RU2717689C2 - Peptide substrates of cysteine peptides of family of papain - Google Patents

Peptide substrates of cysteine peptides of family of papain Download PDF

Info

Publication number
RU2717689C2
RU2717689C2 RU2018110163A RU2018110163A RU2717689C2 RU 2717689 C2 RU2717689 C2 RU 2717689C2 RU 2018110163 A RU2018110163 A RU 2018110163A RU 2018110163 A RU2018110163 A RU 2018110163A RU 2717689 C2 RU2717689 C2 RU 2717689C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
peptidases
substrates
phe
glp
cysteine
Prior art date
Application number
RU2018110163A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018110163A (en
RU2018110163A3 (en
Inventor
Ирина Юрьевна Филиппова
Елена Николаевна Элпидина
Николай Иванович Соколенко
Анна Олеговна Лобанова
Елена Александровна Дворякова
Валерия Феликсовна Терещенкова
Яков Ефимович Дунаевский
Михаил Андреевич Белозерский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority to RU2018110163A priority Critical patent/RU2717689C2/en
Priority to PCT/RU2019/050031 priority patent/WO2019182483A1/en
Publication of RU2018110163A publication Critical patent/RU2018110163A/en
Publication of RU2018110163A3 publication Critical patent/RU2018110163A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2717689C2 publication Critical patent/RU2717689C2/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/04Peptides having up to 20 amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • A61K38/05Dipeptides
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/04Peptides having up to 20 amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • A61K38/06Tripeptides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K5/00Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/06Dipeptides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K5/00Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/06Dipeptides
    • C07K5/06139Dipeptides with the first amino acid being heterocyclic
    • C07K5/06173Dipeptides with the first amino acid being heterocyclic and Glp-amino acid; Derivatives thereof
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/55Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of bioorganic chemistry and relates to new substrates for determination of enzymatic activity of peptidases. Disclosed is a peptide substrate of cysteine peptides of the family of papain, which is a compound of general formula (I) A-Xaa-Gln-B, where A is an N-protective group which is Glp, Xaa is an amino acid Phe, B is a marker fluorogenic group which is 7-amido-4-methylkumaride (AMS) or 4-nitroanilide (pNA).
EFFECT: peptide substrate is used to create test systems for detecting peptidases, which is carried out in solution, in gel after electrophoresis in native conditions, in systems in vivo.
2 cl, 1 dwg, 2 tbl, 9 ex

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области биоорганической и биомедицинской химии, биохимии, энзимологии, цитологии и касается новых субстратов для определения ферментативной активности пептидаз, их получения, применения в качестве высокоспецифичных и селективных хромогенных и флуорогенных субстратов для цистеиновых пептидаз семейства папаина (в присутствии ферментов других кланов), применения для специфического тестирования катепсина L в природных смесях различных катепсинов, применения для селективного тестирования активности катепсина L с использованием флуорогенных соединений в системах in vivo, применения при создании тест-систем и тестировании активности цистеиновых пептидаз семейства С1 непосредственно в геле, применения для поиска глутаминспецифичных пептидаз, обладающих способностью расщеплять глиадины и их токсические пептид..The invention relates to the field of bioorganic and biomedical chemistry, biochemistry, enzymology, cytology, and relates to new substrates for determining the enzymatic activity of peptidases, their preparation, use as highly specific and selective chromogenic and fluorogenic substrates for cysteine peptidases of the papain family (in the presence of enzymes of other clans), applications for specific testing of cathepsin L in natural mixtures of various cathepsins; applications for selective testing of cathepsin L activity using fluorogenic compounds in in vivo systems, use in the development of test systems and testing the activity of cysteine peptidases C1 family directly in the gel, use for the search glutaminspetsifichnyh peptidases having an ability to cleave the gliadins, and their toxic peptide ..

Область техникиTechnical field

Пептидазы (протеазы) играют ключевую роль во всех метаболических процессах. Ферментативная активность пептидаз определяется с помощью различных субстратов. Наиболее удобными и эффективными среди них являются пептидные субстраты, высокоспецифичные и селективные к определенной группе ферментов.Peptidases (proteases) play a key role in all metabolic processes. The enzymatic activity of peptidases is determined using various substrates. The most convenient and effective among them are peptide substrates that are highly specific and selective for a specific group of enzymes.

Цистеиновые пептидазы составляют один из основных классов протеолитических ферментов и характеризуются присутствием остатка Cys в активном центре. Большинство цистеиновых пептидаз, известных на данный момент, принадлежат к семейству С1, также называемому семейством папаина (N.D. Rawlings, A.J. Barrett, Introduction: The Clans and Families of Cysteine Peptidases, in: N.D. Rawlings, G.S. Salvesen (Eds.), Handbook of Proteolytic Enzymes, Third edition, Academic Press, London, 2013, v. 2, pp.1743-1776). Цистеиновые пептидазы семейства C1 были найдены в вирусах (G.N. Rudenskaya, D.V. Pupov, Cysteine proteinases of microorganisms and viruses, Biochemistry (Mosc). 73 (2008) 1-13), бактериях (J. Potempa, R. Pike, J. Travis, The multiple forms of trypsin-like activity present in various strains of Porphyromonas gingivalis are due to the presence of either Arg-gingipain or Lys-gingipain, J. Infect. Immunol. 63 (1995) 1176-1182), простейших (С.Serveau, G. Lalmanach, M.A. Juliano, J. Scharfstein, L. Juliano, F. Gauthier, Investigation of the substrate specificity of cruzipain, the major cysteine proteinase of Trypanosoma cruzi, through the use of cystatin-derived substrates and inhibitors, Biochem. J. 313 (1996) 951-956; J. Cazzulo, V Stoka, V. Turk, The major cysteine proteinase of Trypanosoma cruzi: a valid target for chemotherapy of Chagas disease, Curr Pharm Des. 7 (2001) 1143-1156; D.C. Greenbaum, A. Baruch, M. Grainger, Z. Bozdech, K.F. Medziharadszky, J. Engel, J. DeRisi, A.A. Holder, M. Bogyo, A role for the protease falcipain 1 in host cell invasion by the human malaria parasite, Science 298 (2002) 2002-2006; M. Sajid, J.H. McKerrow, Cysteine proteases of parasitic organisms, Mol. Biochem. Parasitol. 120 (2002) 1-21; Y.A. Sabnis, P.V. Desai, P.J. Rosenthal, M.A. Avery, Probing the structure of falcipain-3, a cysteine protease from Plasmodium falciparum: Comparative protein modeling and docking studies, Protein Science 12 (2003) 501-509; C.R. Caffrey, A.P. Lima, D. Steverding, Cysteine peptidases of kinetoplastid parasites, Adv Exp Med Biol. 712 (2011) 84-99; Z. Z. Dou, V.B. Carruthers, Cathepsin proteases in Toxoplasma gondii, Adv. Exp.Med. Biol. 712 (2011) 49-61), растениях (H H.-H. Otto, T. Schirmeister, Cysteine proteases and their inhibitors, Chem. Rev. 97 (1997) 133-171; D.F. Gruis, D.A. Selinger, J.M. Curran, R. Jung, Redundant proteolytic mechanisms process seed storage proteins in the absence of seed-type members of the vacuolar processing enzyme family of cysteine proteases, Plant Cell. 14 (2002) 2863-2882; V.K. Dubey, M.V. Jagannadham, Procerain, a stable cysteine protease from the latex of Calotropis procera, Phytochemistry 62 (2003) 1057-1071) и позвоночных животных (M. Yamashita & S. Konagaya, High activities of cathepsins B, D, H and L in the white muscle of chum salmon in spawning migration, Comp. Biochem. Physiol. 95B, (1990) 149-152, H.-H. Otto, T. Schirmeister, Cysteine proteases and their inhibitors, Chem. Rev. 97 (1997) 133-171; T. S. Uinuk-Ool, N. Takezaki, N. Kuroda, F. Figueroa, A. Sato, I. E. Samonte, W. E. Mayer, J. Klein, Phylogeny of Antigen-Processing Enzymes: Cathepsins of a Cephalochordate, an Agnathan and a Bony Fish, Scand. J. Immunol. 58 (2003) 436-448; M. Fabra &

Figure 00000001
Ovarian cysteine proteinases in the teleost Fundulus heteroclitus: Molecular cloning and gene expression during vitellogenesis and oocyte maturation, Mol. Reproduct. Development, 67 (2004) 282-294;
Figure 00000002
C. Delbarre-Ladrat, M. Lamballerie-Anton, V. Verrez-Bagnis, Calpain and cathepsin activities in post mortem fish and meat muscles, Food Chemistry 101 (2007) 1474-1479; S. Subramanian, S. MacKinnona, N. Rossa, A comparative study on innate immune parameters in the epidermal mucus of various fish species, Comp. Biochem. Physiol. 148B (2007) 256-263; O. Vasiljeva, T. Reinheckel, C. Peters, D. Turk, V. Turk, B. Turk. Emerging roles of cysteine cathepsins in disease and their potential as drug targets. Curr. Pharm.Design, 13 (2007) 385-401; V. Turk, V. Stroka, O. Vasiljeva. M. Renko, T. Sun, B. Turk, D. Turk, Cysteine cathepsins: from structure, function and regulation to new frontiers, Biochim. Biophys. Acta (BBA)-Proteins and Proteomics 1824 (2012) 68-88). В настоящее время серьезная роль отводится пищеварительным цистеиновым пептидазам насекомых, в том числе и таких опасных вредителей, как колорадский жук, большой и малый мучные хрущаки, тараканы и т.д. (Р.Т. Cristofoletti, A.F. Ribeiro, W.R. Terra, The cathepsin L-like proteinases from the midgut of Tenebrio molitor larvae: sequence, properties, immunocytochemical localization and function. Insect Biochem. Mol. Biol. 35 (2005) 883-901; K. Gruden, A.G. Kuipers, G. Guncar, N. Slapar, B. Strukelj, M.A. Jongsma, Molecular basis of Colorado potato beetle adaptation to potato plant defence at the level of digestive cysteine proteinases, Insect Biochem. Mol. Biol. 34 (2004) 365-375; K.S. Vinokurov, E.N. Elpidina, B. Oppert, S. Prabhakar, D.P. Zhuzhikov, Y.E. Dunaevsky, M.A. Belozersky, Fractionation of digestive proteinases from Tenebrio molitor (Coleoptera: Tenebrionidae) larvae and role in protein digestion, Comp. Biochem. Physiol. 145B (2006) 138-146; K.S. Vinokurov, E.N. Elpidina, D.P. Zhuzhikov, B. Oppert, D. Kodrik, F. Sehnal, Digestive proteolysis organization in two closely related Tenebrionid beetles: red flour beetle (Tribolium castaneum) and confused flour beetle (Tribolium confusum), Arch. Insect Biochem. Physiol. 70 (2009) 254-279).Cysteine peptidases constitute one of the main classes of proteolytic enzymes and are characterized by the presence of a Cys residue in the active center. Most cysteine peptidases currently known belong to the C1 family, also called the papain family (ND Rawlings, AJ Barrett, Introduction: The Clans and Families of Cysteine Peptidases, in: ND Rawlings, GS Salvesen (Eds.), Handbook of Proteolytic Enzymes, Third edition, Academic Press, London, 2013, v. 2, pp. 1743-1776). Cysteine peptidases of the C1 family were found in viruses (GN Rudenskaya, DV Pupov, Cysteine proteinases of microorganisms and viruses, Biochemistry (Mosc). 73 (2008) 1-13), bacteria (J. Potempa, R. Pike, J. Travis, The multiple forms of trypsin-like activity present in various strains of Porphyromonas gingivalis are due to the presence of either Arg-gingipain or Lys-gingipain, J. Infect. Immunol. 63 (1995) 1176-1182), protozoa (C. Serveau , G. Lalmanach, MA Juliano, J. Scharfstein, L. Juliano, F. Gauthier, Investigation of the substrate specificity of cruzipain, the major cysteine proteinase of Trypanosoma cruzi, through the use of cystatin-derived substrates and inhibitors, Biochem. J 313 (1996) 951-956; J. Cazzulo, V Stoka, V. Turk, The major cysteine proteinase of Trypanosoma cruzi: a valid target for chemotherapy of Chagas disease, Curr Pharm Des. 7 (2001) 1143-1156; DC Greenbaum, A. Baruch, M. Grainger, Z. Bozd ech, KF Medziharadszky, J. Engel, J. DeRisi, AA Holder, M. Bogyo, A role for the protease falcipain 1 in host cell invasion by the human malaria parasite, Science 298 (2002) 2002-2006; M. Sajid, JH McKerrow, Cysteine proteases of parasitic organisms, Mol. Biochem. Parasitol. 120 (2002) 1-21; YA Sabnis, PV Desai, PJ Rosenthal, MA Avery, Probing the structure of falcipain-3, a cysteine protease from Plasmodium falciparum: Comparative protein modeling and docking studies, Protein Science 12 (2003) 501-509; CR Caffrey, AP Lima, D. Steverding, Cysteine peptidases of kinetoplastid parasites, Adv Exp Med Biol. 712 (2011) 84-99; ZZ Dou, VB Carruthers, Cathepsin proteases in Toxoplasma gondii, Adv. Exp.Med. Biol. 712 (2011) 49-61), plants (H H.-H. Otto, T. Schirmeister, Cysteine proteases and their inhibitors, Chem. Rev. 97 (1997) 133-171; DF Gruis, DA Selinger, JM Curran, R. Jung, Redundant proteolytic mechanisms process seed storage proteins in the absence of seed-type members of the vacuolar processing enzyme family of cysteine proteases, Plant Cell. 14 (2002) 2863-2882; VK Dubey, MV Jagannadham, Procerain, a stable cysteine protease from the latex of Calotropis procera, Phytochemistry 62 (2003) 1057-1071) and vertebrates (M. Yamashita & S. Konagaya, High activities of cathepsins B, D, H and L in the white muscle of chum salmon in spawning migration, Comp. Biochem. Physiol. 95B, (1990) 149-152, H.-H. Otto, T. Schirmeister, Cysteine proteases and their inhibitors, Chem. Rev. 97 (1997) 133-171; TS Uinuk-Ool , N. Takezaki, N. Kuroda, F. Figueroa, A. Sato, IE Samonte, WE Mayer, J. Klein, Phylogeny of Antigen-Processing Enzymes: Cathepsins of a Cephalochordat e, an Agnathan and a Bony Fish, Scand. J. Immunol. 58 (2003) 436-448; M. Fabra &
Figure 00000001
Ovarian cysteine proteinases in the teleost Fundulus heteroclitus: Molecular cloning and gene expression during vitellogenesis and oocyte maturation, Mol. Reproduct. Development, 67 (2004) 282-294;
Figure 00000002
C. Delbarre-Ladrat, M. Lamballerie-Anton, V. Verrez-Bagnis, Calpain and cathepsin activities in post mortem fish and meat muscles, Food Chemistry 101 (2007) 1474-1479; S. Subramanian, S. MacKinnona, N. Rossa, A comparative study on innate immune parameters in the epidermal mucus of various fish species, Comp. Biochem. Physiol. 148B (2007) 256-263; O. Vasiljeva, T. Reinheckel, C. Peters, D. Turk, V. Turk, B. Turk. Emerging roles of cysteine cathepsins in disease and their potential as drug targets. Curr. Pharm.Design, 13 (2007) 385-401; V. Turk, V. Stroka, O. Vasiljeva. M. Renko, T. Sun, B. Turk, D. Turk, Cysteine cathepsins: from structure, function and regulation to new frontiers, Biochim. Biophys. Acta (BBA) -Proteins and Proteomics 1824 (2012) 68-88). At present, insect digestive cysteine peptidases play a serious role, including such dangerous pests as the Colorado potato beetle, large and small flour flies, cockroaches, etc. (R.T. Cristofoletti, AF Ribeiro, WR Terra, The cathepsin L-like proteinases from the midgut of Tenebrio molitor larvae: sequence, properties, immunocytochemical localization and function. Insect Biochem. Mol. Biol. 35 (2005) 883-901 ; K. Gruden, AG Kuipers, G. Guncar, N. Slapar, B. Strukelj, MA Jongsma, Molecular basis of Colorado potato beetle adaptation to potato plant defense at the level of digestive cysteine proteinases, Insect Biochem. Mol. Biol. 34 (2004) 365-375; KS Vinokurov, EN Elpidina, B. Oppert, S. Prabhakar, DP Zhuzhikov, YE Dunaevsky, MA Belozersky, Fractionation of digestive proteinases from Tenebrio molitor (Coleoptera: Tenebrionidae) larvae and role in protein digestion, Comp Biochem. Physiol. 145B (2006) 138-146; KS Vinokurov, EN Elpidina, DP Zhuzhikov, B. Oppert, D. Kodrik, F. Sehnal, Digestive proteolysis organization in two closely related Tenebrionid beetles: red flour beetle (Tribolium castaneum ) and confused flour beetle (Tribolium confusum), Arch. Insect Bio chem. Physiol. 70 (2009) 254-279).

Наиболее обширную группу семейства С1 составляют цистеиновые пептидазы млекопитающих и человека, так называемые катепсины (D.P. Dickinson, Cysteine peptidases of mammals: their biological roles and potential effects in the oral cavity and other tissues in health and disease, Crit. Rev. Oral Biol. Med. 13 (2002) 238-275). По данным биоинформатического анализа генома, только у человека на сегодня известно 11 различных цистеиновых катепсинов В, С, F, Н, K, L, О, S, V(L2), X, W. Главной функцией цистеиновых катепсинов является неспецифическая лизосомальная деградация белков (N.D. Rawlings, A.J. Barrett, Introduction: The Clans and Families of Cysteine Peptidases, in: N.D. Rawlings, G.S. Salvesen (Eds.), Handbook of Proteolytic Enzymes, Third edition, Academic Press, London, 2013, v. 2, pp.1743-1776). Однако показано также их участие в более специфических процессах: регуляции клеточного цикла (V. Turk, V. Stroka, О. Vasiljeva. М. Renko, Т. Sun, В. Turk, D. Turk, Cysteine cathepsins: from structure, function and regulation to new frontiers, Biochim. Biophys. Acta (BBA)-Proteins and Proteomics 1824 (2012) 68-88), процессинге некоторых белков, ферментов и гормонов (Ueno Т., Linder S., Rice W.R., Johansson J., Weaver Т.Е. Processing of pulmonary surfactant protein В by napsin and cathepsin H, J. Biol. Chem. 279 (2004) 16178-16184), презентации антигенов (L.C. Hsing, A.Y. Rudensky. The lysosomal cysteine proteases in MHC class II antigen presentation, Immunol. Rev. 207 (2005) 229-241).The most extensive group of the C1 family is cysteine peptidases of mammals and humans, the so-called cathepsins (DP Dickinson, Cysteine peptidases of mammals: their biological roles and potential effects in the oral cavity and other tissues in health and disease, Crit. Rev. Oral Biol. Med . 13 (2002) 238-275). According to bioinformatics analysis of the genome, only 11 different cysteine cathepsins B, C, F, H, K, L, O, S, V (L2), X, W are known in humans today. The main function of cysteine cathepsins is non-specific lysosomal protein degradation (ND Rawlings, AJ Barrett, Introduction: The Clans and Families of Cysteine Peptidases, in: ND Rawlings, GS Salvesen (Eds.), Handbook of Proteolytic Enzymes, Third edition, Academic Press, London, 2013, v. 2, pp. 1743-1776). However, their participation in more specific processes has also been shown: regulation of the cell cycle (V. Turk, V. Stroka, O. Vasiljeva. M. Renko, T. Sun, B. Turk, D. Turk, Cysteine cathepsins: from structure, function and regulation to new frontiers, Biochim. Biophys. Acta (BBA) -Proteins and Proteomics 1824 (2012) 68-88), the processing of certain proteins, enzymes and hormones (Ueno T., Linder S., Rice WR, Johansson J., Weaver T.E. Processing of pulmonary surfactant protein B by napsin and cathepsin H, J. Biol. Chem. 279 (2004) 16178-16184), presentation of antigens (LC Hsing, AY Rudensky. The lysosomal cysteine proteases in MHC class II antigen presentation , Immunol. Rev. 207 (2005) 229-241).

