, die bei der Markierungsreaktion noch geschützt und bei späteren biologischen Untersuchungen frei vorliegen sollen, wurde bei der Synthese ein kommerziell erhältliches Lys-Derivat mit 1-(4,4-dimethyl-2,6-dioxocyclohex-1-ylidene)ethyl-(Dde)-geschützter Aminofunktion (Novabiochem) in der Seitenkette verwendet. Diese Dde-Schutzgruppe der Lys-Seitenkette(n) wird nach der Synthese direkt am Harz mit 2%iger Hydrazinlösung in DMF selektiv entfernt.[9] The peptide is first synthesized using solid phase peptide synthesis using the orthogonal Fmoc / tert-butyl protective group strategy on a milligram scale (13.5 μmol) [5] . For ε-amino groups of Lys side chains, which are still to be protected during the labeling reaction and are to be freely available in later biological studies, a commercially available Lys derivative with 1- (4,4-dimethyl-2,6-dioxocyclohex- 1-ylidene) ethyl (Dde) protected amino function (Novabiochem) used in the side chain. This Dde protective group of the Lys side chain (s) is selectively removed directly on the resin with 2% hydrazine solution in DMF after the synthesis. [9]

Die später zu modifizierende Aminogruppe, eine bestimmte Lys-Seitenkette oder der N-Terminus, bleibt dann noch mit der säurelabilen Boc-Schutzgruppe geschützt. Bei einer Markierung des N-Terminus ist dafür im letzten Kupplungsschritt der Peptidsynthese eine Nα-Boc-geschützte Aminosäure einzusetzen. Wenn dagegen beim letzten Kupplungsschritt eine Nα-Fmoc-geschützte Aminosäure verwendet wurde, liegt der N-Terminus nach der Synthese am Harz bereits frei vor. Nach Abspaltung der Dde-Schutzgruppe(n) wurden dann alle frei vorliegenden Aminogruppen mit der photolabilen Nvoc-Schutzgruppe gleichzeitig versehen.The amino group to be modified later, a certain Lys side chain or the N-terminus, then remains protected with the acid-labile Boc protective group. If the N-terminus is marked, an N α -Boc-protected amino acid must be used for this in the last coupling step of the peptide synthesis. On the other hand, if an N α -Fmoc-protected amino acid was used in the last coupling step, the N-terminus is already freely available on the resin after synthesis. After the Dde protecting group (s) had been split off then provide all free amino groups with the photolabile Nvoc protective group at the same time.

Der Einbau der photolabilen Nvoc-Gruppe erfolgte am Harz an den Positionen, die nach der radioaktiven Markierung wieder frei vorliegen sollen. Dazu wurden, bezogen auf Anzahl der jeweils vorhandenen freien Aminofunktionen, 5 Äquivalente 6-Nitroveratryloxycarbonylchlorid (Nvoc-C1, Sigma-Aldrich), 5 Äquivalente N-Hydroxybenzotriazol (HOBt, Novabiochem) und 10 Äquivalente Diisopropylethylamin (DIPEA, Fluka) verwendet. Als Lösungsmittel dienten 0,5–1 ml N,N'-Dimethylformamid (DMF, Biosolve). Zu dem in DMF vorgequollenen Harz gibt man die ebenfalls in DMF gelösten Reagenzien und lässt mind. 3 h bei Raumtemperatur oder über Nacht unter schütteln reagieren. Nach Beendigung der Reaktion überprüft man mit dem KAISER-Test, ob alle freien Aminogruppen reagiert haben.[11] Ist dies nicht der Fall, wird die Reaktion erneut durchgeführt.The photolabile Nvoc group was installed on the resin at the positions that should be free again after the radioactive labeling. For this purpose, 5 equivalents of 6-nitroveratryloxycarbonyl chloride (Nvoc-C1, Sigma-Aldrich), 5 equivalents of N-hydroxybenzotriazole (HOBt, Novabiochem) and 10 equivalents of diisopropylethylamine (DIPEA, Fluka) were used, based on the number of available free amino functions. 0.5-1 ml of N, N'-dimethylformamide (DMF, Biosolve) served as solvent. The reagents, which are also dissolved in DMF, are added to the resin which has been swollen in DMF and allowed to react for at least 3 h at room temperature or overnight with shaking. After the reaction has ended, the KAISER test is used to check whether all the free amino groups have reacted. [11] If this is not the case, the reaction is carried out again.

Nach vollständiger Reaktion wird das Harz gründlich mit DMF, Methanol, Dichlormethan und Diethylether gewaschen und im Vakuum getrocknet. Das Peptid wird anschließend mit 1 ml Trifluoressigsäure (TFA) vom Harz abgespalten. Dabei werden gleichzeitig die säurelabilen Seitenketten-Schutzgruppen entfernt. Als Scavenger für die Beseitigung der dabei auftretenden reaktiven Intermediate wird ein Gemisch aus Thioanisol (Fluka) und Thiokresol (Fluka) im Verhältnis 1:1 (v/v) verwendet. Bei Cys-, Met-, und Trp-haltigen Peptiden wird als Scavenger ein Gemisch aus Ethandithiol (Fluka) und Thiokresol (3:7 (v/v)) verwendet. Das Verhältnis von TFA zu Scavenger ist hierbei immer 9:1. Die in TFA gelösten Peptide werden durch Filtration vom polymeren Träger getrennt und durch eisgekühlten Diethylether ausgefällt. Durch Zentrifugation und mehrfaches Waschen mit gekühltem Diethylether erfolgt eine Trennung von Scavenger und Schutzgruppenfragmenten. Anschließend werden die Peptide im Vakuum getrocknet, in einem tert.-Butanol-Wasser-Gemisch gelöst und lyophilisiert. Befinden sich Met-Reste in der Peptidsequenz, empfiehlt sich eine anschließende Reduktion der z. T. zum Sulfoxid oxidierten Thioether-Seitenketten mit Trimethylbromsilan.[12] After the reaction is complete, the resin is washed thoroughly with DMF, methanol, dichloromethane and diethyl ether and dried in vacuo. The peptide is then cleaved from the resin with 1 ml of trifluoroacetic acid (TFA). At the same time, the acid-labile side chain protective groups are removed. A mixture of thioanisole (Fluka) and thiocresol (Fluka) in a ratio of 1: 1 (v / v) is used as the scavenger for the removal of the reactive intermediates that occur. In the case of peptides containing Cys, Met and Trp, a mixture of ethanedithiol (Fluka) and thiocresol (3: 7 (v / v)) is used as the scavenger. The ratio of TFA to scavenger is always 9: 1. The peptides dissolved in TFA are separated from the polymeric support by filtration and precipitated by ice-cooled diethyl ether. The scavenger and protective group fragments are separated by centrifugation and repeated washing with cooled diethyl ether. The peptides are then dried in vacuo, dissolved in a tert-butanol-water mixture and lyophilized. If there are Met residues in the peptide sequence, a subsequent reduction of the z. T. thioether side chains oxidized to sulfoxide with trimethylbromosilane. [12]

