ECD and VCD spectroscopic studies on peptides, peptidomimetics and metal complexes  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
81175
Type K
Principal investigator Hollósi, Miklós
Title in Hungarian Peptidek, peptidmimetikumok és fémkomplexek ECD és VCD spektroszkópiai vizsgálata
Title in English ECD and VCD spectroscopic studies on peptides, peptidomimetics and metal complexes
Keywords in Hungarian ECD, VCD, abszolút konfiguráció, abszolút konformáció, peptidek és mimetikumok, pszeudokanyarok, fémkomplexek
Keywords in English ECD, VCD, absolute configuration, absolute conformation, peptides and peptidomimetics, pseudoturns, metal complexes
Discipline
Organic, Biomolecular, and Pharmaceutical Chemistry (Council of Physical Sciences)60 %
Ortelius classification: Organic chemistry
Analytical Chemistry (Council of Physical Sciences)20 %
Ortelius classification: Spectrochemistry
Biophysics (e.g. transport mechanisms, bioenergetics, fluorescence) (Council of Medical and Biological Sciences)20 %
Ortelius classification: Biophysics
Panel Chemistry 2
Department or equivalent Institute of Chemistry (Eötvös Loránd University)
Participants Deckerné dr. Majer, Zsuzsanna
Illyés, Eszter Emese
Szilvágyi, Gábor
Vass, Elemér
Starting date 2010-09-01
Closing date 2014-08-31
Funding (in million HUF) 24.059
FTE (full time equivalent) 5.54
state closed project
Summary in Hungarian
A Kiroptikai Szerkezetkutató Laboratórium (KSZL) tevékenységének középpontjában az optikailag aktív molekulák térszerkezetének meghatározása áll. A Laboratórium kifejlesztett egy kombinált spektroszkópiai módszert, amely alkalmazható a peptidek és fehérjék oldatbeli szerkezetének analízisére. Az ELTE-MTA Peptidkémiai Kutatócsoportjával és az MTA Biológiai Kutatóközpont Biofizikai Intézetével (Szeged) együttműködve a módszert a Laboratórium sikeresen használja peptidek, fehérjék és oligonukleotidok, valamint konjugátumaik szerkezetvizsgálatára. Az NKTH támogatásával a Laboratórium 2003-ban vásárolt egy új spektrométert, amely alkalmas a rezgési optikai aktivitás (VCD) vizsgálatára. Az új gyógyszerhatóanyagok többsége királis, optikailag aktív molekula. A VCD spektroszkópia - számítástechnikai módszerekre támaszkodva - az új gyógyszer-hatóanyagok szerkezet meghatározásának egyszerű, gyors és megbízható eszköze. A KSZL spektroszkópiai műszeregyüttese lehetővé teszi a gyógyszergyárak és kutatóhelyek munkájának jelentős segítését a gyógyszertervezés és fejlesztés, továbbá a szerkezet/biológiai hatás közötti összefüggések felderítése területén. A pályázat elsődleges célja az új vibrációs (VCD) spektrométer alkalmazása a kémia és a biológia különböző területein (peptidmimetikumok, fém-komplexek, fúziós peptidek vizsgálata), továbbá új kísérleti technikák kifejlesztése és a KSZL számítástechnikai hátterének bővítése.
Summary
The main focus of activity of the Laboratory for Chiroptical Structure Analysis (LCSA) has been the determination of the steric structure of optically active molecules. The Laboratory developed a combined spectroscopic method, which can be applied for the analysis of the in solution structure of peptides and proteins. In collaboration with the Reseach Group of Peptide Chemistry (ELTE) and the Biophysical Institute of Biological Research Center (Szeged) of the Hungarian Academy of Sciences, this method has been used for structural studies on peptides, proteins, oligonucleotides and their conjugates. With the finantial support of the Agency NKTH, LCSA purchased a new spectrometer in 2003, which can be used for measuring the vibrational optical activity (VCD). The majoríty of new drugs is chiral, optically active molecule. VCD spectroscopy in combination with