Peptide-Conjugated Palladium Oxidative Addition Complexes for Site-Selective Arylation Chemistry

用于位点选择性芳基化化学的肽缀合钯氧化加成络合物

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT The site-selective chemical modification of biomolecules including proteins and biologically active small molecules is currently recognized as an important and unmet challenge in chemical biology. While current strategies for chemical protein modification have proven highly enabling for a variety of applications related to mechanistic biology and the production of biomaterials and pharmaceuticals, site-selective approaches are rare and highly valued. The first Aim of this proposal details a strategy to access well-defined site-selectively labeled protein conjugates for varied applications across chemical biology. Central to the thesis of this proposal is the use of palladium oxidative addition complexes that have been previously shown by the Buchwald and Pentelute labs to efficiently engage protein targets in C–heteroatom arylation reactions under mild physiological conditions. The covalent derivatization of these palladium-based reagents with peptide sequences that bind a protein of interest is proposed as a strategy to achieve site-selective protein cysteine arylation in both intra- and intermolecular contexts. These technologies are expected to enable a myriad of applications including the formation of site-selectively modified antibody-drug-conjugates and selective protein degrading platforms. In an effort to significantly simplify drug structure-activity-relationship studies and produce valuable probes for mechanistic biology, the second Aim of this proposal extends peptide-conjugated palladium arylation chemistry to the regioselective modification of biologically-active small molecules. While current approaches to site- selective small molecule derivatization generally operate on a narrow range of substrate classes and lack generality, this proposal aims to deliver a general and highly modular approach to site-selective arylation of complex polyol and polyamine targets, reliant on the well-defined secondary structure that peptide conjugates impart about the Pd active site. Overall, the proposed the site-selective bioconjugation approach detailed in this proposal will have the potential to be highly impactful for chemical biology by enabling powerful discovery platforms for mechanistic biology and pharmaceutical applications. The objectives of this proposal are directly related to the advancement of human health, are well aligned with the aims of the NIH. With the ultimate goal of securing an academic position at a major research university, the Buchwald and Pentelute laboratories at the Massachusetts Institute of Technology represent an ideal setting in which to conduct my postdoctoral training in organometallic bioconjugation. The Buchwald lab’s expertise in metal- catalyzed cross-coupling and its application to C–heteroatom bond forming processes and the Pentelute lab’s focus within chemical biology and peptide synthesis will be instrumental in the execution of the proposed research. During my training, I will gain crucial skills in chemical biology and organometallic chemistry that will compliment my background in enantioselective organocatalysis, and prepare me to excel in a faculty position.
项目概要/摘要 包括蛋白质和生物活性小分子在内的生物分子的位点选择性化学修饰 分子目前被认为是化学生物学中一个重要且尚未解决的挑战。 化学蛋白质修饰策略已被证明非常适合与以下相关的各种应用 机械生物学以及生物材料和药物的生产,位点选择性方法很少见 该提案的第一个目标详细介绍了访问明确定义的选择性标记站点的策略。 本提案论文的核心是蛋白质缀合物在化学生物学中的各种应用。 使用先前由 Buchwald 和 Pentelute 证明的钯氧化加成络合物 实验室能够在温和的生理条件下有效地将蛋白质靶标参与 C-杂原子芳基化反应。 这些基于钯的试剂与结合蛋白质的肽序列的共价衍生化 兴趣被提出作为一种策略,以在内部和外部实现位点选择性蛋白质半胱氨酸芳基化 这些技术有望实现多种应用,包括 位点选择性修饰的抗体药物缀合物和选择性蛋白质降解平台的形成。 努力显着简化药物结构-活性-关系研究并生产有价值的探针 机制生物学,该提案的第二个目标扩展了肽缀合钯芳基化化学 生物活性小分子的区域选择性修饰,而目前的方法是位点修饰。 选择性小分子衍生化通常在较窄的底物类别上进行,并且缺乏 总的来说,该提案旨在提供一种通用且高度模块化的方法来进行位点选择性芳基化 复杂的多元醇和多胺靶标,依赖于肽缀合物明确的二级结构 总体而言,本文详细介绍了所提出的位点选择性生物共轭方法。 该提案将通过实现强有力的发现而对化学生物学产生巨大影响 该提案的目标是直接的机械生物学和制药应用平台。 与人类健康进步相关,与 NIH 的目标高度一致。 布赫瓦尔德大学的最终目标是在主要研究型大学获得学术职位 麻省理工学院的 Pentelute 和 Pentelute 实验室提供了一个理想的环境 进行有机金属生物共轭方面的博士后培训。 催化交叉偶联及其在 C-杂原子键形成过程中的应用以及 Pentelute 实验室 化学生物学和肽合成的重点将有助于执行拟议的 在我的培训期间,我将获得化学生物学和有机金属化学的关键技能。 称赞我在对映选择性有机催化方面的背景,并为我在教职岗位上取得优异成绩做好准备。

项目成果

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