Die Nvoc-Gruppen verbleiben während der Abspaltung mit TFA und der anschließenden Aufarbeitung am Peptid. Auf diese Weise bleiben die Aminogruppen, die nach der Markierungsreaktion frei vorliegen sollen, weiterhin geschützt. Die zu modifizierende Aminogruppe liegt jetzt frei vor. Das Peptid kann nun mit Standard-Techniken analysiert und weiter gereinigt werden. Die Analyse erfolgte mittels HPLC (RP18-Säule mit Gradientenelution: Solvent A = 0,1% TFA in aqua dest. und Solvent B = 0,08% TFA in ACN) und Elektrospray-Massenspektroskopie (ESI-MS). Trotz einer gewissen Stabilität der Nvoc-Gruppe gegenüber Tageslicht und Raumbeleuchtung empfiehlt es sich, die Reaktionsgefäße abzudunkeln und eine direkte Sonneneinstrahlung zu vermeiden.The Nvoc groups remain during the Cleavage with TFA and subsequent processing on the peptide. In this way, the amino groups remain after the labeling reaction should be freely available, still protected. The one to be modified Amino group is now freely available. The peptide can now be processed using standard techniques analyzed and further cleaned. The analysis was carried out using HPLC (RP18 column with gradient elution: Solvent A = 0.1% TFA in aqua dest. and solvent B = 0.08% TFA in ACN) and electrospray mass spectroscopy (ESI-MS). Despite a certain stability towards the Nvoc group Daylight and room lighting make it advisable to darken the reaction vessels and to avoid direct sunlight.

Ausführungsbeispiel 2:Example 2:

Synthese von Peptiden unter Verwendung von Aminosäuren, die in ihren Seitenketten photolabile Schutzgruppen enthaltenSynthesis of peptides under Use of amino acids, which contain photolabile protective groups in their side chains

Das Peptid wird mittels Festphasenpeptidsynthese mit der orthogonalen Fmoc/tert.Butyl-Schutzgruppenstrategie im Milligramm-Maßstab (13,5 μmol) synthetisiert.[5] Für die ε-Aminogruppen von Lys-Seitenketten, die bei der Markierungsreaktion noch geschützt und bei späteren biologischen Untersuchungen frei vorliegen sollen, werden bei der Synthese ausschließlich Lysinderivate mit photolabil geschützten Aminofunktionen verwendet. Diese Lysinderivate sind kommerziell nicht erhältlich und werden deshalb vor Beginn der Synthese zunächst extra dargestellt. Die Durchführung der Synthese eines Nε-Nvoc geschützten Lysinderivats ist in der Literatur (Rusiecki, Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 1993) beschrieben. Derartige Peptide enthalten nach der Synthese nur noch eine freie Aminogruppe in Form des N-Terminus, welcher anschließend selektiv markiert werden kann.The peptide is synthesized using solid phase peptide synthesis using the orthogonal Fmoc / tert-butyl protecting group strategy on a milligram scale (13.5 μmol). [5] For the ε-amino groups of Lys side chains, which are still to be protected during the labeling reaction and are to be freely available in later biological studies, only lysine derivatives with photolabily protected amino functions are used in the synthesis. These lysine derivatives are not commercially available and are therefore shown separately before the start of the synthesis. The implementation of the synthesis of an N ε -Nvoc-protected lysine derivative is described in the literature (Rusiecki, Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 1993). After synthesis, such peptides only contain a free amino group in the form of the N-terminus, which can then be selectively labeled.

Ausführungsbeispiel 3:Example 3:

Synthese von Peptiden unter Verwendung von Aminosäuren, deren Seitenketten photolabile Schutzgruppen enthalten und deren N-terminale Aminosäure am Nα-photolabil geschützt ist.Synthesis of peptides using amino acids whose side chains contain photolabile protective groups and whose N-terminal amino acid is protected at the N α -photolabile.

Die Synthese des Peptides erfolgt wie unter Ausführungsbeispiel 2 beschrieben, wobei die Markierung jedoch an einer Lys-Seitenkette erfolgt. Dazu wird der zu markierende Lysin-Rest nicht photolabil, sondern säurelabil geschützt eingesetzt. An Positionen mit Lysin-Resten. die während der Markierungsreaktion nicht modifiziert werden sollen, werden Nε-photolabil geschützte Lysinderivate verwendet wie unter Ausführungsbeispiel 2 beschrieben. Zum Schutz des N-Terminus wird jedoch im letzten Kupplungsschritt der Peptidsynthese (Position 1 in der Peptidsequenz) eine Nα-photolabil-geschützte Aminosäure verwendet. Diese Nα-photolabil geschützte Aminosäure wird analog zu Nε-photolabil geschütztem Lysin synthetisiert (Vossmeyer: Journal of applied physics 1998).The peptide is synthesized as described in Example 2, but the labeling takes place on a Lys side chain. For this purpose, the lysine residue to be labeled is not used in a photolabile manner but in an acid-labile manner. At positions with lysine residues. which are not to be modified during the labeling reaction, N ε -photolably protected lysine derivatives are used, as described in Example 2. To protect the N-terminus, however, an N α -photolabile-protected amino acid is used in the last coupling step of the peptide synthesis (position 1 in the peptide sequence). This N α -photolably protected amino acid is synthesized analogously to N ε -photolably protected lysine (Vossmeyer: Journal of applied physics 1998).

Im folgenden sind einige weitere praktische Beispiele aufgeführt. Aufgrund deutlicher Vorteile und größerer Flexibilität wurde das in Ausführungsbeispiel 1 vorgestellte Verfahren angewandt.Below are some more practical examples listed. Because of clear advantages and greater flexibility that was in the embodiment 1 presented procedures applied.