computational methods is a simple, rapid and reliable tool for the determination of the steric structure of drug candidates. The spectroscopic arsenal enables LCSA to give substantial help to pharmaceutical companies and research laboratories in drug design and development as well as in structure/biological activity studies. The proposal is primarily aimed at the use of the new vibrational spectrometer in different fields of chemistry and biology (peptidomimetics, metal complexes, fusion peptides), to develope new experimental techniques and to enlarge the computational background of LCSA.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Projektünk keretében számos diamid modellvegyület, peptid, peptidmimetikum, királis Rh(II)2-komplex és más típusú királis szerves vegyület térszerkezetének felderítését végeztük el kiroptikai spektroszkópiai módszerek (ECD, VCD és egyes esetekben ROA) segítségével. Diamid típusú modellvegyületeken vizsgáltuk az α- és β-aminosavegységek konformációs sajátosságainak különbségét szerves oldószerekben, vízben, valamint szilárd fázisban. VCD-vel vizsgáltunk az efrapeptin C és módosított származékainak konformációját. ECD-spektroszkópiával tanulmányoztuk több Reumatoid artritisz specifikus biotinilezett peptidkonjugátum, valamint az amiloid prekurzor fehérje (APP) 667-676 fragmensének térszerkezetét. Előállítottunk és vizsgáltunk számos aminosavat tartalmazó királis Rh(II)2-komplexet. Megállapítottuk, hogy az N-védett aminosavak áthidaltan, a nem védett aminosavak kelátosan kapcsolódnak a Rh2-maghoz. A projekt kiemelkedő eredményének tekintjük a kelátosan koordinált aminosavakat tartalmazó, axiális kiralitással rendelkező Rh(II)2-komplexek abszolút konfigurációjának egyszerű és gyors megállapítását lehetővé tevő VCD excitonkiralitási szabály kidolgozását. A VCD-t alkalmaztuk királis molekulák abszolút konfigurációjának meghatározására. Igazoltuk, hogy a szilárdfázisú VCD alkalmas gyógyszerhatóanyagok polimorf formáinak megkülönböztetésére. A vizsgálatok lehetővé tették néhány, a kiroptikai spektroszkópiai módszerek alkalmazhatóságának határát érintő kérdés megválaszolást.
Results in English
During our research we have determined the steric structure of various diamide models, peptides, peptidomimetics, chiral Rh(II)2 complexes by chiroptical spectroscopic methods (ECD, VCD and in some cases ROA). On diamide model compounds we studied the differences in the conformational behaviour of α- and β-amino acid residues in organic solvents, water, as well as solid state. The conformation of efrapeptin C and of its modified derivatives was studied by VCD. ECD spectroscopy was used to investigate the steric structure of several Rheumatoid arthritis specific biotinylated peptide conjugates, as well as of the amyloid precursor protein (APP) fragment 667-676. We synthesized and studied various chiral Rh(II)2 complexes containing amino acids and found that the N-protected amino acids coordinate to the Rh2 core in a bridging manner, while unprotected amino acids form chelates. We have formulated a VCD exciton chirality rule for easy and quick absolute configuration determination of Rh(II)2 complexes containing chelating amino acid ligands and showing axial chirality. This is an important achievement of our project. VCD has been applied for the absolute configuration determination of different chiral molecules. We demonstrated the applicability of solid state VCD in discriminating polymorphic forms of chiral pharmaceuticals. The extensive studies permitted us to answer some questions concerning the limits of chiroptical spectroscopic methods.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=81175
Decision
Yes





