Η Heparin affin regulatory peptide (HARP) είναι ένας αυξητικός παράγοντας με μοριακό βάρος 18 kDa, που έχει μεγάλη συγγένεια με την ηπαρίνη. Είναι συντηρημένη μεταξύ διαφόρων ειδών και παρουσιάζει 50% ομολογία με τη Midkine και την RI-HBP. Οι πρωτεΐνες αυτές συγκροτούν μια σχετικά νέα οικογένεια αυξητικών παραγόντων που έχουν συγγένεια με την ηπαρίνη. Η HARP απομονώθηκε για πρώτη φορά από τον εγκέφαλο νεογέννητου βοός ως ένα μόριο που μπορεί να επάγει την προέκταση των νευρικών κυττάρων. Επίσης, εκφράζεται στη μήτρα, στους χόνδρους και στα οστά. Αρκετές αναφορές αποδεικνύουν ότι υπάρχει μεγάλη συσχέτιση μεταξύ της έκφρασης της HARP και της ανάπτυξης καρκινικού όγκου και της αγγειογένεσης. Η HARP αποτελεί μιτογόνο παράγοντα για διάφορους τύπους ενδοθηλιακών κυττάρων, ενώ μπορεί να επάγει την αγγειογένεση in vivo και in vitro. Ασκεί τη βιολογική της δράση μετά από αλληλεπίδραση με πρωτεογλυκάνες της επιφάνειας του κυττάρου, όπως η N-συνδεκάνη, ή μετά από δέσμευση σε πιο ειδικούς υποδοχείς. Η RPTPβ/ζ, η εκκρινόμενη μορφή της (φωσφακάνη), αλλά και η κινάση ALK, έχει αναφερθεί ότι μπορούν να δεσμεύουν τη HARP και να συμμετέχουν στη μεταγωγή του σήματός της. Ο κύριος σκοπός αυτής της διατριβής είναι η μελέτη της δομής και της δράσης της HARP, χρησιμοποιώντας μικρότερα τμήματα της HARP τα οποία τα έχουμε βιοτινυλιώσει για να διερευνήσουμε τις περαιτέρω δράσεις της, τους διάφορους μηχανισμούς και με ποιους υποδοχείς αλληλεπιδρά. Τα βιοτινυλιωμένα-σεσημασμένα πεπτίδια αποτελούν χρήσιμα εργαλεία για την βιοτεχνολογία, σε διάφορες εφαρμογές στερεής φάσης ανοσολογικών δοκιμών καθώς και τον εντοπισμό των υποδοχέων. Τα συνθετικά πεπτίδια της HARP συντέθηκαν με μεθοδολογία Fmoc/t-Bu σε στερεά φάση χρησιμοποιώντας ως στερεό υπόστρωμα τη 2-χλωροτρίτυλ-ρητίνη για την παραλαβή μιας ελεύθερης αμινοομάδας (ΝΗ2) και C-τελικού καρβοξυλικού οξέος αντίστοιχα. Για την παραγωγή βιοτινυλιωμένων πεπτιδίων, περιλαμβάνει τον σχηματισμό ενός δεσμού: της ελεύθερη αμινοομάδα με την βιοτίνη στην διάρκεια της πεπτιδικής σύνθεσης στερεής φάσης. Επειδή η βιοτίνη έχει μικρή διαλυτότητα στα διαλύματα της πεπτιδικής σύνθεσης χρησιμοποιούμε τους προσχηματισμένους ενεργοποιημένους εστέρες όπως την βιοτίνη- ONp (biotin p-nitrophenyl ester ). Τα συνθετικά πεπτίδια P(13-39) και Ρ (65-97), που αντιστοιχούσαν στην Ν-CTR-I και C-TSR-I περιοχή της HARP μελετήθηκαν ως προς την επίδρασή τους στον πολλαπλασιασμό και στην μετανάστευση των καρκινικών κυττάρων του προστάτη (PC3). / Heparin affin regulatory peptide (HARP) is an 18 kDa growth factor that has a high affinity for heparin. HARP is highly conserved among species and shares 50% homology with Midkine and RI-HBP. The above proteins constitute a relatively new family of growth factors with high affinity for heparin. HARP has been originally purified from perinatal rat and bovine brain as a molecule that induces neurite outgrowth. HARP is also expressed in uterus, cartilage and bone extracts. Several reports have established a strong correlation between HARP expression and tumour growth and angiogenesis. HARP has been reported to be mitogenic for different types of endothelial cells and angiogenic in vivo and in vitro. HARP exerts its biological activity through interactions with cell surface proteoglycans, such as N-syndecan, or binding to more specific cell surface receptors. Receptor-type protein tyrosine-phosphatase β/ζ (RPTPβ/ζ) and its secreted variant phosphacan, as well as ALK are implicated in HARP signalling. The main target of this study is to investigate the structure and the biological activities of HARP, using smaller fragments of HARP which are biotinylated in order to study its further activities, the mechanisms and the interactions with the receptor. Biotin-labelled peptides are extremely useful tools for biochemistry, with applications in solid-phase