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Large Libraries of Structurally Diverse Macrocycles Suitable for Membrane Permeation

Résumé

Macrocycles offer an attractive format for drug development due to their good binding properties and potential to cross cell membranes. To efficiently identify macrocyclic ligands for new targets, methods for the synthesis and screening of large combinatorial libraries of small cyclic peptides were developed, many of them using thiol groups for efficient peptide macrocyclization. However, a weakness of these libraries is that invariant thiol-containing building blocks such as cysteine are used, resulting in a region that does not contribute to library diversity but increases molecule size. Herein, we synthesized a series of structurally diverse thiol-containing elements and used them for the combinatorial synthesis of a 2,688-member library of small, structurally diverse peptidic macrocycles with unprecedented skeletal complexity. We then used this library to discover potent thrombin and plasma kallikrein inhibitors, some also demonstrating favorable membrane permeability. X-ray structure analysis of macrocycle-target complexes showed that the size and shape of the newly developed thiol elements are key for binding. The strategy and library format presented in this work significantly enhance structural diversity by allowing combinatorial modifications to a previously invariant region of peptide macrocycles, which may be broadly applied in the development of membrane permeable therapeutics.|Macrocycles are promising for drug development due to their good binding properties and the potential to cross membranes. A synthetic strategy and chemical building blocks are developed to produce and screen thousands of small, structurally highly diverse peptidic macrocycles. HTS identifies potent thrombin inhibitors with good membrane permeability. The strategy may be broadly applied in the development of membrane permeable therapeutics. image

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Membrane (chimie)
Une membrane est une structure de faible épaisseur, relativement à sa taille, séparant deux milieux en empêchant toute la matière dans le cas de certaines membranes biologiques, ou seulement une partie de la matière de passer de l'un à l'autre des milieux en fonction de la largeur de ses pores et de son épaisseur. Le concept de membrane date du , mais n’a été utilisé, pour les membranes synthétiques, massivement en dehors des laboratoires qu'à partir de la seconde guerre mondiale.
Membrane plasmique
La membrane plasmique, également appelée membrane cellulaire, membrane cytoplasmique, voire plasmalemme, est une membrane biologique séparant l'intérieur d'une cellule, appelé cytoplasme, de son environnement extérieur, c'est-à-dire du milieu extracellulaire. Cette membrane joue un rôle biologique fondamental en isolant la cellule de son environnement.
Méthode de séparation membranaire
Les méthodes de séparation membranaire sont un procédé de séparation de fluides utilisant comme agent séparant une membrane synthétique qui est une couche mince de matière. L’épaisseur d’une membrane peut varier de à un peu plus de . Elle permet l’arrêt ou le passage sélectif de certaines substances dissoutes ou non dans un mélange, entre les deux milieux qu’elle sépare. La partie du mélange retenue par la membrane est appelée rétentat (ou concentrat) alors que celle qui traverse cette dernière est appelée perméat.
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