Ausführungsbeispiel 4: Darstellung von 3H-Propionyl-Lys4-NPY (3H-NPY)Embodiment 4: Representation of 3 H-propionyl-Lys 4 -NPY ( 3 H-NPY)

Das Neuropeptid Y (NPY) besteht aus 36 Aminosäuren und enthält neben dem N-Terminus eine freie Aminogruppe in der Lys4-Seitenkette.[5] Es konnte gezeigt werden, dass ein freier N-Teminus für die volle biologische Aktivität erforderlich ist. Die Aminofunktion der Lys4-Seitenkette kann dagegen ohne Verlust der Affinität zur Darstellung von Radioliganden modifiziert werden.[16] Diese sind in Form von 125I-NPY und 3H-NPY kommerziell (Amersham) erhältlich.The neuropeptide Y (NPY) consists of 36 amino acids and contains a free amino group in the Lys 4 side chain in addition to the N-terminus. [5] It could be shown that a free N-teminus is required for full biological activity. The amino function of the Lys 4 side chain, on the other hand, can be modified without loss of affinity for the preparation of radioligands. [16] These are commercially available in the form of 125 I-NPY and 3 H-NPY (Amersham).

Zur Validierung der hier vorgestellten, auf Nvoc-basierenden Markierungsmethode und zum Vergleich mit bisher bekannten biologischen Daten von 3H-NPY wurde daher zunächst N-terminal Nvoc-geschütztes NPY synthetisiert und anschließend an der Lys4-Seitenkette durch Reaktion mit 3H-Propionyl-NHS-Ester radioaktiv markiert. Nach photochemischer Abspaltung der Nvoc-Gruppe und Aufreinigung durch HPLC wurde das so dargestellte 3H-NPY in Bindungsassays mit dem kommerziell erhältlichen 3H-NPY verglichen.To validate the Nvoc-based labeling method presented here and to compare it with previously known biological data of 3 H-NPY, N-terminal Nvoc-protected NPY was therefore first synthesized and then on the Lys 4 side chain by reaction with 3 H-propionyl -NHS ester radiolabelled. After photochemical cleavage of the Nvoc group and purification by HPLC, the 3 H-NPY thus represented was compared in binding assays with the commercially available 3 H-NPY.

a) Synthese von Nα-Nvoc-geschütztem NPY (Nvoc-NPY)a) Synthesis of N α -Nvoc-protected NPY (Nvoc-NPY)

NPY (MW = 4253,7) wurde mittels automatisierter Festphasenpeptidsynthese hergestellt. Im Anschluss an die Synthese wurde der freie N-Terminus des am polymeren Träger befindlichen Peptids mit der photolabilen Nvoc-Schutzgruppe geschützt. Nachfolgend wurde das Peptid vom Harz abgespalten. Dabei wurden auch die säurelabilen Schutzgruppen entfernt. Das so erhaltene Rohpeptid wurde nach der Aufarbeitung analysiert und mittels präparativer HPLC gereinigt (4). Das Vorhandensein der Nvoc-Schutzgruppe ist im DAD-Spektrum durch eine Absorption bei 350 nm erkennbar (5). Durch die in 6 dargestellte ESI-MS Analyse konnte die berechnete molekulare Masse von Nvoc-NPY (MW = 4492,9) bestätigt werden: m/z = 749,9 [M+6H]6+ (berechnet: 749,8), 899,7 [M+5H]5+ (berechnet: 899,6), 1123,8 [M+4H]4+ (berechnet: 1124,2) und 1499,4 [M+3H]3+ (berechnet: 1498,6). Nach der Aufreinigung lag somit das gewünschte Produkt homogen und mit einer Reinheit von >99% vor.NPY (MW = 4253.7) was generated using automated solid phase peptide synthesis. Following the synthesis, the free N-terminus of the peptide on the polymeric support was protected with the photolabile Nvoc protective group. The peptide was subsequently cleaved from the resin. The acid-labile protective groups were also removed. The crude peptide thus obtained was analyzed after working up and purified by preparative HPLC ( 4 ). The presence of the Nvoc protective group can be recognized in the DAD spectrum by absorption at 350 nm ( 5 ). By in 6 ESI-MS analysis, the calculated molecular mass of Nvoc-NPY (MW = 4492.9) was confirmed: m / z = 749.9 [M + 6H] 6+ (calculated: 749.8), 899.7 [ M + 5H] 5+ (calculated: 899.6), 1123.8 [M + 4H] 4+ (calculated: 1124.2) and 1499.4 [M + 3H] 3+ (calculated: 1498.6). After purification, the desired product was therefore homogeneous and with a purity of> 99%.

b) 3H-Markierung von Nα-Nvoc-NPY, Nvoc-Abspaltung und Reinigungb) 3 H labeling of N α -Nvoc-NPY, Nvoc cleavage and purification

Die freie Aminogruppe der Lys4-Seitenkette von Nvoc-NPY (9 μg, 2 nmol) wurde durch Umsetzung mit 100 μl N-Succinimidyl-[2,3-3H]-propionat (1 nmol, 3,7 MBq) derivatisiert. Nach Bestrahlung mit UV-Licht und anschließender chromatographischer Trennung von nicht markierter überschüssiger Ausgangsverbindung (deren Retentionszeit nach Nvoc-Abspaltung wieder der des unmodifizierten NPY entsprach) konnte ein Peak (Rt = 32,7 min, Fraktionen 31–36) isoliert werden, dessen Retentionszeit mit der von "kalt"-propionyliertem NPY übereinstimmte (7). Das an Lys4-"kalt"-propionylierte NPY wurde zuvor nach Synthese von Lys4(Dde)-NPY, Abspaltung der Dde-Schutzgruppe und durch anschließende Reaktion mit Propionsäureanhydrid am Harz erhalten.The free amino group of Lys (ug 9, 2 nmol) 4 side chain of Nvoc-NPY was prepared by reaction with 100 ul N-succinimidyl [2,3- 3 H] propionate (1 nmol, 3.7 MBq) derivatized. After irradiation with UV light and subsequent chromatographic separation of the unlabeled excess starting compound (whose retention time after Nvoc cleavage again corresponded to that of the unmodified NPY), a peak (R t = 32.7 min, fractions 31–36) was isolated, the Retention time coincided with that of "cold" propionylated NPY ( 7 ). The NPY "cold" -propionylated on Lys 4 was previously obtained after synthesis of Lys 4 (Dde) -NPY, cleavage of the Dde protective group and subsequent reaction with propionic anhydride on the resin.

