Peptidek, peptidmimetikumok és más királis szerves vegyületek térszerkezet-vizsgálata VCD-spektroszkópiával = Investigation of the steric structure of peptides, peptidomimetics and other chiral organic compounds by VCD spectroscopy

A VCD-spektroszkópiát kis- és közepes méretű peptidek, valamint királis szerves molekulák [mint például ?-laktámok és N-S(IV)-O axiális kötésrendszerű spiro-?4-szulfánok] széles körében sikeresen alkalmaztuk konformáció vagy abszolút konfiguráció meghatározására. Kimutattuk, hogy ?-aminosavat tartalmazó ciklotetrapeptidekben a ?-aminosavegység jelenléte a szomszédos ?-aminosavegységek körül ?-kanyart (C7) indukál, és csak nagyobb, kevésbé feszült ciklopenta- és hexapeptidek esetében jönnek létre a várt C6, C8 H-kötéses ún. pszeudo-?-kanyar szerkezetek. Cisz-2-aminociklopentán-karbonsav alternáló enantiomerjeiből felépülő lineáris oligo-?-peptidek esetében VCD-spektroszkópiával stabilis H10/H12 hélix szerkezetet azonosítottunk. Az oldószer erős kölcsönhatása a vizsgált molekulával vagy a molekulák asszociációja megnehezítheti a spektrum értelmezését, ennek kiküszöbölésére az alacsony hőmérsékletű (8-12 K) mátrixizolációs VCD-technikát vezettük be, mely a majdnem kölcsönhatás-mentes környezet mellett egyidejűleg nagyobb spektrális felbontást is eredményez, így több konformer detektálását teszi lehetővé. Védett aminosavszármazékok vízzel való kölcsönhatását vizsgálva kimutattuk, hogy a VCD-spektroszkópia a kiralitástranszfer jelenség alapján alkalmazható királis vegyületek akirális molekulákkal (például oldószerrel) képezett komplexeinek kimutatására is. | VCD spectroscopy has been successfully applied in the determination of the conformation or absolute configuration of a wide range of small and mid-sized peptides, as well as other chiral organic compounds, such as ?-lactams and spiro-lambda 4-sulfanes with N-S(IV)-O axial bond system. It has been shown that cyclic tetrapeptides containing ?-amino acid residues form ?-turns (C7) centered at the neighboring ?-amino acid units, while the expected pseudo-?-turns (C6 or C8) are only present in larger, less strained cyclic penta- and hexapeptides. In linear oligo-?-peptides built up from alternating enantiomers of cis-2-amino cyclopentanecarboxylic acid residues formation of a stable H10/H12 helix structure was identified by VCD spectroscopy. Strong interaction between the studied molecule and the solvent or intermolecular associations may cause difficulties in the interpretation of spectra. To overcome this, we introduced the low-temperature (8-12 K) matrix isolation VCD spectroscopic technique which provides an almost interaction free environment and higher achievable spectral resolution at the same time, permitting the detection of a higher number of conformers. By studying the interaction of protected amino acids with water we showed that VCD spectroscopy, based on the chirality transfer phenomenon, can be applied in the detection of complexes between chiral substrates and achiral guest (e.g. solvent) molecules

Turn szerkezeti elemeket tartalmazó modell vegyületek szintézise és spektroszkópiai jellemzése (cirkuláris dikroizmus - CD, vibrációs spektroszkópia - FTIR, mágneses rezonancia - NMR) = Synthesis and spectroscopic studies on turn structured models