Цистеиновым катепсинам принадлежит особая роль при развитии различных патологических процессов. Так, катепсины В и L участвуют в росте и распространении опухолей (N.D. Rawlings, A.J. Barrett, Introduction: The Clans and Families of Cysteine Peptidases, in: N.D. Rawlings, G.S. Salvesen (Eds.), Handbook of Proteolytic Enzymes, Third edition, Academic Press, London, 2013, v. 2, pp. 1743-1776). Отмечен повышенный уровень катепсина В при множественных травмах и септическом шоке, а также обнаружена секреция зрелых активных катепсинов В и L макрофагами в межклеточную среду при хронических воспалениях (S. Sever, М. Altintas, S. Nankoe,

Figure 00000003
D. Ko, С. Wei, J. Henderson, Е. del Re, L. Hsing, A. Erickson, C. Cohen, M. Kretzler, D. Kerjaschki, A. Rudensky, B. Nikolic, J. Reiser, Proteolytic processing of dynamin by cytoplasmic cathepsin L is a mechanism for proteinuric kidney disease. J. Clin. Invest. (2007) 117, 2095-104). Катепсины участвуют также в таких воспалительных заболеваниях как панкреатит (катепсин В), ревматоидный артрит и остеоартрит (катепсины В, K, L) (О. Vasiljeva, Т. Reinheckel, С. Peters, D. Turk, V. Turk, В. Turk. Emerging roles of cysteine cathepsins in disease and their potential as drug targets. Curr. Pharm.Design, 13 (2007) 385-401). Катепсины В и H являются возможными маркерами внутритканевых болезней легких (М. Kimura, K. Tani, J. Miyata. The significance of cathepsins, thrombin and aminopeptidase in diffuse interstitial lung diseases. J. Med. Invest. 52 (2005) 93-100). Показано, что катепсин L участвует в возникновении диабета (R. Maehr, J.D. Mintern, А.Е. Herman,
Figure 00000004
D. Mathis, С. Benoist, H.L. Ploegh, Cathepsin L is essential for onset of autoimmune diabetes in NOD mice. J. Clin. Invest. 115 (2005) 2934-2943). Есть данные, что катепсин В участвует в возникновении болезни Альцгеймера, вызывая апоптоз нейронов (Gan L., S. Ye, A. Chu, K. Anton S. Yi, V. Vincent, D. von Schack, D. Chin, J. Murray, S. Lohr, L. Patthy, M. Gonzalez-Zulueta, K. Nikolich, R. Urfer. Identification of cathepsin В as a mediator of neuronal death induced by Abeta-activated microglial cells using a functional genomics approach. J Biol Chem. 279 (2004) 565-572).Cysteine cathepsins have a special role in the development of various pathological processes. Thus, cathepsins B and L are involved in the growth and spread of tumors (ND Rawlings, AJ Barrett, Introduction: The Clans and Families of Cysteine Peptidases, in: ND Rawlings, GS Salvesen (Eds.), Handbook of Proteolytic Enzymes, Third edition, Academic Press, London, 2013, v. 2, pp. 1743-1776). An elevated level of cathepsin B was observed with multiple injuries and septic shock, and secretion of mature active cathepsins B and L by macrophages into the intercellular medium in chronic inflammation was detected (S. Sever, M. Altintas, S. Nankoe,
Figure 00000003
D. Ko, C. Wei, J. Henderson, E. del Re, L. Hsing, A. Erickson, C. Cohen, M. Kretzler, D. Kerjaschki, A. Rudensky, B. Nikolic, J. Reiser, Proteolytic processing of dynamin by cytoplasmic cathepsin L is a mechanism for proteinuric kidney disease. J. Clin. Invest. (2007) 117, 2095-104). Cathepsins are also involved in inflammatory diseases such as pancreatitis (cathepsin B), rheumatoid arthritis and osteoarthritis (cathepsins B, K, L) (O. Vasiljeva, T. Reinheckel, C. Peters, D. Turk, V. Turk, B. Turk Emerging roles of cysteine cathepsins in disease and their potential as drug targets. Curr. Pharm. Design, 13 (2007) 385-401). Cathepsins B and H are possible markers of interstitial lung diseases (M. Kimura, K. Tani, J. Miyata. The significance of cathepsins, thrombin and aminopeptidase in diffuse interstitial lung diseases. J. Med. Invest. 52 (2005) 93-100 ) Cathepsin L has been shown to be involved in the onset of diabetes (R. Maehr, JD Mintern, A.E. Herman,
Figure 00000004
D. Mathis, C. Benoist, HL Ploegh, Cathepsin L is essential for onset of autoimmune diabetes in NOD mice. J. Clin. Invest. 115 (2005) 2934-2943). There is evidence that cathepsin B is involved in the onset of Alzheimer's disease, causing apoptosis of neurons (Gan L., S. Ye, A. Chu, K. Anton S. Yi, V. Vincent, D. von Schack, D. Chin, J. Murray, S. Lohr, L. Patthy, M. Gonzalez-Zulueta, K. Nikolich, R. Urfer. Identification of cathepsin In as a mediator of neuronal death induced by Abeta-activated microglial cells using a functional genomics approach. J Biol Chem 279 (2004) 565-572).

Таким образом, учитывая разнообразие и сложность задач, «решаемых» этими ферментами в ходе клеточного протеолиза, очевидно, что имеется серьезная необходимость в создании комплекса высокоспецифичных и селективных пептидных субстратов для тестирования указанного класса ферментов. Между тем, в настоящее время обнаружение цистеиновых пептидаз затруднено вследствие того, что синтетические субстраты, обычно используемые для определения активности этой группы протеиназ, не селективны.Thus, given the diversity and complexity of the tasks “solved” by these enzymes during cellular proteolysis, it is obvious that there is a serious need to create a complex of highly specific and selective peptide substrates for testing this class of enzymes. Meanwhile, the detection of cysteine peptidases is currently difficult due to the fact that the synthetic substrates commonly used to determine the activity of this group of proteinases are not selective.

В настоящее время практически все используемые субстраты цистеиновых протеиназ семейства С1 (пептиды, содержащие Arg- и Lys- в P1 положении) не являются селективными для этого класса ферментов, поскольку являются хорошими субстратами трипсиноподобных протеиназ. Известные на сегодняшний день хромогенные субстраты цистеиновых протеиназ семейства С1 можно разделить на несколько групп. Эфиры и амиды бензоиларгинина обладают низкой чувствительностью и плохо растворимы в воде (для папаина KM=14 mM и 33 mM соответственно) (L.J. Brubacher, M.R. Zaher, A kinetic study of hydrophobic interactions at the S1 and S2 sites of papain, Can. J. Biochem. 57 (1979) 1064-1072). Хромофорные n-нитрофениловые субстраты (G. Lowe, Y. Yuthavong, Kinetic specificity in papain-catalysed hydrolyses, Biochem. J. 124 (1971) 107-115) склонны к спонтанному гидролизу, что затрудняет корректное определение активности цистеиновых протеиназ. Наиболее широко применяемыми хромогенными субстратами являются n-нитроанилиды аргинин-содержащих пептидов. Эти соединения обладают хорошей растворимостью и высокой стабильностью в водных смесях, удовлетворительными кинетическими характеристиками (для папаина KM = 3 mM, kcat=0,8 s-1) (J.E. Mole, H.R. Horton, Kinetics of papain-catalyzed hydrolysis of -N-benzoyl-L-arginine-p-nitroanilide, Biochemistry 12 (1973) 816-822). Используемые флуорогенные субстраты цистеиновых протеиназ также обладают двойной специфичностью и ограниченной применимостью при работе с неочищенными ферментными препаратами (Barrett, An improved color reagent for use in Barrett's assay of Cathepsin B, Anal. Biochem. 76 (1976) 374-379; S. Zucker, D. Buttle, J. Nicklin, A. Barrett, The proteolytic activities of chymopapain, papain, and papaya proteinase III, Biochem. Biophys. Res. Commun. 828 (1985) 196-204; J. Tchoupe, T. Moreau, F. Gauthier, J. Bieth, Photometric or fluorometric assay of cathepsin B, L and H and papain using substrates with an aminotrifluoromethylcoumarin leaving group, Biochim. Biophys. Acta, 1076 (1991) 149-151; M. Cezari, L. Puzer, M. Juliano, A. Carmona and A. Juliano, Cathepsin В carboxydipeptidase specificity analysis using internally quenched fluorescent peptides. Biochem J. 368 (2002) 365-369). Главными недостатками всех упомянутых субстратов является необходимость проведения для их получения сложного многостадийного синтеза, и, как результат, низкий выход оптически чистого продукта. Все перечисленные субстраты выпускаются ведущими мировыми компаниями, специализирующимися на производстве реагентов для исследований в области биохимии, молекулярной биологии, биотехнологии: БАХЕМ (Германия), СИГМА (США), ФЛУКА (Швейцария). Такой список влиятельных фирм - производителей субстратов цистеиновых протеиназ, свидетельствует о важности этих продуктов и рыночной потребности в их производстве.Currently, almost all the used substrates of cysteine proteinases of the C1 family (peptides containing Arg and Lys in the P1 position) are not selective for this class of enzymes, since they are good substrates of trypsin-like proteinases. The currently known chromogenic substrates of the cysteine proteinases of the C1 family can be divided into several groups. The benzoylarginine esters and amides are low sensitive and poorly soluble in water (for papain K M = 14 mM and 33 mM, respectively) (LJ Brubacher, MR Zaher, A kinetic study of hydrophobic interactions at the S1 and S2 sites of papain, Can. J Biochem. 57 (1979) 1064-1072). Chromophore n-nitrophenyl substrates (G. Lowe, Y. Yuthavong, Kinetic specificity in papain-catalysed hydrolyses, Biochem. J. 124 (1971) 107-115) are prone to spontaneous hydrolysis, which makes it difficult to correctly determine the activity of cysteine proteinases. The most widely used chromogenic substrates are n-nitroanilides of arginine-containing peptides. These compounds have good solubility and high stability in aqueous mixtures, satisfactory kinetic characteristics (for papain K M = 3 mM, k cat = 0.8 s -1 ) (JE Mole, HR Horton, Kinetics of papain-catalyzed hydrolysis of -N -benzoyl-L-arginine-p-nitroanilide, Biochemistry 12 (1973) 816-822). The fluorogenic cysteine proteinase substrates used also have dual specificity and limited applicability when working with crude enzyme preparations (Barrett, An improved color reagent for use in Barrett's assay of Cathepsin B, Anal. Biochem. 76 (1976) 374-379; S. Zucker, D. Buttle, J. Nicklin, A. Barrett, The proteolytic activities of chymopapain, papain, and papaya proteinase III, Biochem. Biophys. Res. Commun. 828 (1985) 196-204; J. Tchoupe, T. Moreau, F Gauthier, J. Bieth, Photometric or fluorometric assay of cathepsin B, L and H and papain using substrates with an aminotrifluoromethylcoumarin leaving group, Biochim. Biophys. Acta, 1076 (1991) 149-151; M. Cezari, L. Puzer, M. Juliano, A. Carmona and A. Juliano, Cathepsin In carboxydipeptidase specificity analysis using internally quenched fluorescent peptides. Biochem J. 368 (2002) 365-369). The main disadvantages of all of the mentioned substrates is the need for complex multistage synthesis to be obtained, and, as a result, a low yield of optically pure product. All of these substrates are produced by leading world companies specializing in the production of reagents for research in the field of biochemistry, molecular biology, biotechnology: BACHEM (Germany), SIGMA (USA), FLUKA (Switzerland). This list of influential manufacturers of cysteine proteinase substrates indicates the importance of these products and the market demand for their production.

Известен хромогенный пептидный субстрат формулы Glp-Phe-Leu-pNA, селективный для определения активности цистеиновых протеиназ. Синтез субстрата и его использование для тестирования препаратов цистеиновых протеиназ различной степени чистоты был описан в журнале Analytical Biochemistry (I.Yu. Filippova, E.N. Lysogorskaya, E.S. Oksenoit, G.N. Rudenskaya, V.M. Stepanov, L-Pyroglutamyl-L-phenylalanyl-L-leucine-p-nitroanilide - a chromogenic substrate for thiol proteinase assay, Anal Biochem. 143 (1984) 293-297). Этот субстрат производится фирмами БАХЕМ (Германия) и ПЕПТАЙДС ИНСТИТУТС Инк. (Япония) и используется для исследований цистеиновых протеиназ из различных источников, в том числе, катепсинов В из мозга человека и быка (Azaryan А., Agatyan G. and Galoyan A, Cathepsin В from bovine, Biochemistry (Moscow) 52 (1987) 2033-2037), пищеварительных протеиназ одного из опаснейших сельскохозяйственных вредителей - колорадского жука (C.J. Bolter, M.A. Jongsma, Colorado potato beetles (Leptinotarsa decemlineata) adapt to proteinase inhbitors induced in potato leaves by methyl jasmonate, J. Insect Physiol. 41 (1995) 1071-1078). Однако использование этого препарата ограничено его низкой растворимостью в воде и необходимостью использовать высокие концентрации органических растворителей (20% диметилформамид или диметилсульфоксид).Known chromogenic peptide substrate of the formula Glp-Phe-Leu-pNA, selective for determining the activity of cysteine proteinases. The synthesis of the substrate and its use for testing preparations of cysteine proteinases of various degrees of purity was described in the journal Analytical Biochemistry (I.Yu. Filippova, EN Lysogorskaya, ES Oksenoit, GN Rudenskaya, VM Stepanov, L-Pyroglutamyl-L-phenylalanyl-L-leucine- p-nitroanilide - a chromogenic substrate for thiol proteinase assay, Anal Biochem. 143 (1984) 293-297). This substrate is manufactured by BACHEM (Germany) and PEPTAIDS INSTITUTES Inc. (Japan) and is used to study cysteine proteinases from various sources, including cathepsins B from the human brain and bovine (Azaryan A., Agatyan G. and Galoyan A, Cathepsin B from bovine, Biochemistry (Moscow) 52 (1987) 2033 -2037), digestive proteinases of one of the most dangerous agricultural pests - the Colorado potato beetle (CJ Bolter, MA Jongsma, Colorado potato beetles (Leptinotarsa decemlineata) adapt to proteinase inhbitors induced in potato leaves by methyl jasmonate, J. Insect Physiol. 41 (1995) 1071 -1078). However, the use of this drug is limited by its low solubility in water and the need to use high concentrations of organic solvents (20% dimethylformamide or dimethyl sulfoxide).

Чтобы избежать этих проблем, был предложен хромогенный субстрат Glp-Phe-Ala-pNA и флуорогенные аналоги этого субстрата, Glp-Phe-Ala-AMC и Glp-Phe-Ala-AFC (Патент №1198082 (СССР), опубл. в Б.И. 1985, N 46; Семашко Т.А. Новые селективные пептидные субстраты цистеиновых пептидаз семейства папаина М., 2011 г. Автореферат дисс. (http://www.chem.msu.su/rus/theses/avtoreferat/2011/2011-06-14-semachko.pdf; Semashko Т.А., Vorotnikova Е.А., Sharikova V.F., Vinokurov K.S., Smirnova Y.A., Dunaevsky Y.E., Belozersky M.A., Oppert В., Elpidina E.N., Filippova I.Y. Selective chromogenic and fluorogenic peptide substrates for the assay of cysteine peptidases in complex mixtures, Anal. Biochem. 49 (2014) 179-187). Эти аланин-содержащие пептидомиметики являются селективными для цистеиновых пептидаз, но проигрывают коммерческим аргинин-содержащим субстратам по эффективности гидролиза. Эти субстраты были успешно использованы как для тестирования очищенных ферментов, так и для характеристики цистеиновых пептидаз в составе сложных многокомпонентных природных смесей (экстрактов пищеварительных пептидаз насекомых.To avoid these problems, a chromogenic substrate Glp-Phe-Ala-pNA and fluorogenic analogues of this substrate, Glp-Phe-Ala-AMC and Glp-Phe-Ala-AFC (Patent No. 1198082 (USSR), publ. In B. I. 1985, N 46; Semashko TA New selective peptide substrates of cysteine peptidases of the papain M. family, 2011 Abstract of dissertation (http://www.chem.msu.su/rus/theses/avtoreferat/2011/ 2011-06-14-semachko.pdf; Semashko T.A., Vorotnikova E.A., Sharikova VF, Vinokurov KS, Smirnova YA, Dunaevsky YE, Belozersky MA, Oppert B., Elpidina EN, Filippova IY Selective chromogenic and fluorogenic peptide substrates for the assay of cysteine peptidases in complex mixtures, Anal. Biochem. 49 (2014) 179-187). These alanine-containing peptidomimetics are They are selective for cysteine peptidases, but lose to commercial arginine-containing substrates in terms of hydrolysis efficiency.These substrates were successfully used both for testing purified enzymes and for characterizing cysteine peptidases in complex multicomponent natural mixtures (insect digestive peptidase extracts).

