蛋白水解抗性的氢键替代螺旋的制作方法
【专利摘要】本发明涉及具有稳定的、内部约束的蛋白质二级结构的肽模拟物，其中所述肽模拟物在内部约束中包含氢键替代，以及至少一个β氨基酸。还公开了使用抑制p53/hDM2的肽模拟物促进细胞死亡的方法。
【专利说明】蛋白水解抗性的氢键替代螺旋
[0001] 本申请要求2011年12月21日提交的美国临时专利申请序列No. 61/578, 646和 2011年12月21日提交的美国临时专利申请序列No. 61/578, 652的权益，其每篇均据此通 过引用整体并入。
[0002] 本发明是在由美国国家卫生研究院颁发的第GM073943号拨款下借助政府资助进 行的。政府享有本发明的某些权利。 发明领域
[0003] 本发明整体涉及具有稳定的、内部约束的蛋白质二级结构的肽模拟物，其中所述 肽模拟物在内部约束中包含氢键替代，以及至少一个β氨基酸。
[0004] 发明背景
[0005] 肽在体内的功效除了受它们的低细胞渗透性损害外，通常受它们的构象和蛋 白水解不稳定性损害。已显示修饰的肽克服一些或全部这些局限性（Moellering等 人，Nature462:182(2009) ;Horne 等人，Proc. Nat' 1 Acad. Sci.USA106:14751(2009))。 已介绍了所需的螺旋构象中用于稳定肽的合成方法（Patgiri等人，Acc. Chem. Res. 41:1289 (2008) ;Liu 等人，J. Am. Chem.Soc，yl30:4334 - 37 (2008) ;Chapman 等 人，Bi〇ChemiStry47:4189 - 95(2008))。在这种称为氢键替代（HBS)方法的策略中，用 共价键替代主链氢键以稳定螺旋构象，如图1所示。HBSa-螺旋已显示以高亲和力和特 异性革巴向它们的同源蛋白受体（Patgiri等人，Nat. Chem. Biol. 7:585 (2011) ;Henchey 等人，J. Am. Chem. Soc，yl32:941 (2010) ;Henchey 等人，ChemBioChemll:2104(2010); Wang 等人，Angew. Chem. Int，1 Ed. 47:1879 (2008) ;Wang 等人，Angew. Chem.Int，1 Ed. 44:6525(2005))。稳定的a-螺旋可以调节选择的细胞内蛋白质-蛋白质相互作用，而 它们的不受约束的对应物保持无效（Patgiri等人，Nat. Chem. Biol. 7:585 (2011) ;Henchey 等人，J. Am. Chem. Soc，yl32:941 (2010))。
[0006] 较早研究了由a -氨基酸组成的HBS a -螺旋的蛋白水解稳定性，并且发现螺旋 度和水解稳定性之间存在直接关联，因为蛋白酶结合并且裂解伸展构象中的肽（Wang等 人，Angew. Chem. Int，1 Ed. 44:6525(2005) ;Tyndall 等人，Chem. Rev. 105:973(2005))。然 而，发现HBS α -螺旋的蛋白水解稳定性的程度是序列依赖性的。
[0007] 已知 β -肽和嵌合 α / β -肽抗降解（Hook 等人，Chem. Biodivers· 2:591 (2005); Seebach&Gardiner,Acc.Chem.Res. 41:1366 (2008) ；Horne&Ge1lman, Acc. Chem. Res. 41:1399 (2008) ;Sadowsky 等人，ChemBioChem8:903 (2007))。由 β 3-以及 a -和 β 3-残基的混合物组成的寡聚体，通常通过侧链与侧链接触（Arvidsson等人，Chem. Commun. 649 (2001) ;Kritzer 等人，J. Am. Chem. Soc'yl27:167 (2005) ;Hart 等人，J. Am. Chem. Soc' yl25:4022 (2003) ;Cheng&DeGrado，J. Am. Chem. Soc' yl23:5162 (2001))或 使用具有预定义的Φ、Ψ二面角的环状氨基酸类似物来预组织（Horne&Gellman，Acc. Chem.Res.41:1399 (2008) ;(Appella 等人，Nature387:381 (1997) ;Vaz 等 人，ChemBioChem9:2254(2008))。β 3-残基向HBS螺旋的大环内的插入是否能够导致还保 留其功能特性的HBS螺旋更稳定是未知的，通过用不包含HBS螺旋的功能特性的β 3残基替 代连接的肽中α -氨基酸残基是否可以提高包含连接肽的HBS螺旋的稳定性也是未知的。 [0008] 本发明涉及克服本领域中的这些及其它缺陷。
[0009] 发明概述
[0010] 本发明的一个方面涉及具有稳定的、内部约束的蛋白质二级结构的肽模拟物，其 中所述肽模拟物是式I的化合物：
[0011]
【权利要求】
1. 一种具有稳定的、内部约束的蛋白质二级结构的肽模拟物，其中所述肽模拟物是式 I的化合物：