 

List of publications

  
Hollósi, M., Vass, E., Szilvágyi, G., Jakas, A., Laczkó, I.: Structure analysis of proteins and peptides by vibrational circular dichroism, ARKIVOK, 5:291-93, 2011
Magyarfalvi, G., Tarczay, G., Vass, E.: Vibrational Circular Dichroism, WIREs Comp. Mol. Sci. 1, 403-425, 2011
Góbi, S., Vass, E., Magyarfalvi, G., Tarczay, G.: Effects of strong and weak hydrogen bond formation on VCD spectra: a case study of 2-chloropropionic acid, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 13972-13984, 2011
Pop Ancuta, L., Czompa, A., Paizs, Cs., Tosa I.M., Vass, E., Mátyus, P. Irimie, F.D.: Lipase catalysed synthesis of both enantiomers of 3-chloro-1-arylpropan-1-ols, Synthesis, 18:2921-28, 2011
J. Frelek et al.: Distinguishing between polymorphic forms of linezoid., Chem. Commun. 48:5295-97, 2012
S. Weigelt et al.: Synthesis and conformational analysis of efrapeptins., Chem. Eur. J. 18:478-87, 2012
Shanmugam, G., Polavarapu, P.L., Láng, E., Majer, Zs.: Conformational analysis of amyloid precursor protein fragment containing amino acids 667-676, J. Struct. Biology, 177:621-629, 2012
Konar,A.D., Vass, E., Hollósi, M., Majer,Sz., Grüber, G., Frese, K., Sewald, N.: Conformational properties of secondary amino acids: replacement of pipecolic acid by N-methyl-L-alanine in efrapeptine C, Chemistry and Biodiversity, 10, 942-951, 2013
Szilvágyi, G., Brém, B., Báti, G., Tölgyesi, L., Hollósi, M., Vass, E.: Dirhodium complexes: determination of absolute configuration by the exciton chirality method using VCD spectroscopy, The Royal Society of Chemistry, Dalton Trans., 2013
Majer, Zs., Szilvágyi, G., Benedek, L., Csámpai, A., Hollósi, M., Vass, E.: Chelate structure of a dirhodium-amino acid complex identified by chiroptical and NMR spectroscopy, Eur. J. Inorg. Chem., 3020-3027, 2013
Hollósi, M., Vass, E., Szilvágyi, G., Jakas, A., Laczkó, I.: Structure analysis of proteins and peptides by vibrational circular dichroism, ARKIVOK, 5, 291-300, 2011
Góbi, S., Vass, E., Magyarfalvi, G., Tarczay, G.: Effects of strong and weak hydrogen bond formation on VCD spectra: a case study of 2-chloropropionic acid, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 13972-13984, 2011
Pop, L.A., Czompa, A., Paizs, Cs., Toşa, I.M., Vass, E., Mátyus, P., Irimie, F.D.: Lipase catalysed synthesis of both enantiomers of 3-chloro-1-arylpropan-1-ols, Synthesis, 18, 2921-2928, 2011
Frelek, J., Góreczki, M., Łaszcz, M., Suszczyńska, A., Vass, E., Szczepek, W.J.: Distinguishing between polymorphic forms of linezoid, Chem. Commun. 48, 5295-5297, 2012
Weigelt, S., Huber, T., Hofmann, F., Jost, M., Ritzefeld, M., Luy, B., Freudenberger, C., Majer, Zs., Vass, E., Greie, J-C., Panella, L., Kaptein, B., Broxterman, Q.B., Kessler, H., Altendorf, K., Hollósi, M., Sewald, N.: Synthesis and conformational analysis of efrapeptins, Chem. Eur. J. 18, 478-487, 2012
Shanmugam, G., Polavarapu, P.L., Láng, E., Majer, Zs.: Conformational analysis of amyloid precursor protein fragment containing amino acids 667-676, J. Struct. Biol. 177, 621-629, 2012
Konar, A.D., Vass, E., Hollósi, M., Majer, Zs., Grüber, G., Frese, K., Sewald, N.: Conformational properties of secondary amino acids: replacement of pipecolic acid by N-methyl-L-alanine in efrapeptine C, Chem. Biodivers., 10, 942-951, 2013
Szilvágyi, G., Brém, B., Báti, G., Tölgyesi, L., Hollósi, M., Vass, E.: Dirhodium complexes: determination of absolute configuration by the exciton chirality method using VCD spectroscopy, The Royal Society of Chemistry, Dalton Trans. 42, 13137-13144, 2013
Majer, Zs., Szilvágyi, G., Benedek, L., Csámpai, A., Hollósi, M., Vass, E.: Chelate structure of a dirhodium-amino acid complex identified by chiroptical and NMR spectroscopy, Eur. J. Inorg. Chem., 3020-3027, 2013
Knapp, K., Górecki, M., Frelek, J., Luboradzki, R., Hollósi, M., Majer, Zs., Vass, E.: Comprehensive Chiroptical Study of Proline-Containing Diamide Compounds, Chirality, 228-242, 2014
Babos, F., Szarka, E., Nagy, Gy., Majer, Zs., Sármay, G., Magyar, A., Hudecz, F.: Role of N- or C Terminal Biotinylation in Autoantibody Recognition of Citrullin Containing Filaggrin Epitope Peptides in Rheumatoid Arthritis, Bioconjugate Chem. 24, 817−827, 2013
Hollósi, M., Knapp, K., Majer, Zs., Szilvágyi, G., Vass, E.: A VCD-spektroszkópia alkalmazása peptidek, peptidmimetikumok és királis átmenetifém-komplexek térszerkezetének felderítésében, Magyar Kémiai Folyóirat, 118, 145-150, 2012
Tarczay, Gy., Vass, E., Góbi, S., Magyarfalvi, G.: Rezgési optikai aktivitás – Abszolút konfiguráció és konformáció meghatározása, Magyar Kémiai Folyóirat, 119, 53-66, 2013




 

Events of the project

  
2011-11-04 13:13:37
Résztvevők változása



Back »