Известен также хромогенный глутамин-содержащий пептидный субстрат Z-Ala-Ala-Gln-pNA, раскрытый в работе (I.A. Goptar, Т.А. Semashko, S.A. Danilenko, E.N. Lysogorskaya, E.S. Oksenoit, D.P. Zhuzhikov, M.A. Belozersky, Y.E. Dunaevsky, B. Oppert, I.Yu. Filippova, E.N. Elpidina, Cysteine digestive peptidases function as post-glutamine cleaving enzymes in tenebrionid stored product pests, Comparative Biochemistry and Physiology - В Biochemistry and Molecular Biology, 161 (2012) 148-154), однако этот субстрат обладает низкими кинетическими характеристиками.Also known is the chromogenic glutamine-containing peptide substrate Z-Ala-Ala-Gln-pNA, disclosed in (IA Goptar, T.A. Semashko, SA Danilenko, EN Lysogorskaya, ES Oksenoit, DP Zhuzhikov, MA Belozersky, YE Dunaevsky, B Oppert, I.Yu. Filippova, EN Elpidina, Cysteine digestive peptidases function as post-glutamine cleaving enzymes in tenebrionid stored product pests, Comparative Biochemistry and Physiology - In Biochemistry and Molecular Biology, 161 (2012) 148-154), however this the substrate has low kinetic characteristics.

Из уровня техники также известен субстрат формулы Glp-Phe-Leu-pNA (I.Yu. Filippova, E.N. Lysogorskaya, E.S. Oksenoit, G.N. Rudenskaya, V.M. Stepanov, L-Pyroglutamyl-L-phenylalanyl-L-leucine-p-nitroanilide - a chromogenic substrate for thiol proteinase assay, Anal Biochem. 143 (1984) 293-297).The substrate of the formula Glp-Phe-Leu-pNA (I.Yu. Filippova, EN Lysogorskaya, ES Oksenoit, GN Rudenskaya, VM Stepanov, L-Pyroglutamyl-L-phenylalanyl-L-leucine-p-nitroanilide - a chromogenic substrate for thiol proteinase assay, Anal Biochem. 143 (1984) 293-297).

Наиболее близким аналогом (прототипом) является пептидный субстрат общей формулы A-XaaYaaB, где А=Glp (пироглутамил), Abz (о-аминобензоил); В=pNA (п-нитроанилид), АМС (7амидо-4-метилкумарин) и AFC (7-амидо-4-трифторметилкумарин); Хаа = Phe, Val; Yaa = Ala (Семашко T.A., Новые селективные пептидные субстраты цистеиновых пептидаз семейства папаина, М., 2011 г. (http://www.chem.msu.su/rus/theses/avtoreferat/2011/2011-06-14-semachko.pdf). Недостатком прототипа являются невысокие каталитические (кинетические) параметры, что, несмотря на селективность, снижает эффективность их использования.The closest analogue (prototype) is a peptide substrate of the general formula A-XaaYaaB, where A = Glp (pyroglutamyl), Abz (o-aminobenzoyl); B = pNA (p-nitroanilide), AMS (7amido-4-methylcoumarin) and AFC (7-amido-4-trifluoromethylcoumarin); Haa = Phe, Val; Yaa = Ala (Semashko TA, New selective peptide substrates of cysteine peptidases of the papain family, M., 2011 (http://www.chem.msu.su/eng/theses/avtoreferat/2011/2011-06-14-semachko .pdf). The disadvantage of the prototype is the low catalytic (kinetic) parameters, which, despite the selectivity, reduces the efficiency of their use.

Раскрытие изобретенияDisclosure of Invention

Задачей настоящего изобретения является создание новых синтетических субстратов для тестирования цистеиновых пептидаз семейства папаина, устойчивых к гидролизу трипсиноподобными пептидазами.The present invention is the creation of new synthetic substrates for testing cysteine peptidases of the papain family, resistant to trypsin-like peptidase hydrolysis.

Задача решается новыми пептидными субстратами цистеиновых пептидаз семейства папаина общей формулы (1):The problem is solved by new peptide substrates of cysteine peptidases of the papain family of general formula (1):

Figure 00000005
Figure 00000005

А - N-защитная группа уретанового или ацильного типа;A is the N-protective group of the urethane or acyl type;

Хаа - протеиногенная или непротеиногенная аминокислота или дипептид, отвечающие требованиям субстратной специфичности цистеиновых пептидаз семейства папаина (семейства С1);Haa - a proteinogenic or non-proteinogenic amino acid or dipeptide that meets the requirements of the substrate specificity of the cysteine peptidases of the papain family (C1 family);

В - маркерная хромогенная или флуорогенная группировка, для количественного контроля расщепления субстратов спектрофотометрическими или флуорометрическими методами.B - marker chromogenic or fluorogenic group, for quantitative control of the cleavage of substrates by spectrophotometric or fluorometric methods.

Предпочтительно N-защитные группы уретанового типа выбирать из ряда Z (бензилоксикарбонил), Boc (трет-бутилоксикарбонил) или ацильного типа, например, Glp (пироглутамил), Suc (сукцинил), Bz (бензоил), Ас (ацетил), For (формил).Preferably, the N-protecting groups of the urethane type are selected from the series Z (benzyloxycarbonyl), Boc (tert-butyloxycarbonyl) or acyl type, for example, Glp (pyroglutamyl), Suc (succinyl), Bz (benzoyl), Ac (acetyl), For (formyl )

Предпочтительно протеиногенную или непротеиногенную аминокислоты или дипептид, отвечающие требованиям субстратной специфичности цистеиновых пептидаз семейства папаина (семейства С1), выбирать из группы, включающей Phe, Phe-4-Cl (4-хлор-фенилаланин), Phe-3,4-Cl2 (3,4-дихлор-фенилаланин), homoPhe (гомофенилаланин), Phg (фенил-глицин), Tyr, Leu, Val, Ile, Pro, His, Arg, Lys, Thr(OBzl) (О-бензилтреонин), Thr(tBu) (O-трет-бутилтреонин), Ser(OBzl) (О-бензилсерин), Ser(tBu) (O-трет-бутилсерин), Cys(SBzl) (S-бензилцистеин), Ala-Ala, Ala-Gly, Gly-Ala, Gly-Gly.Preferably, a proteinogenic or non-proteinogenic amino acid or dipeptide meeting the substrate specificity requirements of the cysteine peptidases of the papain family (C1 family) is selected from the group consisting of Phe, Phe-4-Cl (4-chloro-phenylalanine), Phe-3,4-Cl 2 ( 3,4-dichloro-phenylalanine), homoPhe (homophenylalanine), Phg (phenyl-glycine), Tyr, Leu, Val, Ile, Pro, His, Arg, Lys, Thr (OBzl) (O-benzyltreonine), Thr (tBu ) (O-tert-butyltreonine), Ser (OBzl) (O-benzylserine), Ser (tBu) (O-tert-butylserine), Cys (SBzl) (S-benzylcysteine), Ala-Ala, Ala-Gly, Gly -Ala, Gly-Gly.

Предпочтительно хромогенные или флуорогенные группировки выбирать из ряда, включающего АМС (7-амидо-4-метилкумарид), βNA (бета-нафтиламид), AFC (7-амидо-4-трифторметилкумарид), pNA (n-нитроанилид) - для определения ферментативной активности пептидаз. Место гидролиза субстратов показано стрелкой.Preferably, the chromogenic or fluorogenic groups are selected from the range including AMS (7-amido-4-methylcoumaride), βNA (beta-naphthylamide), AFC (7-amido-4-trifluoromethylcoumaride), pNA (n-nitroanilide) to determine the enzymatic activity peptidases. The place of hydrolysis of the substrates is shown by the arrow.

Поставленная задача также решается применением заявляемого пептидного субстрата для создания тест-систем детекции пептидаз, при этом детекцию можно проводить в растворе, в геле после проведения электрофореза в нативных условиях, в системах in vivo.The problem is also solved by the use of the inventive peptide substrate to create test systems for the detection of peptidases, while the detection can be carried out in solution, in a gel after electrophoresis under native conditions, in vivo systems.

Заявляемый субстрат общей формулы (1) может применяться для определения ферментативной активности пептидаз в качестве высокоспецифичных и селективных хромогенных и флуорогенных субстратов для цистеиновых пептидаз семейства папаина (в присутствии ферментов других кланов); для определения ферментативной активности пептидаз для селективной детекции катепсина L в природных смесях различных катепсинов (например, В и L); для определения ферментативной активности пептидаз для селективного тестирования активности катепсина L с использованием флуорогенных соединений в системах in vivo: клетках и их органеллах, межклеточном пространстве, тканях, а также для определения ферментативной активности пептидаз для поиска глутаминспецифичных пептидаз, обладающих способностью расщеплять глиадины и их токсические пептиды.The inventive substrate of the general formula (1) can be used to determine the enzymatic activity of peptidases as highly specific and selective chromogenic and fluorogenic substrates for cysteine peptidases of the papain family (in the presence of enzymes from other clans); to determine the enzymatic activity of peptidases for the selective detection of cathepsin L in natural mixtures of various cathepsins (eg, B and L); to determine the enzymatic activity of peptidases for selective testing of cathepsin L activity using fluorogenic compounds in in vivo systems: cells and their organelles, intercellular space, tissues, as well as to determine the enzymatic activity of peptidases to search for glutamine-specific peptidases with the ability to cleave gliadins and their toxic peptides .

Техническим результатом заявляемого пептидного субстрата является его высокая эффективность (кинетические характеристики) и селективность по отношению к цистеиновым пептидазам семейства С1.The technical result of the claimed peptide substrate is its high efficiency (kinetic characteristics) and selectivity for cysteine peptidases of the C1 family.

Заявляемый субстрат позволяет добиться эффективности гидролиза по сравнению с прототипом и аналогами в 3-5 раз, а в некоторых случаях, например, для катепсина L - даже на порядок. Предлагаемые нами глутамин-содержащие субстраты обладают лучшими кинетическими характеристиками, чем описанные выше аланин-содержащие субстраты и Z-Ala-Ala-Gln-pNA. Все предлагаемые хромогенные и флуорогенные субстраты селективны для цистеиновых пептидаз семейства С1 и не гидролизуются пептидазами других кланов. Это является важным преимуществом по отношению к широко распространенным коммерчески доступным аргинин-содержащим субстратам: Z-Phe-Arg-pNA, Z-Phe-Arg-AMC, Z-Arg-Arg-pNA, Z-Arg-Arg-AMC, которые активно расщепляются также трипсиноподобными сериновыми пептидазами. Это позволяет использовать предложенные глутамин-содержащие субстраты для тестирования цистеиновых пептидаз в присутствии ферментов других кланов.The inventive substrate allows to achieve an efficiency of hydrolysis in comparison with the prototype and analogues by 3-5 times, and in some cases, for example, for cathepsin L - even an order of magnitude. The glutamine-containing substrates we offer have better kinetic characteristics than the alanine-containing substrates and Z-Ala-Ala-Gln-pNA described above. All of the proposed chromogenic and fluorogenic substrates are selective for cysteine peptidases of the C1 family and are not hydrolyzed by peptidases of other clans. This is an important advantage over the widespread commercially available arginine-containing substrates: Z-Phe-Arg-pNA, Z-Phe-Arg-AMC, Z-Arg-Arg-pNA, Z-Arg-Arg-AMC also cleaved with trypsin-like serine peptidases. This allows the use of the proposed glutamine-containing substrates for testing cysteine peptidases in the presence of enzymes of other clans.

Также заявляемый пептидный субстрат отличается высокой активностью цистеиновых пептидаз семейства папаина, таких как растительные пептидазы папаин и фицин, а также пептидазы животных - лизосомальный и пищеварительный катепсины L, по предлагаемым селективным субстратам, которые являются высокоспецифичными. В частности, среди катепсинов животного происхождения, учитывая более низкую активность катепсина В по отношению к этим субстратам, их использование позволяет специфически тестировать катепсин L в природных смесях этих двух катепсинов (например, в пищеварительной системе жуков-вредителей запасов зерновых, в лизосомах).Also, the claimed peptide substrate is characterized by high activity of the cysteine peptidases of the papain family, such as plant peptidases papain and ficin, as well as animal peptidases - lysosomal and digestive cathepsins L, according to the proposed selective substrates, which are highly specific. In particular, among cathepsins of animal origin, given the lower activity of cathepsin B in relation to these substrates, their use allows specific testing of cathepsin L in natural mixtures of these two cathepsins (for example, in the digestive system of beetle pests of grain stocks, in lysosomes).

Заявляемый пептидный субстрат отличается селективностью по отношению к катепсину L, являющемуся маркером многих заболеваний, позволяет использовать субстраты для селективного тестирования фермента в системах in vivo. Наличие в субстратах маркерной хромогенной или флуорогенной группировок позволяет использовать их при создании тест-систем и тестирования активности непосредственно в геле после проведения электрофореза в нативных условиях.The inventive peptide substrate is selective for cathepsin L, which is a marker of many diseases, allows the use of substrates for selective testing of the enzyme in vivo systems. The presence of marker chromogenic or fluorogenic groups in substrates allows them to be used to create test systems and test activity directly in the gel after electrophoresis under native conditions.

Также заявляемый пептидный субстрат характеризуется высокой активностью в отношении постглутаминрасщепляющих пептидаз, гидролизующих глиадины и их токсические пептиды. Это создает возможность использования субстратов для скрининга пептидаз - потенциальных кандидатов для создания препаратов от целиакии (аутоиммунного заболевания ЖКТ, вызываемого недорасщепленными иммуногенными Gln-содержащими пептидами), а также для получения безглютеновых продуктов.Also, the claimed peptide substrate is characterized by high activity against postglutamine-cleaving peptidases, hydrolyzing gliadins and their toxic peptides. This makes it possible to use substrates for screening peptidases, potential candidates for creating drugs for celiac disease (an autoimmune disease of the gastrointestinal tract caused by undegraded immunogenic Gln-containing peptides), as well as for producing gluten-free products.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 показаны профили элюции цистеиновых пептидаз из экстракта кишечника личинок Т. castaneum с сефадекса G-75 по субстратам Glp-Phe-Gln-pNA, Z-Phe-Arg-pNA и Z-Arg-Arg-pNA при рН 5,6 в присутствии 6 мМ Cys. Пики 1 и 4 относятся к неферментативным белковым фракциям. В пиках 2 и 3 содержится активность примесных сериновых трипсиноподобных пептидаз и цистеиновых катепсинов В и L, тестируемая по неселективному субстрату Z-Phe-Arg-pNA. В пике 2 преимущественно содержится активность катепсина В, селективно тестируемая по субстрату Z-Arg-Arg-pNA. В пике 3 элюируется активность преимущественно катепсина L, селективно тестируемая по субстрату Glp-Phe-Gln-pNA.In FIG. 1 shows elution profiles of cysteine peptidases from the intestinal extract of T. castaneum larvae with Sephadex G-75 on substrates Glp-Phe-Gln-pNA, Z-Phe-Arg-pNA and Z-Arg-Arg-pNA at pH 5.6 in the presence of 6 mM Cys. Peaks 1 and 4 relate to non-enzymatic protein fractions. Peaks 2 and 3 contain the activity of impurity serine trypsin-like peptidases and cysteine cathepsins B and L, tested on the non-selective substrate Z-Phe-Arg-pNA. Peak 2 predominantly contains cathepsin B activity, selectively tested for Z-Arg-Arg-pNA substrate. In peak 3, predominantly cathepsin L activity elutes selectively from the Glp-Phe-Gln-pNA substrate.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Структура субстратов соответствует требованиям специфичности цистеиновых пепитдаз семейства С1: ключевую позицию P1 (Schechter I., Berger A. On the size of the active site in proteases. I. Papain. Biochem Biophys Res Commun., 1967, 27(2), 157-162) занимает небольшой по размеру остаток глутамина (Gln). В положении Р2, которое является определяющим для специфичности указанных пептидаз, находятся гидрофобные остатки Хаа = Phe, Phe-4-Cl, Phe-3,4-Cl2, homoPhe, Phg, Tyr, Leu, Val, Ile, Pro, His, Thr(OBzl), Thr(tBu), Ser(OBzl), Ser(tBu), Cys(SBzl) или дипептиды Ala-Ala, Ala-Gly, Gly-Ala, Gly-Gly.The structure of the substrates corresponds to the specificity requirements of cysteine peptidases of the C1 family: key position P1 (Schechter I., Berger A. On the size of the active site in proteases. I. Papain. Biochem Biophys Res Commun., 1967, 27 (2), 157- 162) is a small-sized residue of glutamine (Gln). At position P2, which is crucial for the specificity of these peptidases, are the hydrophobic residues Xaa = Phe, Phe-4-Cl, Phe-3,4-Cl 2 , homoPhe, Phg, Tyr, Leu, Val, Ile, Pro, His, Thr (OBzl), Thr (tBu), Ser (OBzl), Ser (tBu), Cys (SBzl) or Ala-Ala, Ala-Gly, Gly-Ala, Gly-Gly dipeptides.

Все эти производные удовлетворяют требованиям субстратной специфичности цистеиновых пептидаз семейства С1 (Chang A., Scheer М., Grote A., Schomburg I., Schomburg D. BRENDA, AMENDA and FRENDA the enzyme information system: new content and tools in 2009. Nucleic Acids Res., 2009, 37, 588-592. http://www.brenda-enzymes.org: N.D. Rawlings, G.S. Salvesen (Eds.), Handbook of Proteolytic Enzymes, Third edition, Academic Press, London, 2013, v. 2, pp. 1743-1776).All these derivatives satisfy the requirements for substrate specificity of the C1 family cysteine peptidases (Chang A., Scheer M., Grote A., Schomburg I., Schomburg D. BRENDA, AMENDA and FRENDA the enzyme information system: new content and tools in 2009. Nucleic Acids Res., 2009, 37, 588-592.http: //www.brenda-enzymes.org: ND Rawlings, GS Salvesen (Eds.), Handbook of Proteolytic Enzymes, Third edition, Academic Press, London, 2013, v. 2, pp. 1743-1776).