Durch 3H-Messung von Aliquoten der gesammelten HPLC-Fraktionen wurde das Radioaktivitätsprofil im β-Counter bestimmt. Im HPLC-Chromatogramm und im Radioaktivitätsprofil ist bei den Fraktionen 31–36 ein Peak erkennbar, der 0,8 MBq an Radioaktivität enthielt (22%) und somit dem gewünschten radioaktiv markierten Peptid entspricht (8). Es kann daher davon ausgegangen werden, dass es sich um 3H-Propionyl-Lys4-NPY handelt.The radioactivity profile in the β-counter was determined by 3 H measurement of aliquots of the collected HPLC fractions. In the HPLC chromatogram and in the radioactivity profile, a peak can be seen in fractions 31-36, which contained 0.8 MBq of radioactivity (22%) and thus corresponds to the desired radioactively labeled peptide ( 8th ). It can therefore be assumed that it is 3 H-propionyl-Lys 4 -NPY.

In kompetitiven Bindungsstudien an den Y-Rezeptoren Y1, Y2 und Y5 konnte identisches Verhalten im Vergleich zum kommerziell erhältlichen und ebenfalls an dieser Position markierten 3H-NPY festgestellt werden (9). Die Durchführung der Bindungsassays erfolgte wie zuvor beschrieben.[5] In competitive binding studies on the Y receptors Y1, Y2 and Y5, identical behavior was found in comparison to the commercially available 3 H-NPY, which was also labeled at this position ( 9 ). The binding assays were carried out as previously described. [5]

Ausführungsbeispiel 5: Darstellung von 3H-Propionyl-Lys13-P7H(1-34)-amid (3H-PTH)Embodiment 5: Representation of 3 H-propionyl-Lys 13 -P7H (1-34) -amide ( 3 H-PTH)

Das Parathyroidhormon (PTH) (1–34)-amid (MW = 4116,8) enthält in freier Form neben seinem N-Terminus drei weitere Aminogruppen in Lys-Seitenketten (Lys13, Lys26 und Lys27). Weil dem N-Terminus und dem C-terminalen Bereich Bedeutung bei der Bindung an den PTH-Rezeptor zugesprochen wird, wurde Lys13 zur Markierung ausgewählt.[17] The parathyroid hormone (PTH) (1-34) amide (MW = 4116.8) contains three other amino groups in free form in addition to its N-terminus in Lys side chains (Lys 13 , Lys 26 and Lys 27 ). Because the N-terminus and the C-terminal region are considered important for binding to the PTH receptor, Lys 13 was selected for labeling. [17]

a) Synthese von Nα und Lys26,27-Nvoc-geschütztem PTH(1–34)-amid (Nvoc-PTH)a) Synthesis of N α and Lys 26,27 -Nvoc-protected PTH (1-34) amide (PTH-Nvoc)

Die Synthese des Peptids erfolgte mittels automatisierter Festphasenpeptidsynthese. Dabei wurden für die Positionen 26 und 27 Dde-Seitenketten geschützte Lys-Derivate verwendet. Nach Abspaltung der Dde-Schutzgruppen wurden die Lys26,27-Aminogruppen und der N-Terminus gleichzeitig mit der Nvoc-Gruppe neu geschützt. Nach Abspaltung und Aufreinigung lag ein homogenes Produkt mit einer Reinheit von >95% vor. (10) Das Vorhandensein von drei Nvoc-Gruppen im Peptid (MW = 4836,4) konnte durch das DAD-Spektrum und ESI-MS bestätigt werden: m/z = 807,4 [M+6H]6+ (berechnet: 807,1). 968,6 [M+5H]5+ (berechnet: 968,3) und 1209,6 [M+4H]4+ (berechnet: 1210,1). (11, 12)The peptide was synthesized using automated solid phase peptide synthesis. Protected Lys derivatives were used for positions 26 and 27 Dde side chains. After removal of the Dde protecting groups, the Lys 26,27-amino groups and the N-terminus of newly protected simultaneously with the Nvoc group. After splitting off and purification, a homogeneous product with a purity of> 95% in front. ( 10 ) The presence of three Nvoc groups in the peptide (MW = 4836.4) could be confirmed by the DAD spectrum and ESI-MS: m / z = 807.4 [M + 6H] 6+ (calculated: 807.1 ). 968.6 [M + 5H] 5+ (calculated: 968.3) and 1209.6 [M + 4H] 4+ (calculated: 1210.1). ( 11 . 12 )

b) 3H-Markierung von Nα- und Lys26,27-Nvoc-geschütztem PTH(1–34)-amid, Nvoc-Abspaltung und Reinigungb) 3 H-labeling of N α - and Lys 26,27 -Nvoc-protected PTH (1-34) amide, Nvoc cleavage and purification

Die freie Aminogruppe der Lys13-Seitenkette von Nvoc-PTH(1–34)-amid (9,7 μg, 2 nmol) wurde mit N-Succinimidyl-[2,3-3H]-propionat in Boratpuffer (pH = 8,0) umgesetzt. Nach Bestrahlung mit UV-Licht und anschließender chromatographischer Trennung von nicht markierter überschüssiger Ausgangsverbindung (deren Retentionszeit von 17,3 min nach der Nvoc-Abspaltung wieder der des unmodifizierten PTH(1–34)-amid entsprach) konnte ein Peak (Rt = 19,8 min, Fraktion 19–23) isoliert werden, dessen Retentionszeit mit der von "kalt"-propionyliertem Lys13-PTH(1-34)-amid übereinstimmte (13). Das an Lys13-"kalt"-propionylierte PTH(1–34)-amid wurde zuvor nach Synthese von Lys13(Dde)-PTH(1–34)-amid, Abspaltung der Dde-Schutzgruppe und durch anschließende Reaktion mit Propionsäureanhydrid am Harz erhalten.The free amino group of the Lys 13 side chain of Nvoc-PTH (1-34) amide (9.7 μg, 2 nmol) was treated with N-succinimidyl- [2,3- 3 H] propionate in borate buffer (pH = 8 , 0) implemented. After irradiation with UV light and subsequent chromatographic separation of the unlabeled excess starting compound (whose retention time of 17.3 min after the Nvoc cleavage again corresponded to that of the unmodified PTH (1-34) amide), a peak (R t = 19 , 8 min, fraction 19-23), the retention time of which matched that of "cold" propionylated Lys 13 -PTH (1-34) amide ( 13 ). The LTH 13 - "cold" propionylated PTH (1-34) amide was previously synthesized after synthesis of Lys 13 (Dde) -PTH (1-34) amide, cleavage of the Dde protecting group and subsequent reaction with propionic anhydride Received resin.

