Tesi realitzada a l'Institut de Recerca Biomèdica de Barcelona (IRBB) / Amyloid-beta protein (Aß) is strongly linked to the aetiology of Alzheimer’s disease (AD). Even though Aß has a central role in AD, this protein is normally produced in healthy humans. It is the aberrant processing of Aß that determines its accumulation and aggregation into large oligomer species that evolve into the fibrillar structures deposited in amyloid plaques in the brain of AD patients. The neurotoxicity observed in AD has been attributed to the oligomeric intermediates, although their stoichiometry and structure still remain unknown. This is the reason why no AD therapeutic approaches tackling Aß aggregation have arrived to the market yet. In the present thesis, we have determined the stoichiometry and the structure of the oligomers formed in the early stages of Aß aggregation. Due to their highly dynamic nature, we have first obtained their covalent counterparts through the use of a photo-induced crosslinking methodology. Successful isolation of cross-linked Aß dimers and trimers has been achieved by means of a disaggregating treatment coupled to size exclusion chromatography. The combined study of these isolated cross-linked species through ion mobility coupled to electrospray ionization mass spectrometry, circular dichroism and molecular dynamics simulations, has shown that Aß dimers and trimers possess a globular shape without defined secondary structure. Moreover, we have proved that these cross-linked oligomers induce calcium influx, an intracellular marker for neurotoxicity, in primary neuroglial cultures, and that these cross-linked species effectively modulate Aß aggregation. Additionally, we have demonstrated that classical SDS-PAGE analysis provides misleading results when determining oligomer stoichiometry. The present thesis was also aimed at providing insights into the role of Aß amyloid fibrils in AD. Aß fibrils had been previously shown to be in dynamic equilibrium with soluble Aß species. The objective was to find evidences on the nature of these soluble species in equilibrium with Aß fibrils. Determination of their stoichiometry has been achieved by incubating Aß fibrils with insulin degrading enzyme, an enzyme which we have demonstrated to specifically proteolyze monomeric Aß. Subsequent analysis of Aß fibrils by hydrogen/deuterium exchange monitored by mass spectrometry has revealed that Aß fibrils are in equilibrium with monomers and low molecular weight oligomers. This equilibrium has been proved to be highly dependent on the physicochemical properties of Aß fibrils. / La proteïna beta amiloide (Aß) es troba estretament lligada a la malaltia d’Alzheimer (MA). Tot i el seu rol central en la malaltia, Aß es produeix de forma regular en humans sans. És el processament aberrant de la proteïna que en determina la seva acumulació i agregació, primer en intermedis oligomèrics transitoris que evolucionen cap a les estructures fibril·lars que composen les plaques amiloides dipositades al cervell dels malalts de la MA. La neurotoxicitat associada a la malaltia s’atribueix a les espècies intermèdies, per bé que se’n desconeix l’estequiometria i l’estructura. En la present tesi doctoral, hem determinat l’estequiometria i l’estructura dels oligòmers d’Aß formats en els estadiatges inicials de l’agregació. Hem provat que aquests oligòmers mostren neurotoxicitat en cultius neuronals primaris. Addicionalment, hem demostrat que el clàssic anàlisi per electroforesi en gel proporciona resultats confusos a l’hora de determinar l’estequiometria dels oligòmers. Els resultats presentats en la tesi doctoral també mostren evidències de que les fibres amiloides d’Aß es troben en equilibri amb monòmers i oligòmers de baix pes molecular. Aquest equilibri ha demostrat ser dependent de les propietats fisicoquímiques de les pròpies fibres d’Aß.

In this Doctoral Thesis a new stereoselective Ni(II)–mediated catalytic system for the SN1–like addition of chiral N­acyl thiazolidinethiones to electrophiles able to deliver cationic species under acidic conditions has been developed. Importantly, the nickel(II) complexes used along our studies are structurally simple, commercially available and easy to handle. These complexes coordinate to thioimides to generate an intermediate that, after deprotonation, afford a putative nickel(II) enolate, which is the real nucleophile. In Chapter 1, a totally stereoselective addition of N­acyl thiazolidinethiones to trimethyl orthoformate activated by TESOTf has been optimized. The use of this Lewis acid is also crucial for the activation of the catalyst. For N­arylacetyl thiazolidinethiones, reactions with 2.5 mol% of (Ph3P)2NiCl2 and a temperature between –20 ºC and 0 ºC was required. Instead, when other N­acyl groups were used, up to 20 mol% of (Ph3P)2NiCl2 was necessary. Alternatively, a 2.5–5 mol% of (Me3P)2NiCl2 can be used, as long as the reaction temperature is –20 ºC to avoid the appearance of byproducts. The resultant adducts are obtained between 71–94% yield and they can be converted easily in enantiomerically pure compounds with a wide array of different functional groups. This method has been applied successfully to the stereoselective synthesis of the side chain of (–)­pyridovericin and the C11–C19 fragment of (+)­peloruside A, with overall yields of 44% and 4%, respectively. In Chapter 2, the Ni(II)­mediated catalytic system was next applied to commercially available cationic salts such as 1,3­benzodithiolylium tetrafluoroborate, the Eschemoser’s salt and the tropylium tetrafluoroborate. Although the results were not highly satisfactory, the obtention of the corresponding adducts support a SN1 mechanism. Furthermore, a new stereoselective Ni(II) catalyzed alkylation reaction with diarylcarbenium methyl ethers has been developed. The reaction proceeds smoothly provided that the carbocationic intermediate is stable enough. The Mayr’s scale of electrophilicity