immunoassays, affinity purification and receptor localization. The synthetic peptides of HARP were synthesized by Fmoc/t-Bu solid phase methodology utilizing a 2-chlorotrityl-chloride resin to provide a free NH2- amino-group and carboxyl acid, respectively. The simplest approach for the production of biotin-labelled peptides involves capping of a resin-bound free amino group with biotin, prior to cleavage of the peptide from the resin and side-chain deprotection. Because of the poor solubility of biotin in peptide synthesis solvents, biotin is most frequently introduced using a pre-formed active ester, such as biotin p-nitrophenyl ester. The synthetic peptides, P(13-39) and P(65-97) with amino acids sequence corresponding to the N- and C-TSR-I domains of HARP, were studied for their impact to the proliferation and chemotactic (migration) on prostate cancer cells (PC3).

Η υπέρταση αποτελεί έναν από τους πλέον σημαντικότερους παράγοντες στην αύξηση των καρδιαγγειακών επεισοδίων τα οποία ευθύνονται περίπου για το ήμισυ των θανάτων στους ενηλίκους. To σύστημα ρενίνης-αγγειοτενσίνης (RAS), διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη ρύθμιση της συστολικής και της διαστολικής πίεσης και για αυτό το λόγο η αναστολή του έχει αποτελέσει φαρμακολογικό στόχο για τη θεραπεία της υπέρτασης. Οι μη πεπτιδικοί ΑΤ1 ανταγωνιστές της Αγγειοτενσίνης ΙΙ αντιπροσωπεύουν τη νεότερη γενιά αντιϋπερτασικών φαρμάκων. Επιδρούν στο τελικό στάδιο του RAS, αποτελώντας μία αποτελεσματική θεραπευτική προσέγγιση της υπέρτασης. Με βάση το Losartan, τον πρώτο μη πεπτιδικό ΑΤ1 ανταγωνιστή της Αγγειοτενσίνης ΙΙ που κυκλοφόρησε στην αγορά το 1995, σχεδιάστηκαν δραστικότεροι και εκλεκτικότεροι ανταγωνιστές με παρατεταμένη βιολογική δράση. Στόχος της παρούσας ερευνητικής εργασίας και έχοντας ως βάση τα χαρακτηριστικά του Losartan, ήταν η σύνθεση μονοαλκυλιωμένων παραγώγων με βάση είτε το 2-βουτυλοϊμιδαζόλιο (ανάλογο 1),, είτε το 4-βουτυλοϊμιδαζόλιο (ανάλογο 2). Συγκεκριμένα, φέρουν τα ακόλουθα δομικά χαρακτηριστικά:  Ένα ιμιδαζολικό δακτύλιο υποκατεστημένο με την n-βουτυλ-ομάδα είτε στη θέση 2 (1), είτε στη θέση 4 (2) του ιμιδαζολίου, καθώς σύμφωνα με τη βιβλιογραφία η βουτυλ-ομάδα αυτή αλληλεπιδρά με τη λιπόφιλη περιοχή του υποδοχέα και διαθέτει το βέλτιστο μήκος, με απώτερο στόχο την εμφάνισης ή όχι βιολογικής δράσης.  Τη [2´-(2Η-τετραζολ-5-υλ)διφαινυλ-4-υλ]μεθυλ-ομάδα. / Hypertension is one of the most important factors resulting in the increase of cardiovascular episodes, which are responsible for approximately half of all deaths in adults. The Renin-Angiotensin System (RAS) plays a defining role in the regulation of systolic and diastolic pressure and its inhibition has been a pharmacological goal in the treatment of hypertension. Non peptide AT1 receptor Angiotensin II antagonists represent the latest generation of antihypertensive drugs. They interfere in the final blockade site of RAS thus being an effective therapeutic approach towards treating hypertension. Losartan was the first non peptide AT1 receptor angiotensin II antagonist to become available in the market in 1995. Using Losartan as a base, more potent and selective antagonists with prolonged biological action were designed. The goal of this thesis and using the characteristics of Losartan as basis, was the synthesis of monoalkylated products based on either 2-butylimidazole (analogue 1) or 4-butylimidazole (analogue 2). Το be more specific they had the following structural characteristics:  An imidazole ring substituted with the n-butyl group either at position 2 (1) or at position 4 (2) of imidazole, since according to existing literature this butyl group interacts with the lipofile area of the receptor and has the ideal size for the appearance of biological action.  The [2´-(2Η-tetrazol-5-yl)biphenyl-4-yl]methyl-group.

