- / -

- / -

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 συγκόλληση των αιμοπεταλίων προάγεται από το ινωδογόνο, μια εξωκυττάρια πρωτεΐνη, η οποία δεσμεύεται εκλεκτικά στον υποδοχέα GP IIb/IIIa. Το τριπεπτίδιο RGD (Arg-Gly-Asp) συνιστά τη μικρότερη αλληλουχία, η οποία είναι απαραίτητη για την αναγνώριση και πρόσδεση του ινωδογόνου στον υποδοχέα και απαντάται και σε άλλες συγκολλητικές πρωτεΐνες, οι οποίες είναι παρούσες στον εξωκυττάριο χώρο και στο αίμα, όπως η ινοσυνδετίνη, το κολλαγόνο, ο παράγοντας Von Willebrand, κτλ. Η αντιπηκτική θεραπεία έχει βασιστεί σε δύο διαφορετικές προσεγγίσεις του προβλήματος. Η μία προσέγγιση αφορά την εμπόδιση της πρωταρχικής διέγερσης των αιμοπεταλίων από διάφορους αγωνιστές, όπως θρομβίνη, επινεφρίνη, κολλαγόνο, κτλ. Η άλλη προσέγγιση περιλαμβάνει την διακοπή του μηχανισμού μεταγωγής σήματος, ο οποίος ακολουθεί την πρόσδεση του αγωνιστή στην επιφάνεια των αιμοπεταλίων. Η ασπιρίνη, παράγωγο του σαλικυλικού οξέος, αναστέλλει το πρώτο βήμα στη βιοσύνθεση της θρομβοξάνης Α2 από αραχιδονικό οξύ μέσω ακετυλίωσης του ενζύμου κυκλοοξυγενάση 1. Στην παρούσα διατριβή πραγματοποιήθηκε ο σχεδιασμός και η σύνθεση γραμμικών και κυκλικών αναλόγων του τριπεπτιδίου RGD με ενσωματωμένο σαλικυλικό οξύ ή παράγωγά του. Τα διάφορα ανάλογα συντέθηκαν με κλασικές μεθόδους πεπτιδικής σύνθεσης σε υγρή και στερεά φάση. Τη σύνθεση των αναλόγων ακολούθησε καθαρισμός τους (HPLC) και προσδιορισμός της δομής τους με (ESI-MS). Στη συνέχεια, προσδιορίστηκε in vitro με φωτομετρική μέθοδο στους 37C και συνεχή καταγραφή της διερχόμενης ακτινοβολίας με ειδικό όργανο (Dual Channel Aggregometer) η ανασταλτική τους δράση στη συγκολλητικότητα των αιμοπεταλίων του ανθρώπου. Προς περαιτέρω επιβεβαίωση των πειραμάτων συσσώρευσης και μελέτη της πρόσδεσης των αναλόγων στις ιντεγκρίνες χρησιμοποιήθηκε η κυτταρομετρία ροής με μονοκλωνικά αντισώματα έναντι των υποδοχέων Gp Ia, Gp IIb/IIIa, Gp IIIa και GMp 140. Αναλύοντας τα αποτελέσματα των βιολογικών μελετών, τόσο της αναστολής της συσσωμάτωσης των αιμοπεταλίων του ανθρώπου in vitro όσο και της κυτταρομετρίας ροής σε ενεργοποιημένα αιμοπετάλια για τα δραστικά πεπτίδια, οδηγούμαστε στα επόμενα συμπεράσματα: 1. Από τη σειρά των RGD γραμμικών αναλόγων που μελετήθηκαν, βρέθηκαν δραστικά μόνο στην περίπτωση που τα πεπτίδια έχουν στο C-τελικό τους άκρο αμίδιο. 2. Η σύζευξη του σαλικυλικού οξέος στο τριπεπτίδιο - αμίδιο RGD ενισχύει την αντισυγκολλητική του δράση έναντι των αιμοπεταλίων in vitro. Από αυτά τα ανάλογα 26 (IC50= 50μΜ), 27 (38μΜ) και 28 (53μΜ) (ενσωματωμένο σαλικυλικό οξύ στο τριπεπτίδιο) έχουν την ισχυρότερη δράση, ενώ μόνο το τριπεπτίδιο 23 έχει IC50= 540μΜ 3. Η προστασία του β-καρβοξυλίου του Asp με βενζυλομάδα αυξάνει τη δράση του πεπτιδίου σε σχέση με την ύπαρξη ελεύθερου β-καρβοξυλίου. Αυτό διαπιστώνεται από το γεγονός ότι όλα τα βιολογικώς δραστικά ανάλογα έχουν το β-καρβοξύλιο προστατευμένο με βενζυλομάδα και αυτό έρχεται σε συμφωνία με βιβλιογραφικά δεδομένα άλλων ερευνητών περί αναγκαιότητας ύπαρξης λιπόφιλης ομάδας στο C-τελικό άκρο του πεπτιδίου. 4. Αντίθετα, η ενσωμάτωση σαλικυλο-παραγώγων (βρώμο-, χλώρο-, νίτρο-, άμινο-, κτλ) στα ανάλογα δίνει πολύ μικρή αντισυγκολλητική δράση στα αιμοπετάλια του ανθρώπου in vitro σε σχέση με το σαλικυλικό οξύ. 5. Από τα συντεθέντα κυκλικά ανάλογα μόνο το ανάλογο 61, που φέρει δισουλφιδικό δεσμό μεταξύ της κυστεΐνης και του θειοσαλικυλικού οξέος, επέδειξε ισχυρή αντισυγκολλητική δράση έναντι των αιμοπεταλίων του ανθρώπου in vitro με τιμή IC50= 8μΜ, που είναι και η καλύτερη τιμή IC50 για όλα τα ανάλογα που συντέθηκαν (γραμμικά και κυκλικά). 6. Και στην περίπτωση των κυκλικών πεπτιδίων, τα ανάλογα με το προστατευμένο β-καρβοξύλιο εμφανίζουν ισχυρότερη ανασταλτική δράση έναντι εκείνων που φέρουν το β-καρβοξύλιο ελεύθερο. 