其中： B 是 COO^CKS 或 NR1 ; 每个R1独立地为氢、氨基酸侧链、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基或芳 基烷基； R2是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烷基、α氨基酸、β氨基 酸、肽、靶向部分、标记物；-0R5,其中R5是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳 基、芳基烷基、酰基、肽、靶向部分或标记物；-(α^ΜΝα? 5、，其中每个R5独立地为氢、烷基、 稀基、块基、环烧基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烧基、醜基、肤、祀向部分或标记物；或式A 的部分：
其中： #是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烷基、α氨基酸、β氨基 酸、肽、靶向部分、标记物；-0R5,其中R5是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳 基、芳基烷基、酰基、肽、靶向部分或标记物；或-(CH 2) mN (R5) 2，其中每个R5独立地为氢、烷 基、稀基、块基、环烧基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烧基、醜基、肤、祀向部分或标记物； m'是零或任何数字； 每个b独立地为一或二；并且 c是一或二； R3是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烷基、α氨基酸、β氨基 酸、肽、靶向部分、标记物；-0R5,其中R5是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳 基、芳基烷基、酰基、肽、靶向部分或标记物；-N(R 5)2，其中每个R5独立地为氢、烷基、烯基、 炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烷基、酰基、肽、靶向部分或标记物；或式B的部 分： 其中：
#是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烷基、α氨基酸、β氨 基酸、肤、祀向部分、标记物；_〇R5,其中R5是氧、烧基、稀基、块基、环烧基、杂环基、芳基、杂 芳基、芳基烷基、酰基、肽、靶向部分或标记物；或_N(R 5)2，其中每个R5独立地为氢、烷基、烯 基、块基、环烧基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烧基、醜基、肤、祀向部分或标记物； m"是零或任何数字；并且 每个d独立地为一或二； 每个R4独立地为氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基或芳基烷基； m、n'和η"各自独立地为零、一、二、三或四，其中m、n'和η"的总和是二至六； m"'是零或一； a是一或二； 每个〇独立地为一或二； P是一或二；并且 其中满足以下条件的至少一个 (i) m是一、二、三或四并且至少一个〇为二； (ii) P 是二； ，是一并且a是二； (iv) R2为β氨基酸； (v) R2是式Α的部分，其中m'至少为一并且至少一个b为二； (vi) R2是式A的部分，其中c是二； (vii) R2是式A的部分，其中#是β氨基酸； (viii) R3是β氨基酸； (ix) R3是式Β的部分，其中m"至少为一并且至少一个d为二；并且 (x) R3是式B的部分，其中If是β氨基酸。
2. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中Β是CO?%。
3. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中B是0。
4. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中B是S。
5. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中B是NR1。
6. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中所述化合物的大环部分有9至12个原子。
7. 根据权利要求6所述的肽模拟物，其中所述化合物的大环部分有11个原子。
8. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中所述化合物的大环部分有12至15个原子。
9. 根据权利要求8所述的肽模拟物，其中所述化合物的大环部分有14个原子。
10. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中所述化合物的大环部分有15至18个原子。
11. 根据权利要求10所述的肽模拟物，其中所述化合物的大环部分有17个原子。
12. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中所述化合物的大环部分有20至24个原子。
13. 根据权利要求12所述的肽模拟物，其中所述化合物的大环部分有22个原子。
14. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中m是一、二、三或四并且至少一个〇为二。
15. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中p是二。
16. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中m"'是一并且a是二。
17. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中R2为β氨基酸。
18. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中R2是式Α的部分，其中m'至少为一并且至 少一个b为二。
19. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中R2是式A的部分，其中c是二。
20. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中R2是式A的部分，并且#是β氨基酸。
21. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中R3是β氨基酸。
22. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中R3是式Β的部分，其中m"至少为一并且至 少一个d为二。
23. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中R3是式B的部分，其中#是β氨基酸。
24. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中所述肽模拟物是式ΙΑ的化合物：
25. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中所述肽模拟物是式ΙΒ的化合物：
26. 根据权利要求1所述的肽模拟物，其中所述肽模拟物是式1C的化合物：
27. -种具有稳定的、内部约束的蛋白质二级结构的肽模拟物，其中所述肽模拟物是式 ΠΑ的化合物： 其中：
每个B独立地为C (R1) 2、0、S或NR1 ; 每个R1独立地为氢、氨基酸侧链、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基或芳 基烷基； 每个R2是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烷基、α氨基酸、β 氣基酸、肤、祀向部分、标记物；_〇R5,其中R5是氢！、烧基、稀基、块基、环烧基、杂环基、芳基、 杂芳基、芳基烷基、酰基、肽、靶向部分或标记物；-(CH^MNO^h，其中每个R 5独立地为氢、 烧基、稀基、块基、环烧基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烧基、醜基、肤、祀向部分或标记物；或 式A的部分：
其中： #是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烷基、α氨基酸、β氨基 酸、肽、靶向部分、标记物；-0R5,其中R5是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳 基、芳基烷基、酰基、肽、靶向部分或标记物；或-(CH 2) mN (R5) 2，其中每个R5独立地为氢、烷 基、稀基、块基、环烧基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烧基、醜基、肤、祀向部分或标记物； m'是零或任何数字； 每个b独立地为一或二；并且 c是一或二； 每个R4独立地为氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基或芳基烷基； m是一、二、二或四； 每个〇和每个〇'独立地为一或二，其条件是每个相应的〇和〇'是相同的； P是一或二； q是一或二；并且 其中满足以下条件的至少一个 (i) m是一、二、三或四；至少一个〇是二；并且至少一个〇'是二； (ii) P 是二； (iii) q 是二； (iv) 至少一个R2为β氨基酸； (ν)至少一个R2为式Α的部分，其中m'至少为一并且至少一个b为二； (vi) 至少一个R2为式A的部分，其中c是二；并且 (vii) 至少一个R2为式A的部分，其中是β氨基酸。
28. 根据权利要求27所述的肽模拟物，其中Β是CO?%。
29. 根据权利要求27所述的肽模拟物，其中B是0。
30. 根据权利要求27所述的肽模拟物，其中B是S。
31. 根据权利要求27所述的肽模拟物，其中B是NR1。
32. 根据权利要求27所述的肽模拟物，其中m是一、二、三或四；至少一个〇为二；并且 至少一个〇'为二。
33. 根据权利要求27所述的肽模拟物，其中p是二。
34. 根据权利要求27所述的肽模拟物，其中q是二。
35. 根据权利要求27所述的肽模拟物，其中至少一个R2为β氨基酸。
36. 根据权利要求27所述的肽模拟物，其中至少一个R2是式Α的部分，其中m'至少 为一并且至少一个b为二。
37. 根据权利要求27所述的肽模拟物，其中至少一个R2是式A的部分，其中c是二。
38. 根据权利要求27所述的肽模拟物，其中至少一个R2是式A的部分，并且#是β 氨基酸。
39. -种具有稳定的、内部约束的蛋白质二级结构的肽模拟物，其中所述肽模拟物是式 ΙΙΒ的化合物：
