Конструирование и синтез нового димерного дипептидного миметика 4-й петли нейротрофина-3 гексаметилендиамида бис-(N-моноглутарил-L- аспарагинил-L-аспарагина) и его D,D-стереоизомера

Введение. Нейротрофин-3 (NT-3), как и другие белки семейства нейротрофинов, играет важную роль в поддержании гомеостаза нервной системы, а нарушения его сигналинга ассоциированы с широким спектром неврологических и психических заболеваний. Преодолеть ограничения клинического применения NT-3 (низкая биодоступность, риск развития побочных эффектов) возможно созданием фармакологически пригодных низкомолекулярных миметиков.

Цель. Сконструировать и синтезировать новый потенциальный дипептидный миметик 4-й петли NT-3 гексаметилендиамид бис-(N-моноглутарил-L-аспарагинил-L-аспарагина), а также синтезировать его энантиомер для изучения их биологической активности и выявления её стереоспецифичности.

Материалы и методы. Соединения получали классическими методами пептидного синтеза в растворе с использованием Boc-стратегии защитных групп и метода активированных пентафторфениловых эфиров. Строение и диастереомерную чистоту целевых пептидов и промежуточных соединений устанавливали методами одномерной ¹Н, ¹³С и двумерной ЯМР-спектроскопии. Хроматографическую гомогенность определяли с помощью ТСХ и ОФ ВЭЖХ. Целевые дипептиды были охарактеризованы удельным углом оптического вращения ([α]_D).

Результаты. Предложена семистадийная схема синтеза L,L- и D,D-энантиомеров гексаметилендиамида <i>бис-(N</i>-моноглутарил-аспарагинил-аспарагина) (ГТС-304LL, ГТС-304DD). Целевые дипептиды по этой схеме получены с общим выходом 37–38 % и хроматографической чистотой 97–99 %.

Выводы. Получены новые замещённые аспарагин-содержащие дипептиды, потенциальные миметики нейротрофина-3. Соединения охарактеризованы для дальнейшего изучения их биологической активности.

1. Skaper SD. Neurotrophic Factors: An Overview. Methods Mol Biol. 2018;1727:1-17. doi: 10.1007/978-1-4939-7571-6_1.

2. Castrén E. Neurotrophins and psychiatric disorders. Handb Exp Pharmacol. 2014;220:461-79. doi: 10.1007/978-3-642-45106-5_17.

3. Фурса Г.А., Андрецова С.С., Шишкина В.С. и др. Применение нейротрофических факторов как перспективная стратегия терапии нейродегенеративных заболеваний (обзор). Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2024;(2)71-83.

4. Panvino F, Paparella R, Tarani F, et al. Neurotrophins in Neurodevelopmental Disorders: A Narrative Review of the Literature. Int J Mol Sci. 2025 Aug 28;26(17):8335. doi: 10.3390/ijms26178335. EDN: MZVYBF

5. Obata K, Noguchi K. MAPK activation in nociceptive neurons and pain hypersensitivity. Life Sci. 2004 Apr 9;74(21):2643-53. doi: 10.1016/j.lfs.2004.01.007.

6. Forsell P, Parrado Fernández C, Nilsson B, et al. Positive Allosteric Modulators of Trk Receptors for the Treatment of Alzheimer's Disease. Pharmaceuticals (Basel). 2024 Jul 28;17(8):997. doi: 10.3390/ph17080997. EDN: KEHXTU

7. Thompson TS, Sefiani A, Burgess K. Small-Molecule Trk Agonists: Where Do We Go from Here? J Med Chem. 2025 Aug 14;68(15):15233-15259. doi: 10.1021/acs.jmedchem.4c02365. EDN: GCGKEU

8. Gudasheva TA, Povarnina PY, Tarasiuk AV, Seredenin SB. Lowmolecular mimetics of nerve growth factor and brain-derived neurotrophic factor: Design and pharmacological properties. Med Res Rev. 2021 Sep;41(5):2746-2774. doi: 10.1002/med.21721. EDN: IMKWFA

9. Pattarawarapan M, Zaccaro MC, Saragovi UH, Burgess K. New templates for syntheses of ring-fused, C(10) beta-turn peptidomimetics leading to the first reported small-molecule mimic of neurotrophin-3. J Med Chem. 2002 Sep 26;45(20):4387-90. doi: 10.1021/jm0255421

10. Zaccaro MC, Lee HB, Pattarawarapan M, et al. Selective small molecule peptidomimetic ligands of TrkC and TrkA receptors afford discrete or complete neurotrophic activities. Chem Biol. 2005 Sep;12(9):1015-28. doi: 10.1016/j.chembiol.2005.06.015.

11. Chen D, Brahimi F, Angell Y, et al. Bivalent peptidomimetic ligands of TrkC are biased agonists and selectively induce neuritogenesis or potentiate neurotrophin-3 trophic signals. ACS Chem Biol. 2009 Sep 18;4(9):769-81. doi: 10.1021/cb9001415.

12. Wan G, Gómez-Casati ME, Gigliello AR, et al. Neurotrophin-3 regulates ribbon synapse density in the cochlea and induces synapse regeneration after acoustic trauma. Elife. 2014 Oct 20;3:e03564. doi: 10.7554/eLife.03564.

13. Naletova I, Grasso GI, Satriano C, et al. Copper complexes of synthetic peptides mimicking neurotrophin-3 enhance neurite outgrowth and CREB phosphorylation. Metallomics. 2019 Sep 1;11(9):1567-1578. doi: 10.1039/c9mt00045c.

14. Gudasheva TA, Ostrovskaya RU, Seredenin SB. Novel Technologies for Dipeptide Drugs Design and their Implantation. Curr Pharm Des. 2018;24(26):3020-3027. doi: 10.2174/1381612824666181008105641. EDN: ZZYZKH

15. Gudasheva T, Povarnina P, Dorofeev V. Dimeric dipeptide mimetics of neurotrophins as molecular tools and potential neuroprotective drugs. Explor Drug Sci. 2025;3:1008100. doi: 10.37349/eds.2025.1008100.

16. Гудашева Т.А., Сазонова Н.М., Тарасюк А.В. и др. Первый дипептидный миметик нейротрофина-3: дизайн и фармакологические свойства. Доклады Российской академии наук. Науки о жизни. 2022;505:303-309.

17. Keller O, Keller WE, Van Look G, Wersin G. tert-Butoxycarbonylation of Amino Acids and their Derivatives:N-tert-Butoxycarbonyl-l-phenylalanine. Organic Syntheses. 2003:160. doi: 10.1002/0471264180.os063.19.

18. Munegumi T, Akao K, Kawatu Y, et al. Heating reactions of N-TButyloxycarbonyl-Asparagine and related compounds. Asian Journal of Chemistry. 2014;26(19):6541-6548. doi: 10.14233/ajchem.2014.16493.

19. Kisfaludy L, Löw M, Nyéki O, et al. Die Verwendung von Pentafluorphenylestern bei Peptidsynthesen. Justus Liebig S Annalen Der Chemie. 1973;1973(9):1421-1429. doi: 10.1002/jlac.197319730902.

20. Butte MJ, Hwang PK, Mobley WC, Fletterick RJ. Crystal structure of neurotrophin-3 homodimer shows distinct regions are used to bind its receptors. Biochemistry. 1998 Dec 1;37(48):16846-52. doi: 10.1021/bi981254o.

21. Позднев В.Ф. Применение Ди-трет-бутилпирокарбоната для получения N-трет-бутилоксикарбонильных производных аминокислот. Химия природных соединений. 1974;6:764-767.