Desenvolvimento de método de preparação de biomarcadores moleculares relacionados a N-acetilglicosaminas para estudos de sinalização celular

• Main Author: Paulo Sergio Gonçalves Nunes
• Other Authors: Ivone Carvalho
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2014
• Subjects: Carboidratos fluorados; Glicoaminoácidos fluorados; O-GlcNAcilação; Sinalização celular.; Cell signaling; Fluorinated carbohydrates; Fluorinated gluco-aminoacids; O-GlcNAcylation
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60138/tde-21052014-153215/

Os carboidratos apresentam-se envolvidos em diversos eventos celulares, tais como geração de energia, sustentação celular, reconhecimento celular, processos de sinalização, etc. A OGlcNAcilação, uma das alterações proteicas pós-traducionais relacionada à adição de Nacetilglicosamina a resíduos de serina ou treonina em proteínas citoplasmáticas ou nucleares, vem demonstrando ser uma das alterações recíproca a O-fosforilação de proteínas e pode estar envolvida no desencadeamento de patologias como câncer, diabetes tipo II, e doenças neurodegenerativas. Tendo em vista à relevância da O-GlcNAcilação e a necessidade de ferramentas para seu estudo, temos como objetivo, desenvolver uma rota sintética para a obtenção de moléculas modificadas derivadas de N-acetilglicosamina, contendo o átomo de flúor ligado ao grupo N-acetil. As moléculas correspondem aos derivados glicopiranosídeo de metila 1 e glicoaminoácidos de serina 2 e treonina 3. Uma vez padronizada, os intermediários finais da rota serão utilizados para futura marcação com o 18F, o qual poderá ser empregado em estudos do processo de sinalização celular por O-GlcNAcilação, e no diagnóstico de câncer por PET. Assim, foram propostas, inicialmente, duas rotas sintéticas, uma para a síntese do derivado glicopiranosídeo de metila 1 e outra para os glicoaminoácidos 2 e 3, ambas utilizando o reagente cloridrato de 2-amino-2-desoxi-D-glicose (4) como percursor. A síntese do derivado 1 foi conduzida por meio da proteção do grupo amino do composto 4 pela formação de carbamato 5, e sequencial reação de glicosilação de Fischer (6 e 7), per-Oacetilação 8 e remoção do grupo protetor do amino 9. As etapas sequenciais relacionadas à condensação com o ácido bromoacético 10, e finalmente halogenação e desproteção do carboidrato 11 estão em andamento. A rota sintética proposta para a obtenção dos glicoaminoácidos 2 e 3 foi fundamentada na obtenção de um doador glicosídico contendo o grupo tricloroacetimidato e as hidroxilas protegidas com grupos benzílicos 16, e na utilização do aceptor glicosídico serina 17 e treonina 18, contendo os grupos amino e carboxila protegidos com 9-fluorenilmetóxicarbonil (Fmoc) e benzil (Bn), respectivamente. Até o momento não foi possível a síntese dos glicoaminoácidos 2 e 3 empregando o doador glicosídico inicialmente proposto (tricloroacetimidato), e mesmo após a variação do doador glicosídico, empregando tioaçucares per-O-benzilado 28, ou per-O-acetilado 26, não foi possível a obtenção do produto desejado. As dificuldades observadas na obtenção dos compostos, conduziram a elaboração de novas estratégias sintéticas que possuem o átomo de cloro como grupo abandonador na posição anomérica e a) uma amida {[(4- metilfenil)sulfonil]oxi}acético (33) em C-2, a qual exerce assistência anquimérica em C-1, e permite a funcionalização com o flúor e b) um azido em C-2, preparado a partir de glicais per- O-acetilados, desprovido de participação em C-1. Ambas as rotas sintéticas estão em andamento. === Carbohydrates are involved in many cellular events, such as energy source, sustenance, recognition, signaling processes, etc. O- GlcNAcylation is a post- translational proteins\' alteration related to the addition of N-acetylglucosamine to residues of serine or threonine in cytoplasmic or nuclear protein which has proven to be one of the reciprocal changes to Ophosphorylation of proteins and may be involved in the onset of pathologies such as cancer, type II diabetes, and neurodegenerative diseases. Given the relevance of O- GlcNAcylation and the importance of tools required for the study of this event, we aim to develop a synthetic route to obtain modified molecules derived from N-acetylglucosamine containing fluorine atom attached to the N -acetyl group. The molecules correspond to methyl glucopyranoside derivatives 1 and gluco-amino acids derived from serine 2 and threonine 3. Once the synthetic route is established, the final intermediates of the route will be used for further labeling with 18F, which may be employed in studies of cell signaling processes, involving OGlcNAcylation, and cancer diagnosis by PET. Thus, two synthetic routes were initially proposed: one for the preparation of the methyl glucopyranoside derivative 1 and another one for the gluco-amino acids 2 and 3, both using glucosamine hydrochloride (4) as a precursor. The synthesis of derivative 1 was conducted by protecting the amine group of compound 4 to form the carbamate 5, and sequential Fischer glycosylation (6, 7), per-O-acetylation (8) and removal of the protecting group from the amine (9). The sequential steps related to condensation with bromoacetic acid (10), halogenation and deprotection of the carbohydrate 11 are in progress. The proposed synthetic route for the preparation of 2 and 3 was based on a glycosidic donor containing trichloroacetimidate group, the protection of the hydroxyl groups with benzyl group (16) and glycoside acceptors serine 17 and threonine 18 containing amine and carboxyl groups protected with 9- fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc) and benzyl (Bn), respectively. Hitherto, the synthesis of gluco-amino acids 2 and 3 was not achieved using the glycosidic donor initially proposed (trichloroacetimidate), even after the change of the glycosidic donor using per-O-benzylated (28) or per-O-acetylated (26) thiosugars. The difficulties encountered for the synthesis of the target compounds led the design of new synthetic strategies which comprise a chlorine atom as leaving group in the anomeric position and either: a) an amide acetic acid (33) at C-2, which exerts anchimeric assistance at C-1, and allows functionalization with fluorine and b) an azide group at C- 2, prepared from per-O-acetylated glucal, with no participation at C-1. Both synthetic routes are in progress.