Η υπέρταση αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους παράγοντες που αυξάνει τα καρδιαγγειακά επεισόδια τα οποία ευθύνονται περίπου για το ήμισυ των θανάτων στους ενηλίκους. To σύστημα ρενίνης-αγγειοτασίνης-αλδοστερόνης (RAAS) διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη ρύθμιση της συστολικής και της διαστολικής πίεσης και η αναστολή του έχει αποτελέσει φαρμακολογικό στόχο για τη θεραπεία της υπέρτασης. Οι μη πεπτιδικοί ΑΤ1 ανταγωνιστές της Αγγειοτασίνη ΙΙ αντιπροσωπεύουν τη νεότερη γενιά αντιϋπερτασικών φαρμάκων. Επεμβαίνουν στο τελικό στάδιο του RAAS αποτελώντας μία αποτελεσματική θεραπευτική προσέγγιση της υπέρτασης. Με βάση το Losartan, τον πρώτο μη πεπτιδικό ΑΤ1 ανταγωνιστή της Αγγειοτασίνη ΙΙ που κυκλοφόρησε στην αγορά σχεδιάστηκαν δραστικότεροι και εκλεκτικοί ανταγωνιστές με παρατεταμένη βιολογική δράση. Στα πλαίσια της παρούσας ερευνητικής εργασίας έγινε σύνθεση διαλκυλιωμένων αναλόγων που φέρουν ως βάση τον ετεροκυκλικό ιμιδαζολικό δακτύλιο υποκατεστημένο στις θέσεις -4, -5. / Hypertension is one of the most important factors resulting in the increase of cardiovascular episodes, which are responsible for approximately half of all deaths in adults. The Renin-Angiotensin-Aldosterone System (RAAS) plays a defining role in the regulation of systolic and diastolic pressure and its inhibition has been a pharmacological goal in the treatment of hypertension. Non peptide AT1 receptor Angiotensin II antagonists represent the latest generation of antihypertensive drugs. They interfere in the final blockade site of RAAS thus being an effective therapeutic approach towards treating hypertension. Losartan was the first non peptide AT1 receptor angiotensin II antagonist to become available in the market. Using Losartan as a base, more potent and selective antagonists with prolonged biological action were designed. In the context of this thesis, the synthesis of dialkylated analogues based on the 4, 5 trisubstituted heterocyclic imidazole ring is described.