N-концевая группировка субстратов (А) представлена стандартными N-защитными группировками, используемыми в пептидном синтезе - бензилоксикарбонильной (Z), трет-бутилоксикарбонильной (Boc), бензоильной (Bz), ацетильной (Ас), формильной (For), сукцинильной (Suc) (Гершкович А.А., Кибирев В.К. Химический синтез пептидов. Наукова Думка, Киев, 1992). Кроме того, предлагается использовать в качестве N-концевой группы остаток пироглутаминовой кислоты (Glp). Glp является природной иминокислотой и может выполнять функцию естественной защиты аминогрупп пептидов и белков. Введение остатка Glp способствует также улучшению растворимости субстратов в водно-органических смесях, поскольку пироглутаминовая кислота более гидрофильна чем большинство стандартных N-защитных группировок. Эффективность использования остатка Glp в качестве N-концевой группы была продемонстрирована нами ранее (I.Yu. Filippova, E.N. Lysogorskaya, E.S. Oksenoit, G.N. Rudenskaya, V.M. Stepanov, L-Pyroglutamyl-L-phenylalanyl-L-leucine-p-nitroanilide - a chromogenic substrate for thiol proteinase assay, Anal Biochem. 143 (1984) 293-297). В качестве С-концевых остатков (В) использованы известные маркерные группы: хромогенная n-нитроанилидная (pNA) и флуорогенные 4-амино-7-метилкумарил (АМС), 4-амино-7-трифторметилкумарил (AFC) и бета-нафтиламидная (βNA) группировки, присутствие которых обеспечивает удобство и точность контроля ферментативной активности по изменению спектральных и флуоресцентных характеристик субстратов в ходе гидролиза (Гершкович А.А., Кибирев В.К. Хромогенные и флуорогенные пептидные субстраты протеолитических ферментов. Биоорг. Химия, 1988,14(11), 1461-1488).The N-terminal grouping of substrates (A) is represented by standard N-protective groups used in peptide synthesis - benzyloxycarbonyl (Z), tert-butyloxycarbonyl (Boc), benzoyl (Bz), acetyl (Ac), formyl (For), succinyl (Suc ) (Gershkovich A.A., Kibirev V.K. Chemical synthesis of peptides. Naukova Dumka, Kiev, 1992). In addition, it is proposed to use the remainder of pyroglutamic acid (Glp) as the N-terminal group. Glp is a natural amino acid and can serve as a natural defense of the amino groups of peptides and proteins. The introduction of the Glp residue also improves the solubility of substrates in aqueous-organic mixtures, since pyroglutamic acid is more hydrophilic than most standard N-protecting groups. The effectiveness of using the Glp residue as the N-terminal group was demonstrated by us earlier (I.Yu. Filippova, EN Lysogorskaya, ES Oksenoit, GN Rudenskaya, VM Stepanov, L-Pyroglutamyl-L-phenylalanyl-L-leucine-p-nitroanilide - a chromogenic substrate for thiol proteinase assay, Anal Biochem. 143 (1984) 293-297). Known marker groups were used as C-terminal residues (B): chromogenic n-nitroanilide (pNA) and fluorogenic 4-amino-7-methylcoumaryl (AMC), 4-amino-7-trifluoromethylcoumaryl (AFC) and beta-naphthylamide (βNA ) groups, the presence of which ensures the convenience and accuracy of the control of enzymatic activity by changing the spectral and fluorescence characteristics of substrates during hydrolysis (Gershkovich A.A., Kibirev V.K. Chromogenic and fluorogenic peptide substrates of proteolytic enzymes. Bioorg. Chemistry, 1988.14 ( 11), 1461-1488).

В качестве маркерной хромогенной или флуорогенной группировок (В), выбрани из ряда АМС (7-амидо-4-метилкумарид), βNA (бета-нафтиламид), AFC (7-амидо-4-трифторметилкумарид), pNA (n-нитроанилид) - для определения ферментативной активности пептидаз.As a marker of chromogenic or fluorogenic groups (B), selected from the series of AMS (7-amido-4-methylcoumaride), βNA (beta-naphthylamide), AFC (7-amido-4-trifluoromethylcoumaride), pNA (n-nitroanilide) - to determine the enzymatic activity of peptidases.

Пептидные субстраты могут быть получены любым известным из уровня техники способом (Гершкович А.А., Кибирев В.К. Химический синтез пептидов. Наукова Думка, Киев, 1992; Houben-Weyl Methods of Organic Chemistry: Synthesis of Peptides and Peptidomimetics, 4th edition, 2004. Edited by Goodman M., Toniolo C, Moroder L., Felix A. V. E22a, p. 785. Thieme, Stuttgart, New York). Субстраты указанной выше общей формулы (1) могут быть получены пептидной конденсацией под действием дициклогексилкарбодиимида (ДЦГК) и/или с использованием активированных эфиров в присутствии, например, пентафторфенола. (примеры 1-4).Peptide substrates can be obtained by any method known in the art (Gershkovich A.A., Kibirev V.K. Chemical synthesis of peptides. Naukova Dumka, Kiev, 1992; Houben-Weyl Methods of Organic Chemistry: Synthesis of Peptides and Peptidomimetics, 4th edition 2004. Edited by Goodman M., Toniolo C, Moroder L., Felix AV E22a, p. 785. Thieme, Stuttgart, New York). Substrates of the above general formula (1) can be prepared by peptide condensation by dicyclohexylcarbodiimide (DCCA) and / or using activated esters in the presence of, for example, pentafluorophenol. (examples 1-4).

Карбоксильными компонентами являются: (а) пироглутамил-аминокислоты (см. пример 1 и 2), (б) N-защищенные аминокислоты (Z, Suc, Boc, Bz, Ac, For) или дипептиды (см. пример 3). Аминокомпонент представлен остатком Gln, содержащим С-концевую флуорогенную или хромогенную группу: АМС, βNA, AFC, pNA.The carboxy components are: (a) pyroglutamyl amino acids (see examples 1 and 2), (b) N-protected amino acids (Z, Suc, Boc, Bz, Ac, For) or dipeptides (see example 3). The amino component is represented by the Gln residue containing a C-terminal fluorogenic or chromogenic group: AMS, βNA, AFC, pNA.

Для синтеза Glp-содержащих карбоксильных компонентов использован подход, основанный на получении соответствующих метиловых эфиров Glp-аминокислот (по методу активированных эфиров) с последующим их ферментативным (пример 1) или щелочным (пример 2) омылением. Для получения N-защищенных аминокислот или дипептидов применяли стандартные приемы введения защитных группировок (пример 3) (Гершкович А. А., Кибирев В.К. Химический синтез пептидов. Наукова Думка, Киев, 1992) или использовали коммерчески доступные N-защищенные производные аминокислот и дипептидов (например, фирмы БАХЕМ, Германия). Для получения пироглутамилпроизводных (аминокислот и пептидов) во всех случаях использовали подход, базирующийся на применении пентафторфенилового эфира пироглутаминовой кислоты GlpOPfp (Семашко и др., 2008)For the synthesis of Glp-containing carboxylic components, an approach based on the preparation of the corresponding methyl esters of Glp-amino acids (according to the method of activated esters) followed by their enzymatic (example 1) or alkaline (example 2) saponification was used. To obtain N-protected amino acids or dipeptides, standard methods of introducing protective groups were used (Example 3) (Gershkovich A.A., Kibirev V.K. Chemical peptide synthesis. Naukova Dumka, Kiev, 1992) or commercially available N-protected derivatives of amino acids were used and dipeptides (e.g., BACHEM, Germany). In all cases, to obtain pyroglutamyl derivatives (amino acids and peptides), an approach based on the use of pentafluorophenyl ester of pyroglutamic acid GlpOPfp was used (Semashko et al., 2008)

Пептидную конденсацию проводили в среде безводных органических растворителей (обычно диметилформамида (ДМФ), дихлорметана (ДХМ), ацетонитрила (АН), вводя в реакцию эквимолярные количества карбоксильного и аминокомпонента, пентафторфенола и 5-10% избыток ДЦГК (Гершкович А.А., Кибирев В.К. Химический синтез пептидов. Наукова Думка, Киев, 1992).Peptide condensation was carried out in an environment of anhydrous organic solvents (usually dimethylformamide (DMF), dichloromethane (DCM), acetonitrile (AN), introducing into the reaction equimolar amounts of carboxylic and amine component, pentafluorophenol and 5-10% excess of DCCA (Gershkovich A.A., Kibi VK Chemical synthesis of peptides. Naukova Dumka, Kiev, 1992).

Гомогенность веществ определяли на пластинах Silufol (Чехия).The homogeneity of substances was determined on Silufol plates (Czech Republic).

Хроматографию выполняли в следующих системах:Chromatography was performed in the following systems:

хлороформ - этанол (9:1) (А)chloroform - ethanol (9: 1) (A)

этилацетат-пиридин-уксусная кислота-вода (75:27:17:8) (В);ethyl acetate-pyridine-acetic acid-water (75: 27: 17: 8) (B);

н-бутанол-пиридин-вода-уксусная кислота (15:1012:3) (С);n-butanol-pyridine-water-acetic acid (15: 1012: 3) (C);

н-бутанол-уксусная кислота-вода (3:1:1) (D);n-butanol-acetic acid-water (3: 1: 1) (D);

н-бутанол-уксусная кислота-вода (40:7:4) (Е)n-butanol-acetic acid-water (40: 7: 4) (E)

бензол-ацетон-уксусная кислота (100:25:4) (F).benzene-acetone-acetic acid (100: 25: 4) (F).

Анализ пептидных субстратов проводили на жидкостных хроматографах Милихром А-02 (ЭкоНова, Россия) и Altex Model 110 А (США) на колонке ProntoSil 120-5C18AQ (2,0×75 мм) при элюции раствором 0,1% CF3COOH в линейном градиенте ацетонитрила (скорость потока 1 мл/мин) от 0 до 80% за 20 минут (А) и на колонке Nucleosil С18 (4,6×250 мм) (Биохиммак, Россия) при элюции раствором 1% CF3COOH в линейном градиенте ацетонитрила (скорость потока 1 мл/мин) от 30 до 70% за 30 минут (Б). Детекцию осуществляли при 214 нм, 280 нм и 350 нм.Peptide substrates were analyzed on a Milichrom A-02 liquid chromatograph (EkoNova, Russia) and Altex Model 110 A (USA) on a ProntoSil 120-5C18AQ column (2.0 × 75 mm) with elution with a solution of 0.1% CF 3 COOH in linear acetonitrile gradient (flow rate 1 ml / min) from 0 to 80% in 20 minutes (A) and on a Nucleosil C18 column (4.6 × 250 mm) (Biochemical, Russia) with elution with a 1% CF 3 COOH solution in a linear gradient acetonitrile (flow rate 1 ml / min) from 30 to 70% in 30 minutes (B). Detection was carried out at 214 nm, 280 nm and 350 nm.

Спектрофотометрические измерения проводили на спектрофотометрах Genesys 10 S UV (Spectronics, США), а также на микропланшетном фотометре ELx808 (BioTek, США) в 96-луночных планшетах.Spectrophotometric measurements were performed on Genesys 10 S UV spectrophotometers (Spectronics, USA), as well as on an ELx808 microplate photometer (BioTek, USA) in 96-well plates.

Флуоресцентные измерения проводили на микропланшетных флуориметрах Fluoroskan Ascent (Thermo Scientific, США) и Flx808 (BioTek, США) в 96-луночных планшетах, а также на спектрофлуориметре Cary Eclipse (Varian, США).Fluorescence measurements were performed on Fluoroskan Ascent microplate fluorometers (Thermo Scientific, USA) and Flx808 (BioTek, USA) in 96-well plates, as well as on a Cary Eclipse spectrofluorimeter (Varian, USA).

Структуры полученных соединений подтверждали с помощью 1Н-ЯМР-спектроскопии. Спектры ЯМР регистрировали в дейтеродиметилсульфоксиде на спектрометре "Brucker АС-300" (Германия) при частоте 300 МГц. Химические сдвиги приведены в миллионных долях (δ, м.д.) относительно внутреннего стандарта тетраметилсилана (δ 0,000 м.д.).The structures of the obtained compounds were confirmed using 1H-NMR spectroscopy. NMR spectra were recorded in deuterodimethyl sulfoxide on a Brucker AC-300 spectrometer (Germany) at a frequency of 300 MHz. Chemical shifts are given in parts per million (δ, ppm) relative to the internal standard of tetramethylsilane (δ 0,000 ppm).

Аминокислотный анализ проводили на автоматическом аминокислотном анализаторе Hitachi 835 (Япония) после кислотного гидролиза проб 6 М HCl при 105°С в вакуумированных ампулах в течение 48 ч.Amino acid analysis was performed on a Hitachi 835 automatic amino acid analyzer (Japan) after acid hydrolysis of 6 M HCl samples at 105 ° C in vacuum ampoules for 48 h.

Гидролиз полученных глутаминсодержащих субстратов проводили различными цистеиновыми пептидазами семейства С1 - растительными ферментами: папаином, бромелаином, фицином, а также лизосомальными катепсинами В и L млекопитающих и человека соответственно и пищеварительным катепсином L насекомого вредителя зерновых запасов Tribolium castaneum. Все исследуемые субстраты расщеплялись цистеиновыми пептидазами семейства С1. Предлагаемые нами глутамин-содержащие субстраты обладают лучшими кинетическими характеристиками, чем прототип и его аналоги Glp-Phe-Ala-AMC, Glp-Phe-Ala-AFC, Glp-Phe-Ala-pNA и Z-Ala-Ala-Gln-pNA (пример 5).Hydrolysis of the obtained glutamine-containing substrates was carried out with various cysteine peptidases of the C1 family - plant enzymes: papain, bromelain, ficin, as well as lysosomal cathepsins B and L of mammals and humans, respectively, and the digestive cathepsin L of the insect pest Tribolium castaneum. All investigated substrates were digested with cysteine peptidases of the C1 family. The glutamine-containing substrates we offer have better kinetic characteristics than the prototype and its analogues Glp-Phe-Ala-AMC, Glp-Phe-Ala-AFC, Glp-Phe-Ala-pNA and Z-Ala-Ala-Gln-pNA ( example 5).

В таблице 1 содержатся данные по эффективности гидролиза цистеиновыми пептидазами различного происхождения хромогенного субстрата Glp-Phe-Gln-pNA и флуорогенных субстратов Glp-Phe-Gln-AMC и Z-Ala-Ala-Gln-βNA. Предложенные глутаминсодержащие субстраты сравнены с прототипами Glp-Phe-Ala-AMC, Glp-Phe-Ala-AFC и Glp-Phe-Ala-pNA. Эффективность гидролиза оценивалась коэффициентом специфичности ферментативной реакции kcat/KM, которая характеризует как скорость ферментативной реакции (величина kcat), так и сродство данного фермента к данному субстрату (величина KM). Чем выше значение kcat/KM, тем субстрат лучше. Флуорогенные субстраты с АМС- и AFC-группировками (столбцы 3-5) примерно на порядок более эффективно расщеплялись всеми изученными ферментами, чем их хромогенные аналоги (столбцы 1 и 2) и флуорогенный субстрат с β-нафтиламидной группой. Сравнение кинетических параметров гидролиза Glp-Phe-Gln-pNA (столбец 1) и Glp-Phe-Gln-AMC (столбец 3) с их аланин-содержащими хромогенным прототипом Glp-Phe-Ala-pNA (столбец 2) и флуорогенными прототипами Glp-Phe-Ala-AMC и Glp-Phe-Ala-AFC (столбцы 4, 5) убедительно показывает преимущество предлагаемых нами глутамин-содержащих субстратов. Наиболее эффективен в отношении предложенных субстратов папаин, но и в случае катепсинов животных значения коэффициента специфичности kcat/KM достаточно высоки.Table 1 contains data on the efficiency of hydrolysis with cysteine peptidases of different origin of the chromogenic substrate Glp-Phe-Gln-pNA and fluorogenic substrates Glp-Phe-Gln-AMC and Z-Ala-Ala-Gln-βNA. The proposed glutamine-containing substrates are compared with the prototypes Glp-Phe-Ala-AMC, Glp-Phe-Ala-AFC and Glp-Phe-Ala-pNA. The hydrolysis efficiency was evaluated by the specificity coefficient of the enzymatic reaction k cat / K M , which characterizes both the rate of the enzymatic reaction (k cat value) and the affinity of this enzyme for this substrate (K M value). The higher the k cat / K M value, the better the substrate. Fluorogenic substrates with AMS and AFC groups (columns 3-5) were approximately more efficiently cleaved by all studied enzymes than their chromogenic analogues (columns 1 and 2) and fluorogenic substrates with a β-naphthylamide group. Comparison of the kinetic parameters of the hydrolysis of Glp-Phe-Gln-pNA (column 1) and Glp-Phe-Gln-AMC (column 3) with their alanine-containing chromogenic prototype Glp-Phe-Ala-pNA (column 2) and fluorogenic prototypes Glp- Phe-Ala-AMC and Glp-Phe-Ala-AFC (columns 4, 5) convincingly show the advantage of the glutamine-containing substrates we offer. The most effective in relation to the proposed substrates papain, but in the case of cathepsins animals the values of the coefficient of specificity k cat / K M are quite high.

Для практических целей более удобной оценкой гидролитической эффективности пептидаз является характеристика их удельной активности (примеры 6,7). Величина удельной активности показывает, какое количество субстрата (в молях) расщепляется определенным количеством фермента (в данном случае - молем) в единицу времени (в данном случае - в минуту) (см. примеры 6 и 7). Чем приведенное значение удельной активности выше, тем эффективнее субстрат гидролизуется данным ферментом.For practical purposes, a more convenient assessment of the hydrolytic efficiency of peptidases is a characteristic of their specific activity (examples 6.7). The specific activity value shows how much substrate (in moles) is cleaved by a certain amount of enzyme (in this case, we pray) per unit time (in this case, per minute) (see examples 6 and 7). The higher the specific activity value given, the more efficiently the substrate is hydrolyzed by this enzyme.

В таблице 2 в соответствующих строках приведены данные по удельной активности ряда исследованных цистеиновых пептидаз семейства С1 по отношению к синтезированному хромогенному субстрату Glp-Phe-Gln-pNA (столбец 2) и флуорогенным субстратам Glp-Phe-Gln-AMC, Glp-Val-Gln-AMC, Z-Pro-Gln-βNA, Z-Ala-Ala-Gln-βNA (столбцы 4-7). В столбцах 1 и 3 приведены значения удельной активности гидролиза указанными цистеиновыми пептидазами аланин-содержащих прототипов: хромогенного субстрата Glp-Phe-Ala-pNA (столбец 1) и флуорогенного субстрата Glp-Phe-Ala-AMC (столбец 3). Среди всех исследованных пептидаз наибольшую активность по всем субстратам проявлял папаин, являющийся родоначальником семейства С1. Наиболее перспективными для всех ферментов среди приведенных субстратов представляются Glp-Phe-Gln-pNA и Glp-Phe-Gln-AMC. Существенным преимуществом этих глутамин-содержащих субстратов (столбцы 2 и 4) по сравнению с их прототипами (столбцы 1 и 3 соответственно) является то, что с их использованием наблюдается более высокая удельная активность всех тестируемых пептидаз, т.е. гидролиз достигается за более короткое время и с меньшим количеством фермента. Особенно заметно преимущество Glp-Phe-Gln-pNA и Glp-Phe-Gln-AMC в случае цистеиновых катепсинов различного происхождения, причем наибольшую активность по указанному субстрату проявляет катепсин L.Table 2 in the corresponding rows shows the data on the specific activity of a number of studied family C1 cysteine peptides in relation to the synthesized chromogenic substrate Glp-Phe-Gln-pNA (column 2) and fluorogenic substrates Glp-Phe-Gln-AMC, Glp-Val-Gln -AMC, Z-Pro-Gln-βNA, Z-Ala-Ala-Gln-βNA (columns 4-7). Columns 1 and 3 show the values of the specific activity of hydrolysis by the indicated cysteine peptidases of alanine-containing prototypes: the chromogenic substrate Glp-Phe-Ala-pNA (column 1) and the fluorogenic substrate Glp-Phe-Ala-AMC (column 3). Among all the studied peptidases, papain, the ancestor of the C1 family, showed the highest activity on all substrates. The most promising for all enzymes among these substrates are Glp-Phe-Gln-pNA and Glp-Phe-Gln-AMC. A significant advantage of these glutamine-containing substrates (columns 2 and 4) compared to their prototypes (columns 1 and 3, respectively) is that with their use a higher specific activity of all tested peptidases is observed, i.e. hydrolysis is achieved in a shorter time and with less enzyme. Particularly noticeable is the advantage of Glp-Phe-Gln-pNA and Glp-Phe-Gln-AMC in the case of cysteine cathepsins of various origins, with cathepsin L. showing the highest activity on this substrate.