Das Radioaktivitätsprofil der gesammelten HPLC-Fraktionen wurde durch 3H-Messung von Aliquoten im β-Counter bestimmt. Im HPLC-Chromatogramm und im Radioaktivitätsprofil ist bei den Fraktionen 19–23 ein Peak erkennbar, der 58.9 kBq an Radioaktivität enthielt und dem gewünschten radioaktiv markierten Peptid entspricht. (14) Es kann daher davon ausgegangen werden, dass es sich hierbei um 3H-Propionyl-Lys13-PTH(1–34)-amid handelt.The radioactivity profile of the collected HPLC fractions was determined by 3 H measurement of aliquots in the β counter. A peak can be seen in the HPLC chromatogram and in the radioactivity profile in fractions 19-23, which contained 58.9 kBq of radioactivity and corresponds to the desired radioactively labeled peptide. ( 14 ) It can therefore be assumed that this is 3 H-propionyl-Lys 13 -PTH (1-34) amide.

In einer kompetitiven Bindungsstudie am PTH1-Rezeptor konnte durch einen IC50-Wert von 3,3 nM bei einer Radioligandkonzentration von 1 nM ein nahezu identisches Verhalten gegenüber unmarkiertem PTH(1–34)-amid nachgewiesen werden (15). Die Durchführung der Bindungsassays erfolgte wie zuvor beschrieben.[5] Damit konnte gezeigt werden, dass das an Position 13 markierte PTH(1–34)-amid selektiv markiert wurde, bioaktiv ist und als Radioligand eingesetzt werden kann.In a competitive binding study on the PTH1 receptor, an IC 50 value of 3.3 nM at a radioligand concentration of 1 nM showed almost identical behavior towards unlabeled PTH (1-34) amide ( 15 ). The binding assays were carried out as previously described. [5] This showed that the PTH (1-34) amide marked at position 13 was selectively marked, is bioactive and can be used as a radioligand.

Ausführungsbeispiel 6: Darstellung von N-terminal Nvoc-geschütztem Lys4-hPPEmbodiment 6: Representation of N-terminal Nvoc-protected Lys 4 -hPP

Die humane Sequenz des pankreatischen Polypeptids (hPP) weist nur durch den N-Terminus eine Aminogruppe auf. Da PP wie NPY zur gleichen Peptidfamilie gehört, wird auch dem N-Terminus des PP eine besondere Bedeutung bei der Bindung an den Y4-Rezeptor zugesprochen. Beim Design eines Radioliganden sollte er deshalb unmodifiziert vorliegen. Aus diesem Grund wurde während der Peptidsynthese ein Lys-Rest in die nicht konservierte Position 4 eingeführt. Dort soll eine spätere radioaktive Markierung erfolgen.The human sequence of the pancreatic Polypeptide (hPP) has an amino group only through the N-terminus. Because PP just as NPY belongs to the same peptide family, so does the N-terminus of PP is of particular importance in binding to the Y4 receptor awarded. Therefore, when designing a radio ligand, it should present unmodified. For this reason, during the Peptide synthesis a Lys residue in the non-conserved position 4 introduced. There should be a later one radioactive labeling.

a) Synthese von Nα-Nvoc-geschütztem Lys4-hPP (Nvoc-hPP)a) Synthesis of N α -Nvoc-protected Lys 4 -hPP (Nvoc-hPP)

Nach der Synthese von Lys4-hPP (MW = 4180,9) wurde die N-terminale Aminogruppe des noch am Harz befindlichen Peptids durch die Nvoc-Gruppe neu geschützt. Nach Abspaltung, Aufarbeitung und Reinigung mittels präparativer HPLC lag ein homogenes Produkt mit einer Reinheit von >95% vor. (16) Das Vorhandensein der Nvoc-Gruppe im Peptid (MW = 4421,1) konnte durch die Absorption bei 350 nm im DAD-Spektrum und ESI-MS bestätigt werden: m/z = 738,5 [M+6H]6+ (berechnet: 737,9), 885,6 [M+5H]5+ (berechnet: 885,2), 1106,3 [M+4H]4+ (berechnet: 1106,3), 1474,0 [M+3H]3+ (berechnet: 1474,7) und 2212,4 [M+2H]2+ (berechnet: 2211,6). (17, 18) Durch nach folgende Figuren wird die Erfindung und deren Ausführungsbeispiele näher erläutert, dabei zeigen:After the synthesis of Lys 4 -hPP (MW = 4180.9), the N-terminal amino group of the peptide still attached to the resin was newly protected by the Nvoc group. After splitting off, working up and cleaning by means of preparative HPLC, a homogeneous product with a purity of> 95% was present. ( 16 ) The presence of the Nvoc group in the peptide (MW = 4421.1) could be confirmed by the absorption at 350 nm in the DAD spectrum and ESI-MS: m / z = 738.5 [M + 6H] 6 + (calculated : 737.9), 885.6 [M + 5H] 5+ (calculated: 885.2), 1106.3 [M + 4H] 4 + (calculated: 1106.3), 1474.0 [M + 3H] 3+ (calculated: 1474.7) and 2212.4 [M + 2H] 2+ (calculated: 2211.6). ( 17 . 18 The invention and its exemplary embodiments are explained in more detail by means of the following figures, which show:

1: Schematische Darstellung der Synthese von Nvoc-geschützten Peptiden mit einer freien Lys-Seitenkette 1 : Schematic representation of the synthesis of Nvoc-protected peptides with a free Lys side chain

2: Schematische Darstellung der Synthese von Nvoc-geschützten Peptiden mit freiem N-Terminus 2 : Schematic representation of the synthesis of Nvoc-protected peptides with a free N-terminus

3: Schematische Darstellung der selektiven radioaktiven Markierung einer Lys-Seitenkette eines Nvoc-geschützten Peptides und anschließende Nvoc-Abspaltung 3 : Schematic representation of the selective radioactive labeling of a Lys side chain of an Nvoc-protected peptide and subsequent Nvoc cleavage

4: HPLC-Chromatogramm von N-terminal Nvoc-geschütztem NPY (220 nm; Rt = 21,3 min; Reinheit >99%) 4 : HPLC chromatogram of N-terminal Nvoc-protected NPY (220 nm; R t = 21.3 min; purity> 99%)

5: DAD-Spektrum des HPLC-Chromatogramms von N-terminal Nvoc-geschütztem NPY aus 4. Im unteren Teil ist das DAD-Spektrum von 200–400 nm gezeigt, im oberen Teil ist die Absorption der Peptidbindungen bei 220 nm (obere Linie) und die Absorption Nvoc-Gruppe bei 350 nm (untere Linie) dargestellt. 5 : DAD spectrum of the HPLC chromatogram from N-terminal Nvoc-protected NPY 4 , The lower part shows the DAD spectrum from 200–400 nm, the upper part shows the absorption of the peptide bonds at 220 nm (upper line) and the absorption of the Nvoc group at 350 nm (lower line).