A kanyarszerkezetek spektroszkópiai vizsgálatára választott ciklopeptid modellekben egy α-aminosavat kicseréltünk a megfelelő β-aminosavra és az így bekövetkezett konformációváltozást mértük. N-védett α-aminosavból Arndt-Eistert lánchosszabbítással enantiomer-tisztán előállítható a N-védett β3-aminosav (β-homo-aminosav). β-homo-aminosav tartalmú ciklotetra-, ciklopenta- és ciklohexapeptidek sorozatát állítottuk elő szilárd fázisú szintézissel, a ciklizációt oldatfázisban végezve. A vegyületeket HPLC-vel tisztítottuk és FAB-, illetve ESI-MS mérések alapján azonosítottuk.A modelleket és ezek kation-kötő képességét különböző oldószerekben vizsgáltuk CD- és FTIR-spektroszkópiával; néhány vegyületet NMR-spektroszkópiai adatokkal is jellemeztünk. A CD/FTIR spektroszkópiai analízis eredményei a következők: - a kis gyűrűméretű, erősen feszült ciklotetrapeptideknél a β-aminosavegységek jelenléte a szomszédos α-aminosavegységek körül γ-kanyart (C7) indukált - a ciklopentapeptidekél a β-homo-aminosavegység hajlékonyabb peptidgerincet biztosít és pszeudo-β-, vagy pszeudo-γ-kanyarok jönnek létre a β-aminosavegység körül. - CD/FTIR adataink segítségével a γ- és pszeudo-γ-kanyarszerkezet különböző oldószerekben jól jellemezhető. Több oligopeptid térszerkezetvizsgálatánál használtuk eredményesen a CD/FTIR komplex spektroszkópiai módszert.| Cyclic peptides in which one α-amino acid is replaced by its β-amino acid analogy are also suitable for the conformational investigation of turn structures induced by β-amino acids in cyclic peptides. Enantiomerically pure β3-amino acids (β-homo-amino acids) were prepared from N-protected α-amino acids by Arndt-Eistert homologation reaction. A series of cyclic tetra-, penta- and hexapeptides containing β3-amino acid residue was synthesized on solid phase, cyclized in solution phase, purified by HPLC and characterised with FAB- and ESI-MS. The models and their cation-binding ability were investigated systematically by FTIR and CD spectroscopy in different solvents; some of them were studied by NMR spectroscopy, too. The combined CD/FTIR studies clearly show the followings: - the cyclic tetrapeptides are small and rather rigid molecules where the β-homo-amino acid residue induces a γ-turn (C7) which is centered on the neighbouring α-amino acid(s). - cyclic pentapeptides with β-homo-amino acid give rise to a more flexible peptide backbone and measured pseudo-β-turn or pseudo-γ-turns, which centered on the β-homo-amino acid.- the γ- and pseudo-γ-turn are well characterized in different solvents using CD- and FTIR spectroscopy. We investigated also the secondary structure of biologically active oligopeptides by combined CD/FTIR method

Autoimmun betegségekben szerepet játszó új, diagnosztikus epitópok, valamint Fc receptorhoz kötődő és effektor funkciót kiváltó IgG Fc peptidkimérák azonosítása, szintézise és funkcionális jellemzése = Identification, synthesis and functional characterisation of new, diagnostic epitopes in autoimmune diseases, and of IgG Fc peptide chimeras binding to Fc receptor and triggering effector function

Autoimmun hólyagos bőrbetegségekre jellemző B- és T-sejt epitóppeptideket szintetizáltunk szilárdfázisú peptidszintézissel, Fmoc/tBu stratégiával. A peptideket tisztítottuk, azonosítottuk. Autoantigén B-sejt epitópok azonosítására módosított ELISA módszerrel tűhegyen korábban szintetizált átlapoló desmoglein 1 és 3 peptideken hat pemphigus foliaceusban (PF), egy pemphigus vulgarisban (PV) szenvedő beteg és egészséges donor szérumát vizsgáltuk. Megállapítottuk, hogy az egészséges kontrollhoz képest a betegszérumok desmoglein specifikus autoellenanyag-tartalma általában kicsit magasabb, ezen belül öt olyan epitóprégiót találtunk, amelyeket hét beteg közül legalább öt szérum-ellenanyagai szignifikánsan erősebben ismertek fel. Megkezdtük ezen epitóprégiók szintézisét egyedi peptidek formájában, Cys-nel meghosszabbítva, későbbi, makromolekulás hordozóhoz vagy funkcionalizált ELISA lemezhez való konjugálás céljából. Desmoglein 3 autoantigén T-sejt epitóp vizsgálata pemphigus vulgarisban Két PV-ben szenvedő és két egészséges donor perifériás vér monomorfonukleáris sejtjeit (PBMC) izoláltuk, majd egy desmoglein 3 T-sejt epitóppeptid rövidített, átlapoló változataival inkubáltuk. A sejtek felülúszóiból szendvics ELISÁ-val mutattuk ki a termelődött interferon-gammát. A betegek PBMC-i szignifikánsan nagyobb mértékben termeltek IFN-gamma citokint, mint az egészséges donorok sejtjei. Leghatékonyabban a T-sejt epitóppeptid középső szakasza stimulálta a sejteket. | B- and T-cell epitope peptides characteristic for autoimmune bullous skin diseases were prepared by solid phase synthesis, Fmoc/tBu strategy. The peptides were purified and characterised. To determine autoantigenic B-cell epitopes, modified ELISA was performed on formerly synthesised pin-bound desmoglein 1 and 3 peptides with the sera of six pemphigus foliaceus (PF), a pemphigus vulgaris (PV) patients and healthy donor. The serum autoantibody binding to the peptides was generally somewhat higher in case of the patients, and we could identify five epitope regions which were recognised by at least 5 out of 7 patients significantly more strongly by patients’ sera than by those of the control. We have started the synthesis of the selected regions as individual peptides, elongated by Cys, to facilitate future conjugation to ELISA plates or macromolecular carriers. To study a desmoglein 3 autoantigen T-cell epitope in PV, we have isolated the PBMC of two PV patients and two healthy donors. The cells were incubated with truncated overlapping derivatives of T-cell epitope peptide. Interferon gamma cytokine produced by the cells was determined from the supernatants by sandwich ELISA. PBMC of patients produce