Синтезированные хромогенный и флуорогенные субстраты селективны для цистеиновых пептидаз семейства С1 и не гидролизуются пептидазами других кланов - сериновых пептидаз химотрипсина, трипсина и субтилизина, металлопептидазы термолизина и аспартильной пептидазы пепсина (таблица 2). Это позволяет использовать предложенные глутамин-содержащие субстраты для тестирования цистеиновых пептидаз в присутствии ферментов других кланов, и является важным преимуществом по отношению к широко распространенным коммерчески доступным аргинин-содержащим субстратам: Z-Phe-Arg-pNA, Z-Phe-Arg-AMC Z-Arg-Arg-pNA, Z-Arg-Arg-AMC, которые активно расщепляются также трипсиноподобными сериновыми пептидазами.The synthesized chromogenic and fluorogenic substrates are selective for cysteine peptidases of the C1 family and are not hydrolyzed by peptidases of other clans - chymotrypsin, trypsin and subtilisin serine peptidases, thermolysin metallopeptidases and pepsin aspartyl peptidases (table 2). This allows the use of the proposed glutamine-containing substrates for testing cysteine peptidases in the presence of enzymes of other clans, and is an important advantage over the widely used commercially available arginine-containing substrates: Z-Phe-Arg-pNA, Z-Phe-Arg-AMC Z -Arg-Arg-pNA, Z-Arg-Arg-AMC, which are also actively cleaved by trypsin-like serine peptidases.

Учитывая более низкую активность катепсина В (21±1, 23±9 (Мсубстрата/Мфермента*мин) по субстратам Glp-Phe-Gln-pNA и Glp-Phe-Gln-AMC соответственно) по сравнению с катепсином L (68±3, 97±9 (Мсубстрата/Мфермента*мин) по субстратам Glp-Phe-Gln-pNA и Glp-Phe-Gln-AMC соответственно) (таблица 1), их использование позволяет специфически и селективно тестировать катепсин L в природных смесях этих двух катепсинов (например, в пищеварительной системе жуков-вредителей запасов зерновых, в лизосомах).Given the lower activity of cathepsin B (21 ± 1, 23 ± 9 (Msubstrate / Enzyme * min) for Glp-Phe-Gln-pNA and Glp-Phe-Gln-AMC substrates, respectively) compared to cathepsin L (68 ± 3, 97 ± 9 (Msubstrate / Enzyme * min) for Glp-Phe-Gln-pNA and Glp-Phe-Gln-AMC substrates, respectively) (table 1), their use allows specific and selective testing of cathepsin L in natural mixtures of these two cathepsins ( for example, in the digestive system of grain pest beetles, in lysosomes).

Селективность предложенных субстратов может быть продемонстрирована в опыте по фракционированию сложной многокомпонентной ферментной смеси из пищеварительного комплекса личинок малого мучного хрущака Tribolium castaneum, в которой среди цистеиновых пептидаз доминировали катепсины L и В (A. Martynov, Е. Elpidina, L. Perkin, В. Oppert, Functional analysis of C1 family cysteine peptidases in the larval gut of Tenebrio molitor and Tribolium castaneum. BMC genomics. 16 (2015) 75-89)) (пример 9). На фиг. 1 показаны профили элюции цистеиновых пептидаз из экстракта кишечника личинок Т. castaneum с сефадекса G-75 по субстратам Glp-Phe-Gln-pNA, Z-Phe-Arg-pNA и Z-Arg-Arg-pNA при рН 5,6 в присутствии 6 мМ Cys. Пики 1 и 4 относятся к неферментативным белковым фракциям. В пиках 2 и 3 содержится активность примесных сериновых трипсиноподобных пептидаз и цистеиновых катепсинов В и L, тестируемая по неселективному субстрату Z-Phe-Arg-pNA. В пике 2 преимущественно содержится активность катепсина В, селективно тестируемая по субстрату Z-Arg-Arg-pNA. В пике 3 элюируется активность преимущественно катепсина L, селективно тестируемая по субстрату Glp-Phe-Gln-pNA. Следует отметить, что только использование Glp-Phe-Gln-pNA позволило селективно тестировать катепсин L и дифференциально выявить катепсины L и В.The selectivity of the proposed substrates can be demonstrated in an experiment on fractionation of a complex multicomponent enzyme mixture from the digestive complex of Tribolium castaneum larvae of the flour meal, in which cathepsins L and B dominated among cysteine peptidases (A. Martynov, E. Elpidina, L. Perkin, B. Oppert , Functional analysis of C1 family cysteine peptidases in the larval gut of Tenebrio molitor and Tribolium castaneum. BMC genomics. 16 (2015) 75-89)) (Example 9). In FIG. 1 shows elution profiles of cysteine peptidases from the intestinal extract of T. castaneum larvae with Sephadex G-75 on substrates Glp-Phe-Gln-pNA, Z-Phe-Arg-pNA and Z-Arg-Arg-pNA at pH 5.6 in the presence of 6 mM Cys. Peaks 1 and 4 relate to non-enzymatic protein fractions. Peaks 2 and 3 contain the activity of impurity serine trypsin-like peptidases and cysteine cathepsins B and L, tested on the non-selective substrate Z-Phe-Arg-pNA. Peak 2 predominantly contains cathepsin B activity, selectively tested for Z-Arg-Arg-pNA substrate. In peak 3, predominantly cathepsin L activity elutes selectively from the Glp-Phe-Gln-pNA substrate. It should be noted that only the use of Glp-Phe-Gln-pNA allowed selective testing of cathepsin L and differentially detect cathepsins L and B.

Возможно также селективное тестирование активности катепсина L с использованием флуорогенных соединений в системах in vivo: клетках и их органеллах, межклеточном пространстве, тканях.It is also possible selective testing of cathepsin L activity using fluorogenic compounds in in vivo systems: cells and their organelles, intercellular space, and tissues.

Для определения ферментативной активности изучаемого фермента в гомогенном растворе используется водный раствор заявляемого субстрата с добавлением полярного органического растворителя, необходимого для полного растворения субстрата. Обычно это водный раствор с добавлением 2-5% органического растворителя, в качестве которого могут быть использованы, например, диметилформамид, диметилсульфоксид, этанол, метанол, пропанол, изопропанол, ацетонитрил, диоксан. Критерием для выбора того или иного растворителя является как растворимость субстрата, (чем растворимость выше, тем лучше), так и влияние данного растворителя на активность определяемого фермента (выбирается такой растворитель, в присутствии которого активность фермента теряется в наименьшей степени).To determine the enzymatic activity of the studied enzyme in a homogeneous solution, an aqueous solution of the inventive substrate is used with the addition of a polar organic solvent necessary for complete dissolution of the substrate. Usually this is an aqueous solution with the addition of 2-5% organic solvent, for example, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, ethanol, methanol, propanol, isopropanol, acetonitrile, dioxane can be used. The criterion for choosing a particular solvent is both the solubility of the substrate (the higher the solubility, the better), and the effect of this solvent on the activity of the enzyme to be determined (a solvent is chosen in the presence of which the enzyme activity is lost to the least extent).

В случае определения активности в геле, в качестве полимерной матрицы могут быть использованы гели из полиакриламида (ПААГ), крахмала, агарозы, желатина, целлюлозы.In the case of determining activity in a gel, gels from polyacrylamide (PAG), starch, agarose, gelatin, and cellulose can be used as a polymer matrix.

Наличие в субстратах маркерной хромогенной или флуорогенной группировок позволяет использовать их при создании тест-систем в растворе (примеры 6 и 7) и детекции активности непосредственно в геле после проведения электрофореза в нативных условиях (пример 8).The presence of marker chromogenic or fluorogenic groups in substrates allows their use in the creation of test systems in solution (examples 6 and 7) and the detection of activity directly in the gel after electrophoresis under native conditions (example 8).

Тест-система для определения ферментативной активности в растворе включает в себя препарат цистеиновой пептидазы, буферный раствор с рН от 5 до 7, содержащий этилендиамнтетрауксусную кислоту (ЭДТА) (конечная концентрация 1 мМ), раствор восстанавливающего SH-реагента (например, цистеин, меркаптоэтанол, дитиотреитол) (конечная концентрация от 2 до 6 мМ), раствор субстрата в 2,5% органическом растворителе (конечная концентрация хромогенных субстратов от 1 до 5 мМ, флуорогенных - от 10 до 100 мкМ) (примеры 6 и 7).The test system for determining the enzymatic activity in a solution includes a cysteine peptidase preparation, a buffer solution with a pH of 5 to 7 containing ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) (final concentration 1 mM), a solution of a reducing SH reagent (for example, cysteine, mercaptoethanol, dithiothreitol) (final concentration from 2 to 6 mM), a solution of the substrate in 2.5% organic solvent (final concentration of chromogenic substrates from 1 to 5 mM, fluorogenic from 10 to 100 μM) (examples 6 and 7).

Тест-система для постэлектрофоретического тестирования активности цистеиновых пептидаз семейства С1 непосредственно в геле включает в себя гелевую пластину (полиакриламидную или аналогичную), в которой был проведен электрофорез (ЭФ) исследуемого препарата пептидазы в нативных условиях (в отсутствие додецилсульфата натрия) при рН 6,8-7,2 по методу, описанному в работе (K.S. Vinokurov, В. Oppert, E.N. Elpidina, Anal. Biochem. (2005)) и проявляющий раствор, состоящий из буфера с рН 5-7, содержащего ЭДТА (конечная концентрация 1 мМ), восстанавливающий SH-реагент (например, цистеин, меркаптоэтанол, дитиотреитол) (конечная концентрация от 2 до 6 мМ) с добавлением 50-100 мкМ раствора субстрата в 2,5% органическом растворителе. После инкубации 5-15 мин места локализации протеолитической активности выявляются по образовавшимся флуоресцентным полосам при 350-370 нм (пример 8).The test system for post-electrophoretic testing of the activity of cysteine peptidases of the C1 family directly in the gel includes a gel plate (polyacrylamide or similar), in which electrophoresis (EF) of the studied peptidase preparation was carried out under native conditions (in the absence of sodium dodecyl sulfate) at pH 6.8 -7.2 according to the method described in (KS Vinokurov, B. Oppert, EN Elpidina, Anal. Biochem. (2005)) and a developing solution consisting of a buffer with a pH of 5-7 containing EDTA (final concentration 1 mM) reducing SH reagent (e.g. cis thein, mercaptoethanol, dithiothreitol) (final concentration from 2 to 6 mM) with the addition of 50-100 μM substrate solution in a 2.5% organic solvent. After an incubation of 5-15 minutes, the localization sites of proteolytic activity are detected by the formed fluorescence bands at 350-370 nm (Example 8).

Предлагаемые глутамин-содержащие субстраты могут быть эффективны для поиска глутаминспецифичных пептидаз, обладающих способностью расщеплять глиадины и их токсические пептиды. Это создает перспективу использования субстратов для скрининга пептидаз - потенциальных кандидатов для создания препаратов от целиакии (аутоиммунного заболевания ЖКТ, вызываемого недорасщепленными иммуногенными Gln-содержащими пептидами), а также для получения безглютеновых продуктов.The proposed glutamine-containing substrates can be effective in the search for glutamine-specific peptidases with the ability to cleave gliadins and their toxic peptides. This creates the prospect of using substrates for screening peptidases - potential candidates for creating drugs for celiac disease (an autoimmune disease of the gastrointestinal tract caused by undegraded immunogenic Gln-containing peptides), as well as for producing gluten-free products.

Таким образом преимуществом заявляемого пептидного субстрата являются:Thus, the advantage of the claimed peptide substrate are:

1. Увеличение эффективности по сравнению с прототипом и аналогами. Эффективность гидролиза оценивалась коэффициентом специфичности ферментативной реакции kcat/KM, которая характеризует как скорость ферментативной реакции (величина kcat), так и сродство данного фермента к данному субстрату (величина KM). Чем выше значение kcat/KM, тем субстрат лучше. Флуорогенные субстраты с АМС- и AFC-группировками (столбцы 3-5) примерно на порядок более эффективно расщеплялись всеми изученными ферментами, чем их хромогенные аналоги (столбцы 1 и 2) и флуорогенный субстрат с β-нафтиламидной группой. Сравнение кинетических параметров гидролиза Glp-Phe-Gln-pNA (столбец 1) и Glp-Phe-Gln-AMC (столбец 3) с их аланин-содержащими хромогенным прототипом Glp-Phe-Ala-pNA (столбец 2) и флуорогенными прототипами Glp-Phe-Ala-AMC и Glp-Phe-Ala-AFC (столбцы 4, 5) убедительно показывает преимущество предлагаемых нами глутамин-содержащих субстратов. (Таблица 1; пример 5).1. Increased efficiency compared to the prototype and analogues. The hydrolysis efficiency was evaluated by the specificity coefficient of the enzymatic reaction k cat / K M , which characterizes both the rate of the enzymatic reaction (k cat value) and the affinity of this enzyme for this substrate (K M value). The higher the k cat / K M value, the better the substrate. Fluorogenic substrates with AMS and AFC groups (columns 3-5) were approximately more efficiently cleaved by all studied enzymes than their chromogenic analogues (columns 1 and 2) and fluorogenic substrates with a β-naphthylamide group. Comparison of the kinetic parameters of the hydrolysis of Glp-Phe-Gln-pNA (column 1) and Glp-Phe-Gln-AMC (column 3) with their alanine-containing chromogenic prototype Glp-Phe-Ala-pNA (column 2) and fluorogenic prototypes Glp- Phe-Ala-AMC and Glp-Phe-Ala-AFC (columns 4, 5) convincingly show the advantage of the glutamine-containing substrates we offer. (Table 1; Example 5).

2. Высокая активность цистеиновых пептидаз семейства папаина, таких как растительные пептидазы папаин и фицин, а также пептидазы животных - лизосомальный и пищеварительный катепсины L, по предлагаемым субстратам, которые являются высокоселективными (таблица 2, примеры 6,7). Существенным преимуществом глутамин-содержащих субстратов по сравнению с их прототипом является то, что с их использованием наблюдается более высокая удельная активность всех тестируемых пептидаз (таблица 2, столбцы 1 и 2, 3 и 4). Это позволяет существенно повысить чувствительность анализа без потери селективности.2. High activity of cysteine peptidases of the papain family, such as plant peptidases papain and ficin, as well as animal peptidases — lysosomal and digestive cathepsins L, according to the proposed substrates, which are highly selective (table 2, examples 6.7). A significant advantage of glutamine-containing substrates in comparison with their prototype is that with their use there is a higher specific activity of all tested peptidases (table 2, columns 1 and 2, 3 and 4). This can significantly increase the sensitivity of the analysis without loss of selectivity.

3. Селективность подавляющего большинства глутамин-содержащих субстратов по отношению к цистеиновым пептидазам семейства С1. Синтезированные субстраты расщепляются только цистеиновыми пептидазами семейства С1 и не гидролизуются пептидазами других кланов (таблица 2). Это позволяет использовать предложенные глутамин-содержащие субстраты для тестирования цистеиновых пептидаз в присутствии ферментов других кланов, и является важным преимуществом по отношению к широко распространенным коммерчески доступным аргинин-содержащим продуктам: Z-Phe-Arg-pNA, Z-Phe-Arg-AMC Z-Arg-Arg-pNA, Z-Arg-Arg-AMC, которые активно расщепляются также трипсиноподобными сериновыми пептидазами.3. The selectivity of the vast majority of glutamine-containing substrates in relation to cysteine peptidases of the C1 family. The synthesized substrates are cleaved only by cysteine peptidases of the C1 family and are not hydrolyzed by peptidases of other clans (table 2). This allows the use of the proposed glutamine-containing substrates for testing cysteine peptidases in the presence of enzymes of other clans, and is an important advantage over the widespread commercially available arginine-containing products: Z-Phe-Arg-pNA, Z-Phe-Arg-AMC Z -Arg-Arg-pNA, Z-Arg-Arg-AMC, which are also actively cleaved by trypsin-like serine peptidases.

4. Возможность селективной детекции различных катепсинов животного происхождения. Учитывая более низкую активность катепсина В (таблица 2) по отношению к глутамин-содержащим субстратам, их использование позволяет специфически тестировать катепсин L в природных смесях этих двух катепсинов (например, в пищеварительной системе жуков-вредителей запасов зерновых, в лизосомах). Селективность предложенных субстратов продемонстрирована в опыте по фракционированию сложной многокомпонентной ферментной смеси из пищеварительного комплекса личинок малого мучного хрущака Tribolium castaneum, в которой среди цистеиновых пептидаз доминировали катепсины L и В (A. Martynov et al, 2015). Тестирование активности катепсинов L и В после хроматографического разделения проводили с помощью предложенного субстрата Glp-Phe-Gln-pNA, обладающего частичной селективностью по отношению к катепсину В коммерческого субстрата Z-Arg-Arg-pNA и неселективного коммерческого субстрата Z-Ala-Phe-Arg-pNA. Только использование Glp-Phe-Gln-pNA позволило селективно тестировать катепсин L и дифференциально выявить катепсины L и В (фиг. 1).4. The possibility of selective detection of various cathepsins of animal origin. Given the lower activity of cathepsin B (table 2) with respect to glutamine-containing substrates, their use allows specific testing of cathepsin L in natural mixtures of these two cathepsins (for example, in the digestive system of beetle pests of grain stocks, in lysosomes). The selectivity of the proposed substrates was demonstrated in an experiment on fractionation of a complex multicomponent enzyme mixture from the digestive complex of Tribolium castaneum larvae of the flour meal, in which cathepsins L and B dominated among cysteine peptidases (A. Martynov et al, 2015). Testing the activity of cathepsins L and B after chromatographic separation was performed using the proposed substrate Glp-Phe-Gln-pNA, which has partial selectivity for cathepsin B of a commercial substrate Z-Arg-Arg-pNA and a non-selective commercial substrate Z-Ala-Phe-Arg -pNA. Only the use of Glp-Phe-Gln-pNA allowed selective testing of cathepsin L and differentially detect cathepsins L and B (Fig. 1).