6: ESI-MS von N-terminal Nvoc-geschütztem NPY. 6 : ESI-MS of N-terminal Nvoc-protected NPY.

7: HPLC-Chromatogramm des 3H-Markierungsansatzes von Nvoc-NPY nach UV-Bestrahlung. Der Peak mit der Retentionszeit von 30,3 min entspricht nach der Nvoc-Abspaltung wieder unmarkiertem NPY und der Peak bei 32,7 min entspricht 3H-Propionyl-Lys4-NPY. 7 : HPLC chromatogram of the 3 H labeling approach of Nvoc-NPY after UV irradiation. The peak with the retention time of 30.3 min corresponds to unlabelled NPY after the Nvoc cleavage and the peak at 32.7 min corresponds to 3 H-propionyl-Lys 4 -NPY.

8: Radioaktivitätsprofil der nach Markierung, Bestrahlung und HPLC von Nvoc-NPY erhaltenen Fraktionen (Fraktionen 20–40; Totvolumen vom Detektor bis zum Fraktionssammler ca. 1 min). 8th : Radioactivity profile of those obtained after labeling, irradiation and HPLC from Nvoc-NPY Fractions (fractions 20–40; dead volume from detector to fraction collector approx. 1 min).

9: Bindungskurven des nach der Nvoc-Strategie erhaltenen 3H-Propionyl-Lys4-NPY mit unmarkiertem NPY als Kompetitor. Dargestellt sind die Verdrängungskurven an A) Y1-Rezeptor, B) Y2-Rezeptor und C) Y5-Rezeptor. Die bei einer Radioligandkonzentration von 1 nM erhaltenen IC50-Werte befinden sich im Bereich von 1 bis 5 nM und verweisen somit wie das kommerziell erhältliche 3H-NPY auf ein nahezu identisches Bindungsverhalten von Radioligand und Kompetitor. 9 : Binding curves of the 3 H-propionyl-Lys 4 -NPY obtained according to the Nvoc strategy with unlabelled NPY as competitor. The displacement curves at A) Y1 receptor, B) Y2 receptor and C) Y5 receptor are shown. The IC 50 values obtained at a radioligand concentration of 1 nM are in the range from 1 to 5 nM and thus, like the commercially available 3 H-NPY, refer to an almost identical binding behavior of the radioligand and competitor.

10: HPLC-Chromatogramm (220 nm) von N-terminal und Lys26,27 Nvoc-geschütztem PTH(1–34)-amid. (Rt = 23,8 min, Reinheit >95%) 10 : HPLC chromatogram (220 nm) of N-terminal and Lys 26.27 Nvoc-protected PTH (1-34) amide. (R t = 23.8 min, purity> 95%)

11: DAD-Spektrum des HPLC-Chromatogramms von N-terminal und Lys26,27 Nvoc-geschütztem PTH(1–34)-amid aus 10. Im unteren Teil ist das DAD-Spektrum von 200–400 nm gezeigt, im oberen Teil ist die Absorption der Peptidbindungen bei 220 nm (obere Linie) und die Absorption der Nvoc-Gruppe bei 350 nm (untere Linie) dargestellt. Durch das Vorhandensein von drei Nvoc-Gruppen im Molekül ergibt sich für diese Gruppe hier bei gleichen Konzentrationen eine stärkere Absorption gegenüber 5. 11 : DAD spectrum of the HPLC chromatogram of N-terminal and Lys 26.27 Nvoc-protected PTH (1-34) amide 10 , The lower part shows the DAD spectrum of 200–400 nm, the upper part shows the absorption of the peptide bonds at 220 nm (upper line) and the absorption of the Nvoc group at 350 nm (lower line). The presence of three Nvoc groups in the molecule results in a stronger absorption compared to this group at the same concentrations 5 ,

12: ESI-MS von N-terminal und Lys26,27 Nvoc-geschütztem PTH(1–34)-amid. 12 : ESI-MS from N-terminal and Lys 26.27 Nvoc-protected PTH (1-34) amide.

13: HPLC-Chromatogramm des 3H-Markierungsansatzes von Nvoc-PTH(1–34)-amid nach UV-Bestrahlung. Der Peak bei 17,2 min entspricht nach der Nvoc-Abspaltung aufgrund seiner Retentionszeit wieder dem unmarkierten PTH(1–34)-amid und der Peak bei 19,8 min 3H-Propionyl-Lys13-PTH(1–34)-amid. 13 : HPLC chromatogram of the 3 H labeling approach of Nvoc-PTH (1-34) amide after UV irradiation. The peak at 17.2 min corresponds to the unlabeled PTH (1-34) amide after the Nvoc elimination due to its retention time and the peak at 19.8 min corresponds to 3 H-propionyl-Lys 13 -PTH (1-34) - amide.

14: Radioaktivitätsprofil der nach Markierung, Bestrahlung und HPLC von Nvoc-PTH(1–34)-amid erhaltenen Fraktionen (Fraktionen 10–27; Totvolumen vom Detektor bis zum Fraktionssammler ca. 1 min). 14 : Radioactivity profile of the fractions obtained after labeling, irradiation and HPLC of Nvoc-PTH (1-34) amide (fractions 10-27; dead volume from the detector to the fraction collector approx. 1 min).

15: Bindungskurve des nach der Nvoc-Strategie erhaltenen 3H-Propionyl-Lys13-PTH(1-34)-amid am PTH1-Rezeptor mit unmarkiertem PTH(1–34)-amid als Kompetitor. Der bei einer Radioligandkonzentration von 1 nM erhaltene IC50-Wert von 3.3 nM weist auf ein nahezu identisches Bindungsverhalten von Radioligand und Kompetitor hin. 15 : Binding curve of the 3 H-propionyl-Lys 13 -PTH (1-34) amide obtained according to the Nvoc strategy on the PTH1 receptor with unlabeled PTH (1-34) amide as competitor. The IC 50 value of 3.3 nM obtained at a radioligand concentration of 1 nM indicates an almost identical binding behavior of the radioligand and competitor.

