Σχεδιασμός και σύνθεση πεπτιδομιμητών ως αναστολείς της οικογένειας Μ1 αμινοπεπτιδασών ψευδαργύρου

Abstract

This dissertation focuses on the design and synthesis of peptidomimetic inhibitors targeting zinc-dependent metalloproteases of the M1 family, specifically the Endoplasmic Reticulum Aminopeptidases ERAP1 and ERAP2, as well as the Insulin-regulated Aminopeptidase IRAP. These enzymes play a critical role in immune system regulation by degrading antigenic precursors and facilitating antigen presentation. The study employed Structure Activity Relationship (SAR) strategies, utilizing computational models to predict interactions between inhibitors and enzyme active sites. Inhibitors were designed based on the (2S,3R)3-amino-2-hydroxy acid scaffold of Bestatin, which acts as a weak ligand for the catalytic Zn(II) ion in the active sites of the enzymes. Exploration of the S1 binding pocket of the enzymes was performed by modifying the R1 substituents. Additionally, appropriate substituents were introduced at the R1' and R2' positions, derived from natural and non-natural L-amino acid chains. These modifications were predicted to interact favourably with the enzyme pockets, leading to the development of potent and selective inhibitors.

Στην παρούσα διατριβή πραγματοποιήθηκε ο σχεδιασμός και η σύνθεση πεπτιδομιμητικών αναστολέων μεταλλοπρωτεασών ψευδαργύρου της οικογένειας Μ1. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν τα ένζυμα των αμινοεπτιδασών του ενδοπλασματικού δικτύου ERAP1 και ERAP2 (Endoplasmic Reticulum Aminopeptidase 1, 2), καθώς και η ρυθμιζόμενη από την ινσουλίνη αμινοπεπτιδάση IRAP (Insulin-regulated Aminopeptidase). Οι αμινοπεπτιδάσες αυτές επιλέχτηκαν ως έχοντες σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση του ανοσοποιητικού συστήματος, μέσω της υδρόλυσης πρόδρομων αντιγονικών πεπτιδίων προς τα κατάλληλα κατάλοιπα για αντιγονοπαρουσίαση. Με την αξιοποίηση υπολογιστικών μοντέλων για την πρόβλεψη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των αναστολέων και των ενζύμων, σχεδιάστηκαν αναστολείς με βάση την δομή (2S,3R)-3-αμινο-2-υδρόξυ οξέος της Μπεστατίνης (Bestatin), η οποία λειτουργεί ως ασθενής προσδέτης στο καταλυτικό ιόν Zn(II), στο ενεργό κέντρο των ενζύμων. Με βάση τον ορθολογικό σχεδιασμό και εκμεταλευόμενοι τις σχέσεις δομής-δραστικότητας (Structure Activity Relationships, SAR), πραγματοποιήθηκε εξερεύνηση της κοιλότητας S1 των ενζύμων αλλάζοντας τους υποκατάστατες R1. Αντιστοίχως, πραγματοποιήθηκε η σύνθεση ενώσεων με κατάλληλους υποκατάστατες στις θέσεις R1΄ και R2΄ που σχεδιάστηκαν με βάση τις πλευρικές ομάδες φυσικών και μη φυσικών L-αμινοξέων, και οι οποίες προβλέφθηκε ότι θα αλληλοεπιδράσουν καταλλήλως με τις κοιλότητες των ενζύμων οδηγώντας στην ανάπτυξη δραστικών αλλά και εκλεκτικών αναστολέων.