5. Селективное тестирование активности катепсина L с использованием флуорогенных соединений в системах in vivo: клетках и их органеллах, межклеточном пространстве, тканях.5. Selective testing of cathepsin L activity using fluorogenic compounds in in vivo systems: cells and their organelles, intercellular space, tissues.

6. Возможности использования предлагаемых субстратов; медико-биологический аспект.6. Possibilities of using the proposed substrates; biomedical aspect.

6.1. Наличие в субстратах маркерной хромогенной или флуорогенной группировок позволяет использовать их при создании тест-систем и тестирования активности непосредственно в геле после проведения электрофореза в нативных условиях.6.1. The presence of marker chromogenic or fluorogenic groups in substrates allows them to be used to create test systems and test activity directly in the gel after electrophoresis under native conditions.

6.2. Селективность предложенных субстратов по отношению к катепсину L, являющемуся маркером многих заболеваний, позволяет использовать их для селективного тестирования фермента в системах in vivo.6.2. The selectivity of the proposed substrates in relation to cathepsin L, which is a marker of many diseases, allows them to be used for selective testing of the enzyme in in vivo systems.

6.3. Предлагаемые глутамин-содержащие субстраты могут быть эффективны для поиска глутаминспецифичных пептидаз, обладающих способностью расщеплять глиадины и их токсические пептиды. Это создает перспективу использования субстратов для скрининга пептидаз - потенциальных кандидатов для создания препаратов от целиакии (аутоиммунного заболевания ЖКТ, вызываемого недорасщепленными иммуногенными Gln-содержащими пептидами), а также для получения безглютеновых продуктов.6.3. The proposed glutamine-containing substrates can be effective in the search for glutamine-specific peptidases with the ability to cleave gliadins and their toxic peptides. This creates the prospect of using substrates for screening peptidases, potential candidates for creating drugs for celiac disease (an autoimmune disease of the gastrointestinal tract caused by undegraded immunogenic Gln-containing peptides), as well as for producing gluten-free products.

Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами выполнения, которые не являются единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.The present invention is illustrated by specific examples of execution, which are not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving the desired technical result.

Пример 1Example 1

Синтез пироглутамил-L-фенилаланил-L-глутаминил-7-амино-4-метилкумарида (Glp-Phe-Gln-AMC)Synthesis of pyroglutamyl-L-phenylalanyl-L-glutaminyl-7-amino-4-methylcoumaride (Glp-Phe-Gln-AMC)

Пентафторфениловый эфир пироглутаминовой кислоты GlpOPfpGlogOPfp pyroglutamic acid pentafluorophenyl ester

К суспензии 2,58 г (20 ммоль) пироглутаминовой кислоты и 3,70 г (20 ммоль) пентафторфенола в 90 мл абс. этилацетата при 0°С добавляли 4,53 г (22 ммоль) ДЦГК в 10 мл абс. этилацетата. Перемешивали 1 ч при 0°С и 3 ч при 20°С. Осадок дициклогексилмочевины (ДЦГМ) отфильтровывали и промывали этилацетатом. Фильтрат и промывные воды упаривали в вакууме. Сухой остаток промывали гексаном. Сушили над парафином в вакууме. Выход 5,3 г (90%). Rƒ=0,76 (А); 0,5 (В).To a suspension of 2.58 g (20 mmol) of pyroglutamic acid and 3.70 g (20 mmol) of pentafluorophenol in 90 ml of abs. ethyl acetate at 0 ° C was added 4.53 g (22 mmol) of DHA in 10 ml of abs. ethyl acetate. Stirred for 1 h at 0 ° C and 3 h at 20 ° C. The precipitate of dicyclohexylurea (DCM) was filtered off and washed with ethyl acetate. The filtrate and washings were evaporated in vacuo. The dry residue was washed with hexane. Dried over paraffin in a vacuum. Yield 5.3 g (90%). R ƒ = 0.76 (A); 0.5 (B).

Метиловый эфир фенилаланина PheOMePhenylalanine Methyl PheOMe

К суспензии 3,9 г хлоргидрата метилового эфира фенилаланина в 100 мл абс. этилацетата по каплям добавляли 2,5 мл абс. триэтиламина и оставляли при перемешивании на 1 ч. Осадок отфильтровывали, раствор упарили в вакууме. В остатке масло. Выход 3,2 г (98%).To a suspension of 3.9 g of phenylalanine methyl ester hydrochloride in 100 ml of abs. ethyl acetate was added dropwise 2.5 ml of abs. triethylamine and left under stirring for 1 h. The precipitate was filtered off, the solution was evaporated in vacuo. The rest is oil. Yield 3.2 g (98%).

Метиловый эфир пироглутамил-фенилаланина Glp-PheOMePyroglutamyl-phenylalanine methyl ester Glp-PheOMe

К 3,2 г (18 ммоль) метилового эфира фенилаланина прибавляли 5,3 г (18 ммоль) пентафторфенилового эфира пироглутаминовой кислоты в 20 мл тетрагидрофурана, перемешивали 20 мин., упаривали в вакууме, остаток растворяли в 80 мл этилацетата и промывали 5% лимонной кислотой, водой. Из промывных вод дополнительно экстрагировали пептид смесью этилацетата и н-бутанола, 8:1. Объединенные экстракты промывали лимонной кислотой и водой. Этилацетатный раствор и экстракты объединяли, сушили безводным Na2SO4 и упаривали в вакууме. Масло кристаллизовали на холоду под абс. эфиром. Выход 3,3 г (63%). Т.пл. 28-30°С, Rf 0,79 (В), 0,83 (С);

Figure 00000006
(с 1; ДМФ). Аминокислотный анализ: Glu 1,06; Phe 1,0.To 3.2 g (18 mmol) of phenylalanine methyl ester was added 5.3 g (18 mmol) of pentafluorophenyl ether of pyroglutamic acid in 20 ml of tetrahydrofuran, stirred for 20 minutes, evaporated in vacuo, the residue was dissolved in 80 ml of ethyl acetate and washed with 5% citric acid acid, water. An additional peptide was extracted from the washings with a mixture of ethyl acetate and n-butanol, 8: 1. The combined extracts were washed with citric acid and water. The ethyl acetate solution and the extracts were combined, dried with anhydrous Na 2 SO 4 and evaporated in vacuo. The oil crystallized in the cold under abs. ether. Yield 3.3 g (63%). Mp 28-30 ° C, R f 0.79 (B), 0.83 (C);
Figure 00000006
(s 1; DMF). Amino acid analysis: Glu 1.06; Phe 1.0.

Пироглутамил-L-фенилаланин Glp-PhePyroglutamyl-L-Phenylalanine Glp-Phe

К раствору 1 г (3,38 ммоль) Glp-PheOMe в 27 мл 0,1 М бикарбоната аммония (рН=8), прибавляли 10 мл раствора α-химотрипсина (1 мг/мл в воде). Реакционную смесь перемешивали 5 ч при 37°С, затем упаривали в вакууме. Образовавшееся масло кристаллизовали обработкой эфиром и этиловым спиртом с последующей отгонкой растворителей в вакууме. Сушили над Р2О5. Выход 0,88 г (88%). Т.пл. 159-161°С; Rf 0,48 (С),

Figure 00000007
(c 0,5; DMF-вода 1:1).To a solution of 1 g (3.38 mmol) of Glp-PheOMe in 27 ml of 0.1 M ammonium bicarbonate (pH = 8), 10 ml of a solution of α-chymotrypsin (1 mg / ml in water) was added. The reaction mixture was stirred for 5 hours at 37 ° C, then evaporated in vacuo. The resulting oil was crystallized by treatment with ether and ethyl alcohol, followed by distillation of the solvents in vacuo. Dried over P 2 O 5 . Yield 0.88 g (88%). Mp 159-161 ° C; R f 0.48 (C),
Figure 00000007
(c 0.5; DMF-water 1: 1).

Пироглутамил-L-фенилаланил-L-глутаминил-7-амино-4-метилкумарид Glp-Phe-Gln-AMCPyroglutamyl-L-phenylalanyl-L-glutaminyl-7-amino-4-methylcoumaride Glp-Phe-Gln-AMC

К раствору 0,059 г (0,21 ммоль) Glp-Phe и 0,081 г (0,21 ммоль) HBr×Gln-AMC в смеси 1,5 мл ацетонитрила и 5 мл ДМФ, содержащем 30 мкл (0,21 ммоль) триэтиламина при охлаждении до 0°С и перемешивании добавили 0,054 г (0,26 ммоль) ДЦГК. Реакционную смесь оставляли при перемешивании при комнатной температуре на ночь, образовавшийся осадок отфильтровывали, фильтрат упаривали. Полученное маслообразное вещество растворили в смеси этилацетат : бутанол (80:20), Органический слой промывали 3% NaHCO3, водой, 5% лимонной кислотой, сушили над безводным Na2SO4 и упаривали досуха. Продукт кристаллизовали из абс. диэтилового эфира. Выход - 0,060 г (52%). Аминокислотный анализ: Glu:Phe 2,1:1; Rf 0,77 (С), 0,62 (D); ВЭЖХ 13,5 мин (градиент А), 8,9 мин (градиент Б); Mr (рассч./обнар.) 561,5/561,4; ЯМР 1Н, DMSO-D6, δ, м.д. - 1,2 с (3Н, СН 3 в АМС), 1,5-1,9 м (2Н, -CH 2-CH2-CO-NH2 в Gln и 1Н -NH-CO-СН2Н 2-СН- в Glp), 2-2,4 м (4Н: 2Н, -CH2-CH 2-CO-NH2 Gln и 2Н -NH-CO-CH 2-CH 2-CH- в Glp), 2,5 с (2Н, CH 2-СО-О, АМС), 2,7 м (1Н, α-СН Phe), 3,35 д (2Н, CH 2- в Phe), 4,5 д (1H, -NH-CO-CH2-CH2-CH- в Glp), 7,2-8,2 м (5Н, С6 Н 5 в Phe).To a solution of 0.059 g (0.21 mmol) of Glp-Phe and 0.081 g (0.21 mmol) of HBr × Gln-AMC in a mixture of 1.5 ml of acetonitrile and 5 ml of DMF containing 30 μl (0.21 mmol) of triethylamine at while cooling to 0 ° C and stirring, 0.054 g (0.26 mmol) of DHA was added. The reaction mixture was left under stirring at room temperature overnight, the precipitate formed was filtered off, and the filtrate was evaporated. The resulting oily substance was dissolved in ethyl acetate: butanol (80:20). The organic layer was washed with 3% NaHCO 3 , water, 5% citric acid, dried over anhydrous Na 2 SO 4 and evaporated to dryness. The product was crystallized from abs. diethyl ether. Yield 0.060 g (52%). Amino acid analysis: Glu: Phe 2.1: 1; R f 0.77 (C), 0.62 (D); HPLC 13.5 min (gradient A), 8.9 min (gradient B); Mr (calc / calc.) 561.5 / 561.4; 1 H NMR, DMSO-D 6, δ, ppm. - 1.2 s (3H, C H 3 in the AMS), 1.5-1.9 m (2H, -C H 2 -CH 2 -CO-NH 2 in Gln and 1H -NH-CO-CH 2 - With H 2 -CH- in Glp), 2-2.4 m (4H: 2H, -CH 2 -C H 2 -CO-NH 2 Gln and 2H -NH-CO-C H 2 -C H 2 -CH - in Glp), 2.5 s (2Н, C H 2 -CO-О, AMS), 2.7 m (1Н, α-С Н Phe), 3.35 d (2Н, C H 2 - in Phe ), 4.5 d (1H, —NH — CO — CH 2 —CH 2 —C H — in Glp), 7.2-8.2 m (5H, C 6 H 5 in Phe).

Аналогично получали соединения общей формулы Glp-Xaa-Gln-B, где Хаа = Phe-4-Cl, Phe-3,4-Cl2, homoPhe, Phg, Leu, Tyr; В = АМС, βNA, AFC.Similarly, compounds of the general formula Glp-Xaa-Gln-B were prepared, where Xaa = Phe-4-Cl, Phe-3,4-Cl 2 , homoPhe, Phg, Leu, Tyr; B = AMC, βNA, AFC.

Пример 2Example 2

Синтез пироглутамил-L-валил-L-глутаминил-7амино-4-метилкумарида (Glp-Val-Gln-AMC)Synthesis of pyroglutamyl-L-valyl-L-glutaminyl-7 amino-4-methylcoumaride (Glp-Val-Gln-AMC)

Хлоргидрат метилового эфира валика HCl ValOMeValOMe Roller HCl Methyl Ester Hydrochloride

5 г (0,043 моль) валина растворяли в 50 мл абс. метанола. К охлажденному до 0°С раствору прибавляли при перемешивании 6 мл (0,043 моль) хлористого тионила. Затем раствор перемешивали в течение 24 ч, упаривали в вакууме досуха и масло вторично обрабатывали метанолом и хлористым тионилом в описанных выше условиях. Полученное кристаллическое вещество промывали абс. эфиром, сушили в вакууме над щелочью. Выход 6,2 г (86%). Rƒ=0,54 (D).5 g (0.043 mol) of valine were dissolved in 50 ml of abs. methanol. 6 ml (0.043 mol) of thionyl chloride were added to the solution cooled to 0 ° C with stirring. The solution was then stirred for 24 hours, evaporated to dryness in vacuo, and the oil was again treated with methanol and thionyl chloride under the conditions described above. The resulting crystalline material was washed with abs. ether, dried in vacuo over alkali. Yield 6.2 g (86%). R ƒ = 0.54 (D).

Метиловый эфир пироглутамил-валина Glp-ValOMePyroglutamyl Valine Methyl Ester Glp-ValOMe

К 3,3 г (20 ммоль) HClxValOMe, растворенному в 30 мл DMF, приливали 3 мл Et3N, перемешивали. Затем к реакционной смеси приливали 5,8 г (20 ммоль) GlpOPfp в 30 мл ДМФ. После окончания реакции осадок отфильтровывали, ДМФ упаривали досуха. Полученное вещество растворяли в 150 мл EtOAc, выпавший осадок отфильтровывали и органическую фазу промывали лимонной кислотой и водой. Сушили над безводным Na2SO4, фильтровали и упаривали в вакууме. Кристаллизовали под петролейным эфиром, сушили над щелочью в вакууме. Выход 2,20 г (48%). Rƒ=0,12 (F).To 3.3 g (20 mmol) of HClxValOMe dissolved in 30 ml of DMF was added 3 ml of Et 3 N, stirred. Then, 5.8 g (20 mmol) of GlpOPfp in 30 ml of DMF was added to the reaction mixture. After completion of the reaction, the precipitate was filtered off, and DMF was evaporated to dryness. The resulting substance was dissolved in 150 ml EtOAc, the precipitate was filtered off and the organic phase was washed with citric acid and water. Dried over anhydrous Na 2 SO 4 , filtered and evaporated in vacuo. It was crystallized under petroleum ether, dried over alkali in vacuo. Yield 2.20 g (48%). R ƒ = 0.12 (F).

Пироглутамил-L-валин Glp-ValPyroglutamyl-L-Valine Glp-Val

0,59 г (2,54 ммоль) Glp-ValOMe растворили в 5 мл метилового спирта, добавили 1,5 мл 2н. NaOH и перемешивали при комнатной температуре 1,5 часа. Растворитель упарили, добавили холодной воды и довели рН до 3. Экстрагировали из воды смесью этилацетат : бутанол (60:40, раствор промывали водой, растворитель упарили и остаток высадили петролейным эфиром. Выход 0,360 г (62%). Rf=0,39 (В) и 0,62 (D).0.59 g (2.54 mmol) of Glp-ValOMe was dissolved in 5 ml of methyl alcohol, 1.5 ml of 2N was added. NaOH and stirred at room temperature for 1.5 hours. The solvent was evaporated, cold water was added and the pH was adjusted to 3. It was extracted from water with ethyl acetate: butanol (60:40, the solution was washed with water, the solvent was evaporated and the residue was precipitated with petroleum ether. Yield 0.360 g (62%). R f = 0.39 (B) and 0.62 (D).

Пироглутамил-L-валил-L-глутаминил-7-амино-4-метилкумарид Glp-Val-Gln-АМСPyroglutamyl-L-valyl-L-glutaminyl-7-amino-4-methylcoumaride Glp-Val-Gln-AMS

К раствору 0,050 г (0,21 ммоль) GlpVal и 0,081 г (0,21 ммоль) HBr×Gln-AMC в смеси 1,5 мл АН и 5 мл ДМФ, содержащем 30 мкл (0,21 ммоль) ТЭА при охлаждении до 0°С и перемешивании добавили 0,054 г (0,26 ммоль) ДЦГК. Реакционную смесь оставляли при перемешивании при комнатной температуре на ночь, образовавшийся осадок отфильтровывали, фильтрат упаривали. Полученное маслообразное вещество растворили в 3,2 мл смеси этилацетат : бутанол (80:20), отфильтровали образовавшийся осадок и довели объем фильтрата до 10 мл все той же смесью этилацетата и бутанола. Органический слой промывали 3% NaHCO3, водой, 5% лимонной кислотой, сушили над безводным Na2SO4 и упаривали досуха. Продукт кристаллизовали из абс. диэтилового эфира. Выход - 0,052 г (48%). Аминокислотный анализ: Glu:Val = 2,2:1;Rf 0,51 (С), 0,41 (D); ВЭЖХ 12,0 мин (градиент А), 7,9 мин (градиент Б); Mr (рассч./ обнар.) 513,2/513,1; ЯМР 1H, DMSO-D6, δ, м.д. -1,2 д (3Н, СН 3 в Val), 1,65 д (3Н, CH 3 в Val), 2,5 с (3Н, СН 3 в АМС), 2,6-2,75 м (2Н, -CH 2-CH2-CO-NH2 Gln), 3,3 с (2Н, CH 2 АМС) 7,91 с (1Н, -C(O)-NH-СН- в Val, 8,34 д (1H, -C(O)-NH-CH- в Glp).To a solution of 0.050 g (0.21 mmol) of GlpVal and 0.081 g (0.21 mmol) of HBr × Gln-AMC in a mixture of 1.5 ml of AN and 5 ml of DMF containing 30 μl (0.21 mmol) of TEA while cooling to 0 ° C. While stirring, 0.054 g (0.26 mmol) of DHA was added. The reaction mixture was left under stirring at room temperature overnight, the precipitate formed was filtered off, and the filtrate was evaporated. The resulting oily substance was dissolved in 3.2 ml of a mixture of ethyl acetate: butanol (80:20), the precipitate formed was filtered off and the filtrate volume was adjusted to 10 ml with the same mixture of ethyl acetate and butanol. The organic layer was washed with 3% NaHCO 3 , water, 5% citric acid, dried over anhydrous Na 2 SO 4 and evaporated to dryness. The product was crystallized from abs. diethyl ether. Yield 0.052 g (48%). Amino acid analysis: Glu: Val = 2.2: 1; R f 0.51 (C), 0.41 (D); HPLC 12.0 min (gradient A), 7.9 min (gradient B); Mr (calc. / Dec.) 513.2 / 513.1; 1H NMR, DMSO-D6, δ, ppm -1.2 d (3H, C H 3 in Val), 1.65 d (3H, C H 3 in Val), 2.5 s (3H, C H 3 in AMC), 2.6-2.75 m (2H, -C H 2 -CH 2 -CO-NH 2 Gln), 3.3 s (2H, C H 2 AMC) 7.91 s (1H, -C (O) -N H -CH- Val, 8.34 d (1H, -C (O) -N H -CH- in Glp).

