Sulfated Polyserines: A Potential Heparin and Dermatan Sulfate Mimetic

Abstract

Glycosaminoglycans (GAGs) are polysaccharides that are involved in many biological processes. Heparin and dermatan sulfate are highly sulfated GAGs that are involved in the coagulation cascade by regulating thrombin and are used as anticoagulatory drugs. Various peptides have been suggested to constitute the foundation of GAG mimetics to find alternative drugs. This bachelor thesis is focusing on trying to sulfate polyserine with four serine residues and thereby try to mimic GAGs. A range of sulfation methods were tested and sulfur trioxide amine complexes in DMF seemed to be the most optimal. Time, temperatures, and different equivalents per hydroxyl groups were tested to find the most optimal conditions. LC-MS suggested that all reactions resulted in a mix of partly and fully sulfated products. NMR however, suggested that just the fully sulfated product had been formed. Possible explanations could be that the product drop sulfate groups in LC-MS because of a too harsh fragmentation. Isolation methods using Sephadex resin chromatography and HPLC were tested which resulted in a more pure sample, however, no good separation was obtained. A conclusion drawn was that it is possible to sulfate polyserine with four serine residues. This opens for future studies in sulfating longer polyserine peptides and other peptides as applicants for new drugs.

Popular Abstract (Swedish)

Sulfaterade peptidkedjor som framtida läkemedel

I kroppen finns det många biologiska processer som ständigt måste hållas igång för att den ska fungera. Glykosaminoglykaner (GAGs) är långa, linjära polysackarider som utgör en viktig del i kroppen där de bland annat reglerar cellulär tillväxt, celldifferentiering och sårläkning. Många av dessa GAGs är i hög grad sulfaterade och karboxylerade vilket är nödvändigt för att de ska kunna interagera med viktiga proteiner. En känd klass av GAGs är heparin som idag används som blodförtunnande medel. Det är dock inte ett optimalt läkemedel då det har sitt ursprung från djur, är svårt att dosera och tillverka.

Vår hypotes är att använda sulfaterade peptider för att efterlikna de sulfaterade GAGs. Peptidkedjor möjliggör en stor variation av funktionella grupper. De kan ändras i oändlighet vilket då medför att det finns många kandidater som kan sulfateras. Sulfatering av peptider och små molekyler är dock utmanande. Det beror på att molekylens laddning och polaritet ändras med varje sulfatgrupp som adderas. Den sulfaterade molekylen är dessutom mycket polär vilket ger problem vid upprening.

Detta kandidatarbete fokuserar på att hitta en sulfaterings- samt uppreningsmetod som kan användas till att sulfatera peptidkedjor. I arbetet användes en peptidkedja som består av fyra seriner. Denna peptid valdes då sulfatgrupperna efter sulfateringen har möjlighet att hamna på liknande positioner som de i GAGs. Under projektet testades olika sulfaterings- och uppreningsmetoder. Analysmetoden LC-MS som valdes för att utvärdera produkterna antydde att många av reaktionerna resulterade i endast delvis sulfaterade produkter. I senare delen av projektet upptäcktes dock att LC-MS metoden som användes för utvärderingen inte var helt tillförlitlig. Detta på grund av att en fragmentering har skett vid de betingelser som används vid LC-MS analysen. Vid senare NMR analyser av isolerade produkter kunde vi visa att det är möjligt att den full-sulfaterade produkten faktiskt bildats. Detta öppnar för möjligheten att i framtiden sulfatera andra peptider och tillverka nya läkemedel.

• author: Malmgren, Annika
• supervisor: Daniel Willén
• organization: Department of Chemistry
• course: KEML10 20211
• year: 2021
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Chemistry
• keywords: organic chemistry, sulfation, peptides, glycosaminoglycans, organic synthesis
• language: English
• id: 9049284
• date added to LUP: 2021-06-04 11:36:09
• date last changed: 2021-06-04 11:36:09