16: HPLC-Chromatogramm (220 nm) von N-terminal Nvoc-geschütztem Lys4-hPP. (Rt = 24,5 min, Reinheit >95%) 16 : HPLC chromatogram (220 nm) of N-terminal Nvoc-protected Lys 4 -hPP. (R t = 24.5 min, purity> 95%)

17: DAD-Spektrum des HPLC-Chromatogramms von N-terminal Nvoc-geschütztem Lys4-hPP aus 16. Im unteren Teil ist das DAD-Spektrum von 200–400 nm gezeigt, im oberen Teil ist die Absorption der Peptidbindungen bei 220 nm (obere Linie) und die Absorption der Nvoc-Gruppe bei 350 nm (untere Linie) dargestellt. 17 : DAD spectrum of the HPLC chromatogram of N-terminal Nvoc-protected Lys 4 -hPP 16 , The lower part shows the DAD spectrum of 200–400 nm, the upper part shows the absorption of the peptide bonds at 220 nm (upper line) and the absorption of the Nvoc group at 350 nm (lower line).

18: ESI-MS von Nα-Nvoc-Lys4-hPP. 18 : ESI-MS from N α -Nvoc-Lys 4 -hPP.

Literaturverzeichnis:Bibliography:

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AbkürzungsverzeichnisList of abbreviations

Im Text und in den Figuren werden folgende Abkürzungen verwendet:

2-Cl-Z-
2-Chlorobenzyloxycarbonyl
ACN
Acetonitril
Boc-
tert.Butoxycarbonyl-
Bzl
Benzyl-
DAD
Dioden-Array-Detektor
DCM
Dichlormethan
Dde-
1-(4,4-Dimethyl-2,6-dioxocyclohex-1-ylidene)ethyl-
DIC
N,N-Di-isopropyl-carbo-di-imid
DIPEA
N,N-Di-isopropyl-ethyl-amin
DMF
N,N-Dimethylformamid
ESI-MS
Elektrospray-Ionisation Massenspektrometrie
Fmoc-
(9-Fluoro-enyl)methoxycarbonyl-
geb
gebunden
3H
Tritium
HF
Fluorwasserstoff Flusssäure
HOBt
1-Hydroxy-benzotriazol
HPLC
High Performance Liquid Chromatography
ivDde-
1-(4,4-dimethyl-2,6-dioxocyclohex-1-yliden)-3-methylbutyl-
K
Lysin
Bq
Becquerel
m
Masse
Mmt
4-Methoxytrityl-
Mtt
4-Methyltrityl-
NHS
N-Hydroxysuccinimid
Nα
Stickstoff der α-Aminogruppe
Nε
Stickstoff der ε-Aminogruppe (z. B. in Lysin)
NPY
Neuropeptid Y
Nvoc
Nitroveratryloxycarbonyl
P
Prolin
PP
pankreatisches Polypeptid
PTH
Para-Thyroid-Hormon
S
Serin
SG
Schutzgruppe
T
polymerer Träger
TIS
Triisopropylsilan
tBu
tert.-Butyl
TFA
Trifluoressigsäure (Trifluoro-acetic acid)
Tfa
Trifluoracetyl
UV
Ultraviolett
X
beliebige Aminosäure
Y
Tyrosin
Z-
Benzyloxycarbonyl.
The following abbreviations are used in the text and in the figures:
2-Cl-Z
2-chlorobenzyloxycarbonyl
ACN
acetonitrile
Boc
tert.butoxycarbonyl
Bzl
benzyl
DAD
Diode array detector
DCM
dichloromethane
Dde
ethyl 1- (4,4-dimethyl-2,6-dioxocyclohex-1-ylidene)
DIC
N, N-di-isopropyl-carbo-di-imide
DIPEA
N, N-di-isopropyl-ethyl-amine
DMF
N, N-dimethylformamide
ESI-MS
Electrospray ionization mass spectrometry
Fmoc-
(9-fluoro-enyl) methoxycarbonyl-
give
bound
3 H
tritium
HF
Hydrogen fluoride hydrofluoric acid
HOBt
1-hydroxy-benzotriazole
HPLC
High performance liquid chromatography
ivDde-
1- (4,4-dimethyl-2,6-dioxocyclohex-1-ylidene) -3-methylbutyl
K
lysine
bq
Becquerel
m
Dimensions
mmt
4-methoxytrityl
mtt
4-Methyltrityl-
NHS
N-hydroxysuccinimide
N α
Nitrogen of the α-amino group
N ε
Nitrogen of the ε-amino group (e.g. in lysine)
NPY
Neuropeptide Y
Nvoc
nitroveratryloxycarbonyl
P
proline
PP
pancreatic polypeptide
PTH
Para-thyroid hormone
S
serine
SG
protecting group
T
polymeric carrier
TIS
triisopropylsilane
Bu
tert-butyl
TFA
Trifluoroacetic acid
Tfa
trifluoroacetyl
UV
Ultraviolet
X
any amino acid
Y
tyrosine
Z-
Benzyloxycarbonyl.

Die verwendeten Drei- und Einbuchstaben-Codes der Aminosäuren entsprechen den Vorschlägen der IUPAC-IUB-Kommission für biochemische Nomenklatur.The three and one letter codes used of amino acids correspond to the suggestions the IUPAC-IUB Commission for biochemical nomenclature.