Аналогично получали соединения общей формулы Glp-Xaa-Gln-B, где Хаа = Val, Pro, Ile, His, Thr(OBzl), Thr(tBu), Ser(OBzl), Ser(tBu), Cys (SBzl); В = АМС, βNA, AFC.Similarly, compounds of the general formula Glp-Xaa-Gln-B were prepared, where Xaa = Val, Pro, Ile, His, Thr (OBzl), Thr (tBu), Ser (OBzl), Ser (tBu), Cys (SBzl); B = AMC, βNA, AFC.

Пример 3Example 3

Синтез карбобензокси-L-аланил-L-аланил-L-глутаминил-β-нафтиламида Z-Ala-Ala-Gln-βNASynthesis of carbobenzoxy-L-alanyl-L-alanyl-L-glutaminyl-β-naphthylamide Z-Ala-Ala-Gln-βNA

Бензилоксикарбонил-L-аланил-L-аланин Z-Ala-AlaBenzyloxycarbonyl-L-alanyl-L-alanine Z-Ala-Ala

При интенсивном перемешивании к раствору 5 г (0,031 моль) аланил-аланина и 7,8 г бикарбоната натрия (0,09 моль) в 60 мл воды прикапывали 9 мл (0,062 моль) карбобензоксихлорида. Реакционную смесь перемешивали 1 ч при 0°С и 2 ч при 20°С. Не вошедший в реакцию карбобензоксихлорид экстрагировали эфиром. Водную фракцию подкисляли 5 н HCl (по конго красному), выпавший осадок фильтровали, промывали 0,2 н соляной кислотой и водой. Сушили в вакууме над щелочью. Выход 8 г (80%). Т.пл. 150-151°C. Rf=0,75 (С), 0,72 (Е).With vigorous stirring, to a solution of 5 g (0.031 mol) of alanyl-alanine and 7.8 g of sodium bicarbonate (0.09 mol) in 60 ml of water was added dropwise 9 ml (0.062 mol) of carbobenzoxychloride. The reaction mixture was stirred for 1 h at 0 ° C and 2 h at 20 ° C. Unreacted carbobenzoxychloride was extracted with ether. The aqueous fraction was acidified with 5 N HCl (Congo red), the precipitate was filtered, washed with 0.2 N hydrochloric acid and water. Dried in vacuo over alkali. Yield 8 g (80%). Mp 150-151 ° C. R f = 0.75 (C), 0.72 (E).

Карбобензокси-L-аланил-L-аланил-L-глутаминил-β-нафтиламид Z-Ala-Ala-Gln-βNACarbobenzoxy-L-alanyl-L-alanyl-L-glutaminyl-β-naphthylamide Z-Ala-Ala-Gln-βNA

К раствору 0,154 г (0,5 ммоль) HCl×Gln-βNA и 0,147 г (0,5 ммоль) Z-Ala-Ala в 4 мл ДМФ, содержащему 70 мкл (0,5 ммоль) ТЭА, при охлаждении и перемешивании добавили 0,134 г (0,65 ммоль) ДЦГК. Реакционную смесь перемешивали 1 ч при охлаждении и оставляли на ночь при комнатной температуре. Образовавшийся осадок ДЦГМ отделяли и упаривали фильтрат досуха. Получившийся твердый остаток растворяли в 15 мл смеси этилацетат : бутанол (80:20). Органический слой промывали 3% NaHCO3 (2×1 мл), водой (2×1 мл), 5% лимонной кислотой (2×1 мл), сушили над безводным Na2SO4 и упаривали досуха. Продукт кристаллизовали под абс. диэтиловым эфиром. Выход 0,134 г (49%). Аминокислотный анализ: Ala:Glu = 1,8:1; Rf 0,81 (С), 0,79 (D); ВЭЖХ 16,8 мин (градиент A); Mr (рассч./ обнар.) 547,6/547,6; ЯМР 1H, DMSO-D6, δ, м.д. -1,1 д (3Н, СН 3 в Ala), 1,25 д (3Н, СН 3 в Ala), 1,4-1,7 м (2Н, -CH 2-CH2-CO-NH2 Gln), 1,75 м (2Н, -СН2-CH 2-СО-NH2 Gln), 3,35 м (1H, α-СН Gln), 4,1 м (1Н, α-СН Ala), 4,5 м (1Н, α-СН Ala), 5,3 д (2Н, -О-СН6Н5), 6,75 с (1H, ароматич. СН в А-цикле βNA), 7,2-7,7 м (5Н, С6 Н 5 в Cbz-), 7,8-8,4 м (4Н, ароматические СН в В-цикле βNA).To a solution of 0.154 g (0.5 mmol) of HCl × Gln-βNA and 0.147 g (0.5 mmol) of Z-Ala-Ala in 4 ml of DMF containing 70 μl (0.5 mmol) of TEA was added with cooling and stirring 0.134 g (0.65 mmol) of DHA. The reaction mixture was stirred for 1 h while cooling and left overnight at room temperature. The precipitate of DCMG was separated and the filtrate was evaporated to dryness. The resulting solid residue was dissolved in 15 ml of a mixture of ethyl acetate: butanol (80:20). The organic layer was washed with 3% NaHCO 3 (2 × 1 ml), water (2 × 1 ml), 5% citric acid (2 × 1 ml), dried over anhydrous Na 2 SO 4 and evaporated to dryness. The product crystallized under abs. diethyl ether. Yield 0.134 g (49%). Amino acid analysis: Ala: Glu = 1.8: 1; R f 0.81 (C), 0.79 (D); HPLC 16.8 min (gradient A); Mr (calc / calc.) 547.6 / 547.6; 1H NMR, DMSO-D6, δ, ppm -1.1 d (3H, C H 3 in Ala), 1.25 d (3H, C H 3 in Ala), 1.4-1.7 m (2H, -C H 2 -CH 2 -CO- NH 2 Gln), 1.75 m (2H, -CH 2 -C H 2 -CO-NH 2 Gln), 3.35 m (1H, α-C H Gln), 4.1 m (1H, α- С Н Ala), 4.5 m (1Н, α-С Н Н Ala), 5.3 d (2Н, -О-С Н6 Н 5 ), 6.75 s (1H, aromatic CH in A β-cycle βNA), 7.2-7.7 m (5H, C 6 H 5 in Cbz-), 7.8-8.4 m (4H, aromatic CH in βNA B-cycle).

Аналогично получали соединения общей формулы A-Xaa-Gln-B, где A =Z, Boc, Bz, Ac, For, Suc; Хаа =Arg, Lys, Pro, Ala-Ala, Ala-Gly, Gly-Ala, Gly-Gly; В = АМС, βNA, AFC, pNA.Compounds of the general formula A-Xaa-Gln-B, where A = Z, Boc, Bz, Ac, For, Suc; Haa = Arg, Lys, Pro, Ala-Ala, Ala-Gly, Gly-Ala, Gly-Gly; B = AMC, βNA, AFC, pNA.

Пример 4Example 4

Синтез пироглутамил-L-фенилаланил-L-глутаминил-n-нитроанилида (Glp-Phe-Gln-pNA)Synthesis of pyroglutamyl-L-phenylalanyl-L-glutaminyl-n-nitroanilide (Glp-Phe-Gln-pNA)

трет-Бутилоксикарбонил-L-фенилаланил-L-глутаминил-n-нитроанилид Boc-Phe-Gln-pNABoc-Phe-Gln-pNA tert-butyloxycarbonyl-L-phenylalanyl-L-glutaminyl-n-nitroanilide

Раствор 4 г (9,3 ммоль) Boc-Phe-OPfp и 3,0 г (7,9 ммоль) H-Gln-pNA в ДМФ перемешивали при комнатной температуре 12 ч. После упаривания на роторном испарителе полученный маслообразный остаток растворили в смеси этилацетата и изопропанола. Органический слой промывали 5% раствором H2SO4, 5% раствором NaHCO3, 20% раствором NaCl, сушили над безводным Na2SO4 и упаривали досуха. Выход: 3,6 г (90%).A solution of 4 g (9.3 mmol) of Boc-Phe-OPfp and 3.0 g (7.9 mmol) of H-Gln-pNA in DMF was stirred at room temperature for 12 hours. After evaporation on a rotary evaporator, the resulting oily residue was dissolved in a mixture ethyl acetate and isopropanol. The organic layer was washed with 5% H 2 SO 4 , 5% NaHCO 3 , 20% NaCl, dried over anhydrous Na 2 SO 4 and evaporated to dryness. Yield: 3.6 g (90%).

Фенилаланил-L-глутаминил n-нитроанилид Glp-Phe-Gln-pNA (трифторацетат) TFA х H-Phe-Gln-pNAPhenylalanyl-L-glutaminyl n-nitroanilide Glp-Phe-Gln-pNA (trifluoroacetate) TFA x H-Phe-Gln-pNA

К Boc-Phe-Gln-pNA (3,60 г; 7,0 ммоль) добавили смесь трифторуксусной кислоты (30 мл) и ДХМ (20 мл) и перемешивали 30 мин. Реакционную смесь упарили на роторном испарителе до состояния вязкого масла. К остатку прибавляли диэтиловый эфир, растирали, образовавшийся осадок отфильтровывали и промывали эфиром и петролейным эфиром. Сушили в вакууме. Выход: 3,60 г (97%).A mixture of trifluoroacetic acid (30 ml) and DCM (20 ml) was added to Boc-Phe-Gln-pNA (3.60 g; 7.0 mmol) and stirred for 30 minutes. The reaction mixture was evaporated on a rotary evaporator to a viscous oil. Diethyl ether was added to the residue, triturated, the precipitate formed was filtered off and washed with ether and petroleum ether. Dried in vacuo. Yield: 3.60 g (97%).

Пироглутамил-L-фенилаланил-L-глутаминил-n-нитроанилида (Glp-Phe-Gln-pNA)Pyroglutamyl-L-phenylalanyl-L-glutaminyl-n-nitroanilide (Glp-Phe-Gln-pNA)

К раствору Glp-OPfp (2,14 г; 7,25 ммоль) в ДМФ добавляли 3,4 г (6,50 ммоль) TFAxPhe-Gln-pNA, 0, 84 мл (6,5 ммоль) триэтиламина и оставляли при перемешивании на ночь. Реакционную смесь упаривали в вакууме, полученный маслообразный остаток растворяли в смеси этилацетата и пропанола и промывали 10% раствором NaHCO3 и насыщенным раствором NaCl. Высушивали раствор над Na2SO4 и упаривали в вакууме. Твердый остаток растирали с сухим этилацетатом и петролейным эфиром. Кристаллический осадок отфильтровывали, промывали этилацетатом и сушили в вакууме.To a solution of Glp-OPfp (2.14 g; 7.25 mmol) in DMF was added 3.4 g (6.50 mmol) of TFAxPhe-Gln-pNA, 0.44 ml (6.5 mmol) of triethylamine and left under stirring for the night. The reaction mixture was evaporated in vacuo, the resulting oily residue was dissolved in a mixture of ethyl acetate and propanol and washed with 10% NaHCO 3 solution and saturated NaCl solution. The solution was dried over Na 2 SO 4 and evaporated in vacuo. The solid residue was triturated with dry ethyl acetate and petroleum ether. The crystalline precipitate was filtered off, washed with ethyl acetate and dried in vacuo.

Выход: 1,763 г (52%). Аминокислотный анализ: Glu:Phe 1,98:1,1; Rf 0,75 (С), 0,60 (D); ВЭЖХ 13,0 мин (градиент А), 8,2 мин (градиент Б).Yield: 1.763 g (52%). Amino acid analysis: Glu: Phe 1.98: 1.1; R f 0.75 (C), 0.60 (D); HPLC 13.0 min (gradient A), 8.2 min (gradient B).

Пример 5.Example 5

Определение кинетических параметров гидролиза Gln-содержащих флуорогенных субстратов цистеиновыми пептидазами семейства С1Determination of kinetic parameters of the hydrolysis of Gln-containing fluorogenic substrates by cysteine peptidases of the C1 family

В ячейку микропланшета вносили 5 мкл препаратов ферментов известной концентрации. Добавляли 5 мкл 40 мМ ЭДТА и 10 мкл 120 мМ Cys, после чего содержимое ячеек доводили до конечного объема 195 мкл 0,1 М универсальным буфером с рН 5,6. Полученную реакционную смесь инкубировали 20 мин при комнатной температуре. Далее вносили 5 мкл 10-100 мкМ растворов субстратов в ДМФ и измеряли интенсивность флуоресценции в нулевой момент. Затем смесь инкубировали при 37°С, определяя изменение интенсивности флуоресценции через различные промежутки времени. Измерения проводились при λex=360 нм и λem=440 нм для АМС-группировки; λex=355 нм и λem=460 нм для флуорофора βNA (kfl=0,081 мкМ) и при λex=400 нм и λem=505 нм для флуорофора AFC (kfl=0,08 мкМ).5 μl of enzyme preparations of known concentration were added to the microplate cell. Added 5 μl of 40 mm EDTA and 10 μl of 120 mm Cys, after which the contents of the cells were brought to a final volume of 195 μl of 0.1 M universal buffer with a pH of 5.6. The resulting reaction mixture was incubated for 20 minutes at room temperature. Next, 5 μl of 10-100 μM substrate solutions in DMF were added and the fluorescence intensity was measured at zero time. The mixture was then incubated at 37 ° C, determining the change in fluorescence intensity at various time intervals. The measurements were carried out at λ ex = 360 nm and λ em = 440 nm for the AMS group; λ ex = 355 nm and λ em = 460 nm for the βNA fluorophore (k fl = 0.081 μM) and at λ ex = 400 nm and λ em = 505 nm for the AFC fluorophore (k fl = 0.08 μM).

Расчеты кинетических параметров проводили методом нелинейной регрессии при помощи программы OriginPro 7.5 по стандартному уравнению Михаэлиса-Ментен:Kinetic parameters were calculated by nonlinear regression using the OriginPro 7.5 program according to the standard Michaelis-Menten equation:

Figure 00000008
Figure 00000008

где y - начальная скорость реакции, которая определялась как производная в нулевой момент времени функции зависимости количества выделившегося продукта от времени, М/мин; х - концентрация субстрата в пробе, М; а=kcat*[E]/KM, b=kcat*[Е], где [Е] - концентрация фермента в пробе.where y is the initial reaction rate, which was determined as the derivative at time zero of the function of the dependence of the amount of product released on time, M / min; x is the concentration of the substrate in the sample, M; a = k cat * [E] / K M , b = k cat * [E], where [E] is the concentration of the enzyme in the sample.

Пример 6Example 6

Гидролиз Gln-содержащих флуорогенных субстратов цистеиновыми пептидазами семейства С1 и пептидазами других клановHydrolysis of Gln-containing fluorogenic substrates with cysteine peptidases of the C1 family and peptidases of other clans

В ячейку микропланшета вносили 5 мкл препарата фермента известной концентрации. Содержимое ячеек доводили до конечного объема 195 мкл 0,1 М универсальным буфером рН 5,6, содержащим 0, 0002 ммоль ЭДТА и 0,0012 ммоль Cys для цистеиновыхъ пептидаз, буфером Tris-HCl, рН 8,0, для химотрипсина, трипсина, субтилизина и термолизина и ацетатным буфером, рН 3,5, для пепсина. Реакционную смесь инкубировали 20 мин при комнатной температуре, вносили 5 мкл 1 мМ раствора субстрата в ДМФ и измеряли интенсивность флуоресценции в нулевой момент. Затем смесь инкубировали при 37°С, определяя изменение интенсивности флуоресценции через различные промежутки времени. Измерения проводились при λex=360 нм и λem=440 нм. Активность ферментов рассчитывали по формуле:5 μl of a known concentration enzyme preparation was added to the microplate well. The contents of the cells were adjusted to a final volume of 195 μl with 0.1 M universal pH 5.6 buffer containing 0 0002 mmol EDTA and 0.0012 mmol Cys for cysteine peptidases, Tris-HCl buffer, pH 8.0, for chymotrypsin, trypsin, subtilisin and thermolysin and acetate buffer, pH 3.5, for pepsin. The reaction mixture was incubated for 20 min at room temperature, 5 μl of a 1 mM substrate solution in DMF was added, and the fluorescence intensity was measured at zero time. The mixture was then incubated at 37 ° C, determining the change in fluorescence intensity at various time intervals. The measurements were carried out at λ ex = 360 nm and λ em = 440 nm. The enzyme activity was calculated by the formula:

Figure 00000009
Figure 00000009

где Ауд - активность препарата, Мсубстрферм мин;where A beats - the activity of the drug, M Subst / M farms min

dI/dt - начальная скорость отщепления флуорофора, которая определялась как производная в нулевой момент времени функции зависимости количества выделившегося флуорофора от времени, у.е./мин;dI / dt is the initial fluorophore cleavage rate, which was determined as the derivative at time zero of the function of the dependence of the amount of the released fluorophore on time, cu / min;

Figure 00000010
для АМС-группировки, при которой интенсивность флуоресценции раствора равно 1 условной единице (определяется в специальном опыте путем построения калибровочной прямой);
Figure 00000010
for the AMS group, in which the fluorescence intensity of the solution is 1 conventional unit (determined in a special experiment by constructing a calibration line);

cферм - концентрация фермента в пробе, Мc farms - the concentration of the enzyme in the sample, M

Полученные данные по удельной активности ряда исследованных цистеиновых пептидаз семейства С1 по отношению к флуорогенным Gln-содержащим субстратам Glp-Phe-Gln-AMC, Glp-Val-Gln-AMC, Z-Pro-Gln-βNA, Z-Ala-Ala-Gln-βNA приведены в табл. 2 (столбцы 4-7). В столбце 3 приведены ззначения удельной активности гидролиза указанными цистеиновыми пептидазами аланин-содержащего прототипа Glp-Phe-Ala-AMC.The obtained data on the specific activity of a number of the studied C1 family cysteine peptides in relation to fluorogenic Gln-containing substrates Glp-Phe-Gln-AMC, Glp-Val-Gln-AMC, Z-Pro-Gln-βNA, Z-Ala-Ala-Gln ββNA are given in table. 2 (columns 4-7). Column 3 shows the values of the specific activity of hydrolysis by the indicated cysteine peptidases of the alanine-containing prototype Glp-Phe-Ala-AMC.

