This PhD thesis is the result of the combination of experimental and computational techniques with the aim of understanding the mechanism of action of de novo cyclic decapeptides with high antimicrobial activity. By experimental techniques the influence of the replacement of the phenylalanine for tryptophan residue in their antimicrobial activity was tested and the stability in human serum was also analyzed, in order to evaluate their potential therapeutic application as antitumor agents. On the other hand, the interaction amongst the peptide BPC194 c(KKLKKFKKLQ), the best candidate from the whole library of cyclic peptides, and a model anionic membrane was simulated. The results showed a structure-function relationship derived from the stable conformation of the peptides involved in the membrane permeabilization. As a result, a rational design was performed being BPC490 the peptide with best antimicrobial activity compared with the best active peptide from the original library. / Aquesta tesi doctoral resulta de la combinació d’estudis mitjançant tècniques experimentals i computacionals amb l’objectiu d’entendre el mecanisme d’acció de "de novo" decapèptids cíclics amb elevada activitat antimicrobiana. Experimentalment, es va avaluar la influència de la substitució dels residus de fenilalanina per triptòfan en la seva activitat antimicrobiana i també la seva estabilitat sèrum humà, per tal de valorar la seva possible aplicació terapèutica envers el càncer. Per altra banda, es va simular la interacció del pèptid BPC194 c(KKLKKFKKLQ), millor candidat de la biblioteca de pèptids cíclics, amb models aniònics de bicapa lipídica. Els resultats van posar en manifest una relació estructura-funció derivada de la conformació estable dels pèptids que participen directament en la permeabilització de la membrana. Es va procedir doncs al disseny racional de nous pèptids cíclics sent el pèptid BPC490 el que va presentar una millor activitat bacteriana en comparació amb el pèptid més actiu de la llibreria original.

En aquesta tesi doctoral es va estudiar la preparació de pèptids biarílics en fase sòlida. En primer lloc, es varen borilar residus de fenilalanina o tirosina presents a la seqüència peptídica a través d’una reacció de Miyaura. A continuació, es varen arilar els boronats resultants a través d’una reacció de Suzuki-Miyaura sota irradiació de microones, utilitzant diversos halurs d’aril i haloaminoàcids. La metodologia trobada es va estendre a la preparació de pèptids biarílics cíclics. Aquesta aproximació presenta l’avantatge d’evitar la síntesi en dissolució i la purificació del boronoaminoàcid. A més, permet la preparació d’una àmplia diversitat de pèptids biarílics a partir d’un únic boronopèptid. L’avaluació de l’activitat biològica dels pèptids sintetitzats va permetre idenficar seqüències actives enfront dels bacteris Erwinia amylovora, Xanthomonas vesicatoria, i Pseudomonas syringae, que són responsables de malalties greus en plantes d’interès econòmic com pereres i pomeres, i que varen resultar ser molt poc tòxics enfront cèl•lules eucariotes. / The present PhD study was focused on the preparation of biaryl peptides on solid-phase. First, phenylalanine or tyrosine residues were borylated through a Miyaura reaction. Then, the resulting boronates were arylated via a Suzuki-Miyaura reaction under microwave irradiation, using a range of aryl halides and haloamino acids. This methodology was extended to the solid-phase synthesis of biaryl cyclic peptides. This strategy is advantageous because it avoids the synthesis and purification of amino acid boronates in solution. Moreover, it allows the preparation of a large diversity of biaryl peptides from a single boronopeptide intermediate. The evaluation of the biological activity allowed the identification of active sequences against the economically important plant pathogenic bacteria Erwinia amylovora, Xanthomonas vesicatoria, and Pseudomonas syringae, and moreover they were not toxic against eukaryotic cells.

In the present PhD thesis we studied the solid-phase peptide synthesis of antimicrobial peptides derived from the lead peptides BP100 and BPC194. First, peptides derived from BP100 containing D-amino acids at different positions of the sequences were prepared. Moreover, peptidotriazoles derived from BP100 were also synthesized containing the triazole ring at the side-chain of different amino acids. Then, we proceeded to perform studies for the synthesis of multivalent peptides derived from BPC194. To achieve this objective, the synthesis of cyclic peptides containig a triazole ring at amino acids side-chain with different elongations was carried out. Finally, we prepared various carbopeptides containing 2 and 4 units of BP100 and/or its derivatives. The evaluation of the biological activity allowed the identification of active sequences against the economically important phytopathogenic bacteria and fungi and not toxic against eukaryotic cells. / En aquesta tesi doctoral es va estudiar la preparació en fase sòlida de pèptids antimicrobians derivats dels pèptids lead BP100 i BPC194. En primer lloc, es varen preparar derivats del pèptid lineal BP100 incorporant D aminoàcids en diferents posicions de la seqüència. A més, també es varen sintetitzar derivats d'aquest pèptid lead incorporant un anell de triazole a la cadena lateral de diferents aminoàcids. Posteriorment, es va procedir a l'estudi de la síntesi dd pèptids multivalents derivats de BPC194. Per aconseguir aquest objectiu es va portar a terme la síntesi de pèptids cíclics incorporant un anell de triazole a la cadena lateral d’aminoàcids amb diferents allargades de cadena. Finalment, va procedir a la preparació de carbopèptids contenint 2 i 4 unitats de BP100 i/o derivats. L’avaluació de l’activitat biològica dels pèptids sintetitzats va permetre idenficar seqüències actives enfront de bacteris fitopatògens i fongs i poc tòxiques enfront cèl•lules eucariotes.

The principle theme of this thesis was the synthesis of bioactive compounds. To this end, this work was focus on two main projects. The first one, which was carried out in the Department of Chemistry of the University of Girona under the supervision of Dr Montserrat Heras, concerned the synthesis of new unnatural amino acids bearing a pyrimidine ring within their side chain for incorporation into the antimicrobial peptide BP100 following a rational design in order to improve its biological profile. On the other hand, the second chapter of this thesis was developed in collaboration with the Laboratoire de Chimie Organique (ESPCI-ParisTech, Paris, France) under the guidance of Pr Janine Cossy and Dr Arseniyadis. This chapter was centered on the total synthesis of three marine natural products with complex structures and interesting biological activities: acremolide B, (–) bitungolide F and lyngbouilloside. / Aquesta tesi s'ha centrat en la preparació de nous compostos bioactius seguint dues estratègies diferents. El primer projecte es va portar a terme sota la supervisió de la Dra. Montserrat Heras del grup LIPPSO del Departament de Química i ha permés el desenvolupament de noves metodologies per la síntesi de nous aminoàcids no naturals. i el seu ús en la preparació d'anàlegs del pèptid antimicrobià BP100 amb l'objectiu de millorar-ne les propietats biològiques. El segon projecte és fruit de la col•laboració amb la Prof. Janine Cossy i el Dr. Stellios Arseniyadis del "Laboratoire de Chimie Organique" de l'Ecole Superieur de Physique et Chimie Industrielles (ESPCI-ParisTech, Paris, França). I ha permés posar a punt tres estratègies sintètiques convergents i versàtils per l’obtenció de tres productes naturals de gran complexitat estructural i interessants activitats biològiques – l'acremolide B, la bitungolide F i la lyngbouilloside – aïllats recentment del fons marí de diferents punts del món.