Claims (12)

Verfahren zur selektiven Markierung von Aminogruppen in Peptiden, wobei ein Peptid durch chemische Festphasen-Peptidsynthese aus Aminosäurenbausteinen an einem Trägermaterial aufgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, dass a.) bei der Peptidsynthese, an mindestens einer zu markierenden Position ein Aminosäurebaustein eingebaut wird, der eine Aminogruppe trägt, die durch eine Gruppe geschützt ist, die sich funktionell von den Schutzgruppen an den nicht zu markierenden Aminogruppen unterscheidet, b.) im Anschluss an die Peptidsynthese die Schutzgruppe an der zu markierenden Position selektiv entfernt und das Peptid vom Trägermaterial gelöst, c.) in das so erhaltene selektiv-entschützte Peptid in Lösung an der zu markierenden Position über aminoreaktive Substanzen eine Markierung eingeführt wird, d.) anschließend die Schutzgruppen an den nicht zu markierenden Aminogruppen abgespalten werden und das so erhaltene selektiv markierte Peptid in bekannter Weise gereinigt wird.Method for the selective labeling of amino groups in peptides, wherein a peptide is built up by chemical solid-phase peptide synthesis from amino acid building blocks on a carrier material, characterized in that a.) In the peptide synthesis, an amino acid building block is incorporated in at least one position to be labeled , which is an amino group which is protected by a group which differs functionally from the protective groups on the amino groups not to be labeled, b.) after the peptide synthesis, selectively removes the protective group at the position to be labeled and the peptide is detached from the support material, c.) a mark is introduced into the selectively deprotected peptide thus obtained in solution at the position to be marked via amino-reactive substances, d.) the protective groups on the amino groups not to be marked are subsequently cleaved off and the selectively marked peptide thus obtained is purified in a known manner. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass bei der Peptidsynthese die nicht zu markierenden Aminogruppen, photolabile Schutzgruppen tragen.A method according to claim 1, characterized in that at the peptide synthesis, the amino groups not to be labeled, photolabile Wear protective groups. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Peptidsynthese die nicht zu markierenden Aminogruppen, zunächst hydrazinlabile Schutzgruppen oder Schutzgruppen tragen, die mit einer verdünnten Säure, wie 1 Vol.% Trifluoressigsäure (TFA) in Dichlormethan (DCM), abspaltbar sind.A method according to claim 1, characterized in that at the peptide synthesis, the amino groups not to be labeled, initially hydrazine-labile Protecting groups or protecting groups with a dilute acid, such as 1 vol.% Trifluoroacetic acid (TFA) in dichloromethane (DCM), can be split off. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgruppen aller nicht zu markierenden Aminogruppen im Anschluss an die Peptidsynthese und vor dem Ablösen des Peptids vom Trägermaterial selektiv entfernt werden und die nicht zu markierenden Aminogruppen mit photolabilen Schutzgruppen neu geschützt werden und das Peptid anschließend vom festen Trägermaterial abgelöst wird.A method according to claim 3, characterized in that the Protective groups of all amino groups not to be labeled subsequently selectively to peptide synthesis and before detaching the peptide from the support material are removed and the non-labeled amino groups with photolabile Protection groups newly protected and then the peptide of the solid carrier material superseded becomes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Peptidsynthese eingesetzten Aminosäurebausteine an den nicht zu markierenden Aminogruppen, basen-labile Schutzgruppen, vorzugsweise 9-Fluoro-enyl)methoxycarbonyl-(Fmoc)-Gruppen, tragen, nach dem Einbau jedes nicht zu markierenden Aminosäurebausteins, die basenlabile Schutzgruppe abgespalten wird und die nicht zu markierende Aminogruppe mit photolabilen Schutzgruppen neu geschützt wird.A method according to claim 1, characterized in that the The amino acid building blocks used in the peptide synthesis do not adhere to the labeling amino groups, base-labile protecting groups, preferably 9-Fluoro-enyl) methoxycarbonyl (Fmoc) groups, wear after installation any amino acid building block that is not to be labeled, the base-labile Protective group is split off and the amino group not to be labeled is newly protected with photolabile protective groups. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Synthese die zu markierenden Aminogruppen Schutzgruppen, vorzugsweise tert.Butoxycarbonyl-(Boc)-Gruppen, tragen, die nicht mit verdünnten Säuren, wie 1 Vol.% TFA in DCM, aber bei hohen Säurekonzentrationen, wie über 50 Vol% TFA in DCM, abspaltbar sind.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that that during the synthesis the amino groups to be labeled are protective groups, preferably tert-butoxycarbonyl (Boc) groups, which do not with diluted acids, like 1 vol.% TFA in DCM, but at high acid concentrations, like over 50 vol.% TFA in DCM, can be split off. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die photolabilen Schutzgruppen vom ortho-Nitrobenzyltyp, vorzugsweise Nitroveratryloxycarbonyl-(Nvoc)-Gruppen, sind.Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that that the photolabile protecting groups of the ortho-nitrobenzyl type, preferably Nitroveratryloxycarbonyl (Nvoc) groups. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrazinlabilen Schutzgruppen Dioxocyclohexyliden-Verbindungen, vorzugsweise 1-(4,4-Dimethyl-2,6-dioxocyclohex-1-yliden)ethyl- (Dde) oder 1-(4,4-dimethyl-2,6-dioxocyclohex-1-yliden)-3-methylbutyl- (ivDde) Gruppen, sind.A method according to claim 3, characterized in that the hydrazine-labile protective groups, dioxocyclohexylidene compounds, preferably 1- (4,4-dimethyl-2,6-dioxocyclohex-1-ylidene) ethyl- (Dde) or 1- (4,4-dimethyl-2,6-dioxocyclohex-1-ylidene) -3-methylbutyl- (ivDde) groups. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einer verdünnten Säure abspaltbaren Schutzgruppen Tritylverbindungen, vorzugsweise 4-Methoxytrityl-(Mmt) oder 4-Methyltrityl-(Mtt) Gruppen, sind.A method according to claim 3, characterized in that the with a diluted one Removable acid Protecting groups trityl compounds, preferably 4-methoxytrityl- (Mmt) or 4-methyltrityl (Mtt) groups. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung ein radioaktives Isotop ist. 1'1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als aminoreaktive Substanzen N-Hydroxysuccinimid-(NHS)-Ester verwendet werden.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the label is a radioactive isotope. 1'1. method according to one of the claims 1 to 10, characterized in that as amino-reactive substances N-hydroxysuccinimide (NHS) esters can be used. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Markierung ein radioaktiver NHS-Ester, vorzugsweise N-Succinimlidyl-[2,3-3H]-propionat, verwendet wird.A method according to claim 11, characterized in that a radioactive NHS ester, preferably N-succinimlidyl- [2,3- 3 H] propionate, is used for labeling. Verwendung von Peptiden, in denen alle nicht zu markierenden Aminogruppen durch Schutzgruppen, vorzugsweise photolabile Schutzgruppen, geschützt sind und mindestens eine zu markierende Aminogruppe ungeschützt vorliegt, zur Herstellung eines selektiv radioaktiv markierten Peptides.Use of peptides in which all amino groups that are not to be labeled are protected by protective groups, preferably photolabile protective groups, and at least one amino group to be labeled unprotected, for the production of a selectively radioactively labeled peptide.
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