Пример 7Example 7

Гидролиз Gln-содержащих хромогенных субстратов цистеиновыми пептидазами семейства С1Hydrolysis of Gln-containing chromogenic substrates with cysteine peptidases of the C1 family

В ячейку микропланшета вносили 5 мкл препарата фермента известной концентрации. Добавляли 5 мкл 40 мМ ЭДТА и 10 мкл 120 мМ Cys, после чего содержимое ячеек доводили до конечного объема 195 мкл 0,1 М универсальным буфером с рН 5,6. Реакционную смесь инкубировали 15 мин при комнатной температуре и 5 мин в термостате при 37°С. Далее вносили 5 мкл 10 мМ, раствора субстрата в ДМФ и измеряли поглощение раствора при 405 нм в начальный момент времени. Затем смесь инкубировали при 37°С, определяя изменение поглощения при 405 нм через каждые 3 минуты.5 μl of a known concentration enzyme preparation was added to the microplate well. Added 5 μl of 40 mm EDTA and 10 μl of 120 mm Cys, after which the contents of the cells were brought to a final volume of 195 μl of 0.1 M universal buffer with a pH of 5.6. The reaction mixture was incubated for 15 min at room temperature and 5 min in an incubator at 37 ° C. Next, 5 μl of 10 mM substrate solution in DMF was added and the absorbance of the solution was measured at 405 nm at the initial time. The mixture was then incubated at 37 ° C, determining the change in absorbance at 405 nm every 3 minutes.

Для расчета удельной активности Аудсубстрферм*мин) использовали формулу:To calculate the specific activity A beats (M substr / M farms * min) used the formula:

Figure 00000011
Figure 00000011

где dD405/dt - начальная скорость отщепления n-нитроанилина в нулевой момент времени (определяется по наклону линейного участка кинетической кривой, о.е./мин;where dD 405 / dt is the initial rate of n-nitroaniline cleavage at time zero (determined by the slope of the linear portion of the kinetic curve, p.u./min;

kchr=157 мкМ для n-нитроанилидной группировки, при которой поглощение раствора равно 1 условной единице (определяется в специальном опыте путем построения калибровочной прямой)k chr = 157 μM for the n-nitroanilide group, in which the absorption of the solution is 1 conventional unit (determined in a special experiment by constructing a calibration line)

cферм - конечная концентрация фермента в реакционной смеси, М.c farms - the final concentration of the enzyme in the reaction mixture, M.

Полученные данные по удельной активности ряда исследованных цистеиновых пептидаз семейства С1 по отношению к хромогенным субстратам: Ala-содержащему прототипу Glp-Phe-Ala-pNA и Gln-содержащему субстрату Glp-Phe-Gln-pNA приведены в табл. 2 (столбцы 1 и 2 соответственно).The obtained data on the specific activity of a number of the studied C1 cysteine peptidases with respect to chromogenic substrates: Ala-containing prototype Glp-Phe-Ala-pNA and Gln-containing substrate Glp-Phe-Gln-pNA are given in table. 2 (columns 1 and 2, respectively).

Пример 8.Example 8

Нативный электрофорез и постэлектрофоретическая детекция активностиNative electrophoresis and post-electrophoretic activity detection

Электрофорез препаратов проводили в нативных условиях в 12% разделяющем и 4% концентрирующем полиакриламидном геле (ПААГ) в буфере, содержащем 35 мМ HEPES и 43 мМ имидазол, при рН 7,4. На дорожку геля наносили 20 мкл папаина в том же буфере с D280=0,05, 0,1, 0,25, 0,5, 1,0 о.е. Электрофорез проводили обычно в направлении от катода к аноду при силе тока 10 мА в течение 40 мин.Electrophoresis of the preparations was performed under native conditions in a 12% separating and 4% concentrating polyacrylamide gel (PAGE) in a buffer containing 35 mM HEPES and 43 mM imidazole at pH 7.4. On the gel track, 20 μl of papain was applied in the same buffer with D 280 = 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 1.0 p.u. Electrophoresis was usually carried out in the direction from the cathode to the anode at a current of 10 mA for 40 min.

После завершения электрофореза для визуализации белковых полос блок геля помещали в 0,1% раствор кумасси G-250 в смеси этанол/уксусная кислота/вода (30:10:60 объемных %), отмывали тем же раствором без красителя и фотографировали гели.After electrophoresis was completed to visualize the protein bands, the gel block was placed in a 0.1% Coomassie G-250 solution in ethanol / acetic acid / water (30:10:60 volume%), washed with the same solution without dye, and the gels were photographed.

Постэлектрофоретическое тестирование активности по n-нитроанилидным субстратам проводили методом наложения нитроцеллюлозных мембран, насыщенных специфическими субстратами на блок ПААГ, в котором предварительно проводили электрофоретическое разделение белков. Для этого гель помещали на 20 минут в 10 мл 0,1 М универсального буфера, рН 5,6, содержащий 1 мМ DTT. Параллельно этому в растворе, содержащем 250 мкл 20 мМ субстрата в DMF в 10 мл 0,1 М универсального буфера, рН 5,6, содержащего 1 мМ DTT, замачивали нитроцеллюлозную мембрану и инкубировали в термостате при 37°С 30 минут. Затем нитроцеллюлозную мембрану накладывали на гель после электрофореза и инкубировали при 37°С 60 минут в закрытой чашке Петри. После инкубации мембрану переносили в новую чашку Петри и проводили реакцию диазотирования выделившегося в результате гидролиза n-нитроанилина последовательно тремя свежеприготовленными реагентами:Post-electrophoretic testing of activity on n-nitroanilide substrates was carried out by applying nitrocellulose membranes saturated with specific substrates to the PAAG block, in which electrophoretic separation of proteins was previously performed. For this, the gel was placed for 20 minutes in 10 ml of 0.1 M universal buffer, pH 5.6, containing 1 mm DTT. In parallel, in a solution containing 250 μl of 20 mM substrate in DMF in 10 ml of 0.1 M universal buffer, pH 5.6, containing 1 mM DTT, the nitrocellulose membrane was soaked and incubated in an incubator at 37 ° C for 30 minutes. Then, the nitrocellulose membrane was applied to the gel after electrophoresis and incubated at 37 ° C for 60 minutes in a closed Petri dish. After incubation, the membrane was transferred to a new Petri dish and the diazotization reaction of n-nitroaniline released as a result of hydrolysis was carried out successively with three freshly prepared reagents:

1. 10 мл водного раствора NaNO2 (0,01 г в 10 мл 1 М HCl), инкубировали 5 минут, затем сливали раствор.1. 10 ml of an aqueous solution of NaNO 2 (0.01 g in 10 ml of 1 M HCl), incubated for 5 minutes, then the solution was drained.

2. 10 мл водного раствора аммоний амидосульфата (0,05 г в 10 мл 1 М HCl), оставляли на 5 минут, отбирали раствор2. 10 ml of an aqueous solution of ammonium amidosulfate (0.05 g in 10 ml of 1 M HCl), left for 5 minutes, the solution was selected

3. 10 мл раствора N-(1-нафтил)этилендиамин дигидрохлорида (0,005 г в 10 мл) в 50% этиловом спирте, оставляли на 5 минут, отбирали раствор.3. 10 ml of a solution of N- (1-naphthyl) ethylenediamine dihydrochloride (0.005 g in 10 ml) in 50% ethanol, left for 5 minutes, the solution was selected.

Места локализации протеолитической активности определяли по образовавшимся розовым полосам на белом фоне мембраны.The localization of proteolytic activity was determined by the formed pink bands on a white background of the membrane.

Постэлектрофоретическое тестирование активности по флуорогенным субстратам проводили после инкубации блока геля в растворе флуорогенного субстрата. Гель после электрофореза помещали на 10 минут в 10 мл 0,1 М универсального буфера, рН 5,6, содержащий 1 мМ DTT, 2,5% DMF и 125 мкМ флуорогенный субстрат и инкубировали при 37°С. Места локализации протеолитической активности определяли по визуализации флуоресцентных полос под УФ-лампой при 366 нм.Post-electrophoretic testing of activity on fluorogenic substrates was carried out after incubation of the gel block in a solution of fluorogenic substrate. The gel after electrophoresis was placed for 10 minutes in 10 ml of 0.1 M universal buffer, pH 5.6, containing 1 mM DTT, 2.5% DMF and 125 μM fluorogenic substrate and incubated at 37 ° C. Localization of proteolytic activity was determined by visualization of fluorescent bands under a UV lamp at 366 nm.

Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования предлагаемых субстратов для прямой детекции и безошибочной локализации в геле белковой полосы, принадлежащей изучаемому ферменту для дальнейшего анализа.The results obtained indicate the possibility of using the proposed substrates for direct detection and error-free localization in the gel of a protein band belonging to the studied enzyme for further analysis.

Пример 9Example 9

Фракционирование пищеварительных пептидаз из личинок Tribolium castaneumDigestion of digestive peptidases from Tribolium castaneum larvae

2,1 мл экстракта (D280=5,9), полученного из кишечника личинок Т. castaneum, после центрифугирования при 16000 об./мин в течение 1 ч наносили при 4°С на колонку с Sephadex G-75 (2,5 × 120 см) в 0,01 М фосфатном буфере, рН 5,6, содержащем 10-4 М TLCK (N- α-тозил-L-лизин-хлорметилкетон) и 10-4 М химостатин. Собирали фракции объемом 9 мл. Концентрацию белка оценивали по величине оптической плотности при 280 нм. Ферментативную активность во фракциях элюата, отбирая аликвоты по 20-80 мкл, определяли с использованием субстратов Glp-Phe-Gln-pNA, Z-Phe-Arg-pNA, Z-Arg-Arg-pNA при рН 5,6 в присутствии 6 мМ цистеина и 1 мМ ЭДТА.2.1 ml of the extract (D 280 = 5.9) obtained from the intestine of T. castaneum larvae, after centrifugation at 16,000 rpm for 1 h, was applied at 4 ° C on a Sephadex G-75 column (2.5 × 120 cm) in 0.01 M phosphate buffer, pH 5.6, containing 10 -4 M TLCK (N-α-tosyl-L-lysine-chloromethyl ketone) and 10 -4 M chymostatin. 9 ml fractions were collected. Protein concentration was evaluated by absorbance at 280 nm. Enzymatic activity in eluate fractions, taking 20-80 μl aliquots, was determined using substrates Glp-Phe-Gln-pNA, Z-Phe-Arg-pNA, Z-Arg-Arg-pNA at pH 5.6 in the presence of 6 mM cysteine and 1 mm EDTA.

Таким образом, использование предложенных селективных субстратов позволяет однозначно выявить активность цистеиновых пептидаз в столь сложной природной смеси, как пищеварительный комплекс личинок Т. castaneum.Thus, the use of the proposed selective substrates makes it possible to unambiguously identify the activity of cysteine peptidases in such a complex natural mixture as the digestive complex of T. castaneum larvae.

Figure 00000012
Figure 00000012

1Данные работы [Semashko Т.А., Vorotnikova Е.А., Sharikova V.F., Vinokurov K.S., Smirnova Y.A., Dunaevsky Y.E., Belozersky M.A., Oppert В., Elpidina E.N., Filippova I.Y. Selective chromogenic and fluorogenic peptide substrates for the assay of cysteine peptidases in complex mixtures, Anal. Biochem. 49 (2014) 179-187]. 1 Data from the work [Semashko T.A., Vorotnikova E.A., Sharikova VF, Vinokurov KS, Smirnova YA, Dunaevsky YE, Belozersky MA, Oppert B., Elpidina EN, Filippova IY Selective chromogenic and fluorogenic peptide substrates for the assay of cysteine peptidases in complex mixtures, Anal. Biochem. 49 (2014) 179-187].

Figure 00000013
Figure 00000013

Claims (6)

1. Пептидный субстрат цистеиновых пептидаз семейства папаина общей формулы (I):1. The peptide substrate of the cysteine peptidases of the papain family of General formula (I): A-Xaa-Gln-B (I), гдеA-Xaa-Gln-B (I), where А - N-защитная группа, представляющая собой Glp,A is an N-protecting group, which is Glp, Хаа - аминокислота Phe,Haa - amino acid Phe, В - маркерная флуорогенная группировка, представляет собой 7-амидо-4-метилкумарид (АМС) или 4-нитроанилид (pNA).In - marker fluorogenic group, represents 7-amido-4-methylcoumaride (AMS) or 4-nitroanilide (pNA). 2. Применение пептидного субстрата по п. 1 для создания тест-систем детекции пептидаз, которую проводят в растворе, в геле после проведения электрофореза в нативных условиях, в системах in vivo.2. The use of the peptide substrate according to claim 1 for creating test systems for detecting peptidases, which is carried out in solution, in a gel after electrophoresis under native conditions, in in vivo systems.
RU2018110163A 2018-03-22 2018-03-22 Peptide substrates of cysteine peptides of family of papain RU2717689C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018110163A RU2717689C2 (en) 2018-03-22 2018-03-22 Peptide substrates of cysteine peptides of family of papain
PCT/RU2019/050031 WO2019182483A1 (en) 2018-03-22 2019-03-22 Peptide substrates for papain family cysteine peptidases

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018110163A RU2717689C2 (en) 2018-03-22 2018-03-22 Peptide substrates of cysteine peptides of family of papain

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018110163A RU2018110163A (en) 2019-09-24
RU2018110163A3 RU2018110163A3 (en) 2019-09-24
RU2717689C2 true RU2717689C2 (en) 2020-03-25

Family

ID=67987455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018110163A RU2717689C2 (en) 2018-03-22 2018-03-22 Peptide substrates of cysteine peptides of family of papain

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2717689C2 (en)
WO (1) WO2019182483A1 (en)

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Nguyen, Kiet T., et. al., "Slow-binding inhibition of peptide deformylase by cyclic peptidomimetics as revealed by a new spectrophotometric assay.", Bioorganic Chemistry, 2004, 32(3), pages 178-191. *
Ramjee, Manoj K., et. al., "Substrate mapping and inhibitor profiling of falcipain-2, falcipain-3 and berghepain-2: Implications for peptidase anti-malarial drug discovery.", Biochemical Journal, 2006, 399(1), pages 47-57. *
Ramjee, Manoj K., et. al., "Substrate mapping and inhibitor profiling of falcipain-2, falcipain-3 and berghepain-2: Implications for peptidase anti-malarial drug discovery.", Biochemical Journal, 2006, 399(1), pages 47-57. Nguyen, Kiet T., et. al., "Slow-binding inhibition of peptide deformylase by cyclic peptidomimetics as revealed by a new spectrophotometric assay.", Bioorganic Chemistry, 2004, 32(3), pages 178-191. Tran, Tinh V., et. al., " Dipeptidyl peptidase I: importance of progranzyme activation sequences, other dipeptide sequences, and the N-terminal amino group of synthetic substrates for enzyme activity.", Archives of Biochemistry and Biophysics, 2002, 403(2), 160-170. Семашко Т.А., "Новые селективные пептидные субстраты цистеиновых пептидаз семейства папаина", Атореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата химических наук, Москва, 2011, 22 стр. Семашко Т.А "Предсказание субстратной специфичности цистеиновых пептидаз семейства С1", Материалы докладов XVI Междун *
Tran, Tinh V., et. al., " Dipeptidyl peptidase I: importance of progranzyme activation sequences, other dipeptide sequences, and the N-terminal amino group of synthetic substrates for enzyme activity.", Archives of Biochemistry and Biophysics, 2002, 403(2), 160-170 *
Семашко Т.А., "Новые селективные пептидные субстраты цистеиновых пептидаз семейства папаина", Атореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата химических наук, Москва, 2011, 22 стр. Семашко Т.А "Предсказание субстратной специфичности цистеиновых пептидаз семейства С1", Материалы докладов XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов", Секция "Биоинженерия и биоинформатика", [Электронный ресурс], М.: Издательство МГУ, 2009, стр.23. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018110163A (en) 2019-09-24
RU2018110163A3 (en) 2019-09-24
WO2019182483A1 (en) 2019-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Bioactive protein/peptides of flaxseed: A review
Samarakoon et al. Purification and identification of novel angiotensin-I converting enzyme (ACE) inhibitory peptides from cultured marine microalgae (Nannochloropsis oculata) protein hydrolysate
NO158619B (en) HEAT INSULATING BODY AND PROCEDURE FOR PREPARING THEREOF.
Gollas-Galván et al. Purification and characterization of α2-macroglobulin from the white shrimp (Penaeus vannamei)
Aiello et al. Chemical and biological characterization of spirulina protein hydrolysates: Focus on ACE and DPP-IV activities modulation
Lloyd Chemistry of the Proteins and its Economic Applications
Pujiastuti et al. Screening of angiotensin-I converting enzyme inhibitory peptides derived from soft-shelled turtle yolk using two orthogonal bioassay-guided fractionations
Horatscheck et al. Benzoylphosphonate‐Based Photoactive Phosphopeptide Mimetics for Modulation of Protein Tyrosine Phosphatases and Highly Specific Labeling of SH2 Domains
Arshad et al. Enzyme and bioactive peptides—A strategy for discovery and identification of antihypertensive peptides
Berkers et al. Transpeptidation and reverse proteolysis and their consequences for immunity
US20220002348A1 (en) Tailored cyclodepsipeptides as potent non-covalent serine protease inhibitors
RU2717689C2 (en) Peptide substrates of cysteine peptides of family of papain
de Beer et al. Papain‐specific activating esters in aqueous dipeptide synthesis
Filippova et al. New glutamine-containing substrates for the assay of cysteine peptidases from the C1 papain family
Verhelst et al. Solid-phase synthesis of double-headed epoxysuccinyl activity-based probes for selective targeting of papain family cysteine proteases
Radchenko et al. Confining the χ space of basic natural amino acids: Cyclobutane-derived χ1, χ2-constrained analogues of arginine, lysine and ornithine
Visal‐Shah et al. An electroblotting, two‐step procedure for the detection of proteinases and the study of proteinase/inhibitor complexes in gelatin‐containing polyacrylamide gels
Semashko et al. Selective chromogenic and fluorogenic peptide substrates for the assay of cysteine peptidases in complex mixtures
CN103558199B (en) Fluorescence detection method for protease
CA2730618A1 (en) Synthetic protease substrates, assay methods using such substrates and kits for practicing the assay
Fruton Proteolytic enzymes as specific agents in the formation and breakdown of proteins
US5580854A (en) Substrate-related peptidyl-aldehyde inhibitors of the proteolytic activity of the multicatalytic proteinase complex
US5776903A (en) Peptide derivatives usable as zinc endopeptidase 24-15 inhibitors
Shah et al. Analysis of proteins, peptides, and amino acids
Kawamura et al. Protein fishing with chiral molecular baits