其中： 每个B独立地为C (R1) 2、0、S或NR1 ; 每个R1独立地为氢、氨基酸侧链、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基或芳 基烷基； 每个R2是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烷基、α氨基酸、β 氣基酸、肤、祀向部分、标记物；_〇R5,其中R5是氢！、烧基、稀基、块基、环烧基、杂环基、芳基、 杂芳基、芳基烷基、酰基、肽、靶向部分或标记物；-(CH^MNO^h，其中每个R 5独立地为氢、 烧基、稀基、块基、环烧基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烧基、醜基、肤、祀向部分或标记物；或 式A的部分： 其中：
#是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烷基、α氨基酸、β氨基 酸、肽、靶向部分、标记物；-0R5,其中R5是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳 基、芳基烷基、酰基、肽、靶向部分或标记物；或-(CH 2) mN (R5) 2，其中每个R5独立地为氢、烷 基、稀基、块基、环烧基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烧基、醜基、肤、祀向部分或标记物； m'是零或任何数字； 每个b独立地为一或二；并且 c是一或二； R3是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烷基、α氨基酸、β氨基 酸、肽、靶向部分、标记物；-0R5,其中R5是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳 基、芳基烷基、酰基、肽、靶向部分或标记物；-N(R 5)2，其中每个R5独立地为氢、烷基、烯基、 炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烷基、酰基、肽、靶向部分或标记物；或式B的部 分： 其中：
#是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烷基、α氨基酸、β氨基 酸、肽、靶向部分、标记物；-0R5,其中R5是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳 基、芳基烷基、酰基、肽、靶向部分或标记物；-N(R 5)2，其中每个R5独立地为氢、烷基、烯基、 块基、环烧基、杂环基、芳基、杂芳基、芳基烧基、醜基、肤、fE向部分或标记物； m"是零或任何数字；并且 每个d独立地为一或二； 每个R4独立地为氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基或芳基烷基； m是一、二、二或四； 每个〇和每个〇'独立地为一或二，其条件是每个相应的〇和〇'是相同的； P是一或二； q是一或二；并且 其中满足以下条件的至少一个 (i) m是一、二、三或四；至少一个〇为二；并且至少一个〇'为二； (ii) P 是二； (iii) q 是二； (iv) 至少一个R2为β氨基酸； (ν)至少一个R2是式Α的部分，其中m'至少为一并且至少一个b为二； (vi) 至少一个R2是式A的部分，其中c是二； (vii) 至少一个R2是式A的部分，其中是β氨基酸； (viii) R3为β氨基酸； (ix) R3是式Β的部分，其中m"至少为一并且至少一个d为二；并且 (x) R3是式B的部分，其中If是β氨基酸。
40. 根据权利要求39所述的肽模拟物，其中Β是CO?%。
41. 根据权利要求39所述的肽模拟物，其中B是0。
42. 根据权利要求39所述的肽模拟物，其中B是S。
43. 根据权利要求39所述的肽模拟物，其中B是NR1。
44. 根据权利要求39所述的肽模拟物，其中m是一、二、三或四；至少一个〇为二；并且 至少一个〇'为二。
45. 根据权利要求39所述的肽模拟物，其中p是二。
46. 根据权利要求39所述的肽模拟物，其中q是二。
47. 根据权利要求39所述的肽模拟物，其中至少一个R2为β氨基酸。
48. 根据权利要求39所述的肽模拟物，其中至少一个R2为式Α的部分，其中m'至少 为一并且至少一个b为二。
49. 根据权利要求39所述的肽模拟物，其中至少一个R2为式A的部分，其中c是二。
50. 根据权利要求39所述的肽模拟物，其中至少一个R2为式A的部分，并且#是β 氨基酸。
51. 根据权利要求39所述的肽模拟物，其中R3为β氨基酸。
52. 根据权利要求39所述的肽模拟物，其中R3是式Β的部分，其中m"至少为一并且 至少一个d为二。
53. 根据权利要求39所述的肽模拟物，其中R3是式B的部分，并且#是β氨基酸。
54. -种促进细胞死亡的方法，所述方法包括： 在对于促进细胞死亡的一种或多种化合物有效的条件下，使所述细胞与根据权利要求 1所述的抑制p53/hDM2的一种或多种化合物接触。
【文档编号】C07K1/107GK104066435SQ201280067761
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2011年12月21日
【发明者】P·S·阿罗拉, A·帕吉瑞, S·乔伊 申请人:纽约大学