Τα πεπτίδια, είτε ως πρωτεϊνικά θραύσματα είτε ως φυσικές οντότητες, χαρακτηρίζονται από την ακολουθία τους και από τα λειτουργικά τους χαρακτηριστικά. Ο σκοπός αυτής της Διδακτορικής Διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας εξόρυξης δεδομένων για μοναδικά tags και πεπτιδικά/πρωτεϊνικά χαρακτηριστικά του ανθρώπινου πρωτεώματος καθώς επίσης η ανάλυση και η εφαρμογή αυτών των βιολογικών δεδομένων σε πρωτεϊνες που σχετίζονται με τον καρκίνο. Δημιουργήθηκε μια αποθήκη αρχείων η οποία περιέχει μοριακά βάρη με ακρίβεια 0.01 Da που συνδέονται με τις αντίστοιχες πεπτιδικές ακολουθίες ανθρώπινων πρωτεϊνών της Swiss-Prot βάσης. Αυτές οι πρωτεϊνες διασπάστηκαν εξαντλητικά παρέχοντας ανεξαρτησία στις πεπτιδικές ακολουθίες από άλλες μεθόδους που βασίζονται στην ενζυματική διάσπαση. Από αυτήν την αποθήκη δεδομένων, διαχωρίστηκαν τα μοριακά βάρη που είναι μοναδικά και φτάνουν μέχρι τα 10 kDa καθώς και οι μοναδικές πεπτιδικές ακολουθίες (μέχρι 10 kDa). Στα πλαίσια της αξιοποίησης των δεδομένων εξόρυξης για την ταυτοποίηση των πρωτεϊνών, αναπτύχθηκε μια ευρέως διαθέσιμη διαδικτυακή εφαρμογή όπου γίνεται η αντιστοίχιση των μοριακών βαρών υψηλής ανάλυσης με πεπτίδια και πρωτεϊνες. Μια ακόμη διαδικτυακή εφαρμογή αναπτύχθηκε για να προσφέρει την πληροφορία της μοναδικότητας των μοριακών βαρών και των πεπτιδικών ακολουθιών στο ανθρώπινο πρωτέωμα. Η εφαρμογή μπορεί να αναζητήσει μοναδικά πρωτεϊνικά θραύσματα που προκύπτουν από την εζυματική διάσπαση πρωτεϊνών και να προσφέρει την πληροφορία για όλα τα μοναδικά μοριακά βάρη και τις μοναδικές πεπτιδικές ακολουθίες που περιέχονται σε μια πρωτεϊνη. Πολλές φορές χρειάζεται η μαζική διαχείριση των πεπτιδίων από λίστες. Για το σκοπό αυτό, αναπτύχθηκε ένας web server ο οποίος διαχειρίζεται τις πεπτιδικές λίστες, αναλύοντας τα χαρακτηριστικά των πεπτιδίων και ομαδοποιώντας τα πεπτίδια σύμφωνα μα αυτά τα χαρακτηριστικά, ενώ οπτικοποιείται η ομαδοποίηση με την χρήση ενός java applet. Το PepServe είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για την κατανόηση της κατανομής των πεπτιδικών χαρακτηριστικών για ένα σύνολο πεπτιδίων. Τέλος, αναλύθηκαν σύνολα πρωτεϊνών που σχετίζονται με διάφορες περιπτώσεις καρκίνων, για πεπτιδικά χαρακτηριστικά. Αυτή η ανάλυση έχει σκοπό την εύρεση πιθανών προτιμήσεων σε χαρακτηριστικά και την εύρεση μοναδικών tags των πρωτεϊνών που σχετίζονται με καρκίνους. Τα μοναδικά tags μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην ανακάλυψη βιοδεικτών και την ανάπτυξη νεων φαρμάκων για την πιο αποτελεσματική διάγνωση και θεραπεία. / Peptides, either as protein fragments or as naturally occurring entities are characterized by their sequence and function features. The purpose of the present Ph.D. thesis is to develop a datamining method for unique tags and peptide/protein characteristics in the human proteome and to analyze and apply the derived biological data in cancer-related proteins. A file repository has been created, containing indexed information that relates molecular masses with an accuracy of 0.01 Da to the corresponding peptides existing in human proteins. These proteins have been deposited in a completely digested protein database (Swiss-Prot) providing independence from any specific enzyme/digestion method. From this repository, the unique molecular masses, ranging from 1 to 10 kDa, and the unique peptide sequences from all the possible sequence fragments (up to 10 kDa) have been mined. A publicly available web application has been developed which facilitates a high resolution mapping of measured molecular masses to peptides and proteins, irrespectively of the enzyme/digestion method used. Μulti-filtering may be applied in terms of measured mass tolerance, molecular mass and isoelectric point range as well as pattern matching to refine the results In addition, another publicly available web application has been developed that offers information concerning the uniqueness of molecular masses and peptide sequences in the human proteome. The application is able to search for unique protein fragments derived computationally from enzymatic digestion driven by certain enzymes. Furthermore, the application can list all the unique masses and peptides of a given protein. Through this application, researchers are able to find unique tags, either on a molecular mass level or on a sequence level. A web server has beed developed that manages peptide lists in terms of feature analysis as well as interactive clustering and visualization of the given peptides. PepServe is a useful tool towards understanding peptide feature distribution among a group of peptides. Finally, cancer-related proteins have been analyzed producing peptide features and peptide feature’s sequence uniqueness resulting in some feature preferences and peptide unique tags. These unique tags can be used in biomarker discovery, and novel drug development for an efficient diagnosis and treatment.