Sunflower trypsin inhibitor (SFTI-1) analogues of synthetic and biological origin via N→S acyl transfer: potential inhibitors of human Kallikrein-5 (KLK5)

Abstract

a b s t r a c tSunflower Trypsin Inhibitor (SFTI-1) analogues have been prepared from simple linear precursors produced either by chemical synthesis or following purification from Escherichia coli. We have shown, for the first time that these linear SFTI-1 derived peptide sequences can be converted to circular peptides via selective consecutive acyl transfer reactions, and that the products derived from synthetic and bacterial origin are identical. Preliminary analysis of the semi-synthetic SFTI-1 analogues confirmed SFTI-I10H as an inhibitor of Kallikrein-5 (KLK5) protease that could also mediate its action on human keratinocytes. The preliminary results obtained serve as a useful starting point for the biological production of SFTI-1 based, selective KLK5 inhibitors for the treatment of atopic dermatitis.

Persistent kallikrein 5 activation induces atopic dermatitis-like skin architecture independent of PAR2 activity

“…Ntert cells were treated with the serine protease inhibitor SFTI-G, an analogue derived from the 389 naturally occurring substance sunflower trypsin inhibitor 1 24 . Following treatment with 100µM 390 SFTI-G overnight, the PAR2 dependent calcium mobilisation in KLK5-Ntert cells recovered to 391 levels similar to that in GFP-Ntert and untransfected keratinocytes (Figure 4. c).…”

Prospects for the design of new therapeutically significant protease inhibitors based on knottins and sunflower seed trypsin inhibitor (SFTI 1)

“…Первый подход был использован для получения гетерологической экспрессией в E. coli SFTI 1 и библиотеки его аналогов для аланинового скрининга [94]. В работе [95] [95]. В работе [89] для циклизации рекомбинантного аналога МСоТI-II был использован химический подход с помощью окисления остатка гомосерина (образовавшегося после расщепления бромцианом по образованной остатком метионина пептидной связи), образования гидразона и замыкания имино-содержащего цикла.…”

“…Один из таких способов (с применением твердофазного носителя с сульфаниламидометильной привитой группой) описан применительно к синтезу аналогов МСоТI-II [30]. Другой способ, приведённый в недавних публикациях в применении к синтезу SFTI 1 и его аналогов, заключался в получении С-концевого тиоэфира пептида путём взаимодействия С-концевого остатка цистеина с меркаптоэтансульфокислотой с последующим N®S переносом и практически одновременной циклизацией по типу нативного химического лигирования [95,113]. В ходе наращивания пептидной цепи путём твёрдофазного синтеза кноттинов, SFTI 1 и их аналогов отмечено затруднённое присоединение Fmoc-производных аминокислот из-за межмолекулярной агрегации синтезируемых пептидных цепей [109].…”

“…Дополнительно учитываются гидрофобность конструируемого пептида (высокогидрофобный пептид будет плохо растворяться и обладать низкой биодоступностью) и сложность синтеза. Так, при создании ингибиторов калликреина 5 человека на основе SFTI 1 в качестве шаблона остаток Ile заменили на остаток Gly только потому, что Ile препятствует гладкому протеканию циклизации по типу нативного химического лигирования [95].…”

“…Ингибиторы b-триптазы могут стать антигистаминными препаратами нового поколения; 4) фурин, внутриклеточная протеаза комплекса Гольджи, которая участвует в процессинге оболочечных белков вирусов и в образовании некоторых бактериальных токсинов из их предшественников, в частности, фактора летальности Bacillus anthracis. Предполагается, что ингибиторы этого фермента можно будет использовать при лечении ряда инфекционных заболеваний, в том числе сибирской язвы [132]; 5) калликреиноподобная протеаза 4, активация которой обнаружена при раке простаты, а ингибирование может способствовать подавлению опухолевого роста [33]; 6) калликреиноподобные протеазы 5 и 7 кожи, повышенная активация которых имеет место при атопических дерматитах, а ингибирование их активности может быть основным компонентом симптоматической терапии [32,95]; 7) факторы свёртывающей системы крови плазмин и фактор XII [86]. Если ингибирование плазмина будет способствовать формированию сгустка и остановке кровотечения, то ингибирование фактора XII, напротив, будет предотвращать нежелательное тромбообразование в сосудах.…”