7. Από όλα τα γραμμικά ανάλογα που περιέχουν παράγωγα του σαλικυλικού οξέος το ανάλογο 39 που περιέχει το 5-χλωρο σαλικυλικό οξύ εμφανίζει ισχυρή ανασταλτική δράση έναντι του υποδοχέα Gp Ib. 8. Τέλος, θα πρέπει να αναφερθεί ότι είναι η πρώτη φορά που συνθετικά πεπτιδικά ανάλογα του RGD εμφανίζουν ισχυρή πρόσδεση στον υποδοχέα Gp Ib, o οποίος ευθύνεται για την προσκόλληση των αιμοπεταλίων στο κυτταρικό τοίχωμα. / Integrins constitute a large family of heterodimeric cell-surface, transmembrane receptors, which play a major role in cell/cell and cell/matrix adhesive interactions. The Arg-Gly-Asp (RGD) sequence is known to be the integrin recognition site of many extracellular matrix proteins such as fibronectin, osteopontin, collagen, fibrinogen, von Willebrand factor, laminin, etc. On the other hand, it is well known that low doses of aspirin (acetyl salicylic acid) decrease platelet aggregation by causing an inhibitory effect on thromboxane A2 production by platelets. Several antiplatelet strategies have already been developed and are under preclinical or clinical investigation. In the present thesis, the synthesis of linear and cyclic RGD analogs incorporating salicylic acid derivatives is reported. The syntheses of the new analogs were carried out by using classic methods of peptide synthesis in liquid or solid phase. The synthesized compounds were purified by RP-HPLC and lyophilised to give fluffy solid, identified by ESI-MS spectra. These compounds were tested for inhibitory activity on human platelet aggregation in vitro, by adding common aggregation reagents to citrated platelet rich plasma (PRP). The aggregation was determined using a dual channel electronic aggregometer by recording the increase of light transmission. Their specificity for the Gp receptors was checked by using flow cytometry with monoclonal antibodies against Gp Ib, Gp IIb/IIIa, Gp IIIa and GMP140 receptors. Based on the results of the biological studies we could report the next inferences: 1. From the studied synthetic RGD analogs only peptides – amides are active against human platelet aggregation in vitro. 2. The coupling of salicylic acid with the RGD peptides enforces the antiplatelet activity in vitro of the single tripeptide. From the above peptides, the analog 26 (tripeptide incorporating salicylic acid) shows strong antiplatelet activity (IC50=50 μΜ), whereas the analog 23 (only tripeptide) has IC50= 540μΜ. 3. The protection of the β-carboxy group of Asp as benzylester increases the activity of the peptides in comparison with those having the β-carboxy group unprotected. Thus, our results ensure the theory of necessity of the existence a lipophile center on the C-terminal side of the peptide. 4. The incorporation of salicylic acid derivatives in the RGD peptide does not increase further the antiplatelet activity than the incorporation of salicylic acid does. 5. Among the cyclic RGD peptides only the analog 61, having the disulfide bridge between the cysteine and the thiosalicylic acid, shows strong antiplatelet activity in vitro (IC50= 8μΜ). 6. Most of the analogs show high binding affinity for the Gp Ib receptor. The cyclic analog 61 shows special selectivity for this receptor at concetrations of 110 μΜ. 7. The analog 39, although it shows low antiplatelet activity, has high binding affinity for the Gp Ib receptor. Probably, this activity is due to the atom of Cl at the 5 position of aromatic ring of salicylic acid. 8. According to the literature data, it is the first time that synthetic RGD peptides show strong binding affinity for the Gp Ib receptor, which is responsible for the platelet adhesion to the subenthothelium.