accounts for this evidence. In Chapter 3, the catalytic system has been applied to acetals, which involved the challenging construction of two new stereocenters in a single reaction. The reaction provides the corresponding anti adducts with aromatic, a,ß­unsaturated and Co–propargylic acetals in low to moderate yields. The stereoselectivity of these additions strongly depends on the structure of the acetal. Particularly, acetals that furnish stable oxonium cations give the best stereocontrol, up to 83:17 diastereomeric ratio. Finally, Chapter 4 refers to our studies on the use of chiral N­glycolyl thiazolidinethiones in the Ni(II) catalyzed reaction to prepare anti­a,ß­dihydroxycarboxyl compounds from aromatic, a,ß­unsaturated cobalt–derived propargylic acetals in moderate to high yields. Therefore, this method provides a new method towards enantiomerically pure 1,2,3­trioxygenated systems. The diastereomeric ratios observed in these reactions resulted to be from good (75:25) to excellent (94:6). A thorough analysis of the reaction conditions uncovered that acetals difficult to be activated require an excess of Lewis acid or acetal. All together, these results proved that the Lewis acid–mediated addition of chiral N­acyl thiazolidinethiones to a wide range of electrophiles catalyzed by structurally simple, commercially available and easy to handle nickel(II) complexes is a very efficient method for the stereoselective construction of carbon–carbon bonds. Likely, such a transformation proceeds through a SN1–like mechanism in which a putative nickel(II) enolate adds to a cationic intermediate generated in situ from orthoesters, acetals or ethers. The chiral auxiliary can be removed easily to afford an important number of enantiomerically pure compounds. The synthetic potential of this new method has been demonstrated in the preparation of the side chain of pyridovericin and the C11–C19 fragment of peloruside A. / En la presente tesis doctoral se ha desarrollado un nuevo sistema catalítico estereoselectivo basado en complejos de níquel(II) para la adición tipo SN1 de N­acil tiazolidintionas quirales a electrófilos capaces de generar especies carbocatiónicas en condiciones ácidas. Los complejos de níquel(II) usados a lo largo de los respectivos estudios son estructuralmente simples, comercialmente disponibles y baratos, y fáciles de manipular y almacenar. En el Capítulo 1 se ha optimizado y desarrollado una adición totalmente estereoselectiva catalizada por complejos de tipo (R3P)2NiCl2 de N­acil tiazolidintionas a ortoformiato de trimetilo activado por un ácido de Lewis, lo que permite la introducción de un grupo formilo en la posición ß. Esta reacción pasa por la generación catalítica de un presunto enolato de níquel(II). Mientras que la reacción con N­arilacetil tioimidas funcionan satisfactoriamente con un 2.5 mol% de (Ph3P)2NiCl2, otro tipo de N­acil tioimidas requieren de una carga del 5 mol% de (Me3P)2NiCl2. Esta reacción ha sido aplicada en la preparación de la cadena lateral de la (–)­piridovericina y el fragmento C11–C19 de la pelorusida A. En el Capítulo 2, este sistema catalítico fue aplicado a diferentes sales carbocatiónicas comercialmente disponibles con resultados moderados. No obstante, la obtención de los aductos de adición demuestra la viabilidad del sistema hacia otros electrófilos mediante una reacción del tipo SN1. Aprovechando la potencialidad de este sistema catalítico, se ha desarrollado una nueva reacción de alquilación estereoselectiva con diarilmetil metil éteres. La reacción funciona increíblemente bien siempre y cuando los intermedios carbocatiónicos sean lo suficientemente estables. En el Capítulo 3 se desarrolla la adición de enolatos de níquel(II) de N­propanoíltiazolidintionas generadas en cantidades catalíticas a acetales, que fue extrapolada posteriormente a N­hidroxiacetil tioimidas debidamente protegidas en el Capítulo 4. Estas reacciones proporcionan aductos con dos nuevos centros estereogénicos con estereoquímica relativa anti. El método es aplicable a acetales aromáticos, a,ß–insaturados y propargílicos cobaltados y, en el caso de la N­propanoíltiazolidintiona, se obtienen rendimientos de moderados a buenos y relaciones diastereoméricas modestas (60:40–83:17) Estos resultados son notablemente mejores por lo que hace al uso de N­hidroxiacetil tioimidas (Capítulo 4), que muestran diastereoselectividades que llegan al valor de 94:6.

Epoxy resins constitute a class of thermosets which contains more than one epoxide group per molecule, which are very reactive to many curing agents like aromatic or aliphatic amines, acid anhydrides or isocyanates. They are used as reinforced composites, adhesives, high performance coatings and encapsulating materials. Epoxy thermosets have excellent electrical and mechanical properties, good adhesion to many metals and resistance to moisture and thermal and environment exposure. Curing agents that show no activity under normal conditions but show activity by external stimulation, like temperature, can be called ’’latent curing agents”. Among the thermal latent curing agents dicyandiamide (DICY) is one of the most employed in epoxy resin technology. The latent nature of this type of curing agents is due to the insolubility in epoxy resins at room temperature. The use of dihydrazides as curing agents has been scarcely reported in scientific literature but there are some dihydrazides commercially available as latent curing agents. In the present study a series of dihydrazides with different structures were prepared by reaction of dicarboxylic diester with hydrazine hydrate in ethanol. These compounds were studied as curing agents in DGEBA/dihydrazide 2:1 (mol/mol) formulations demonstrating their latent character. In the dihydrazides we have prepared, with aliphatic, cycloaliphatic and aromatic moieties a relationship between the melting point of the dihydrazides and the initial curing temperature was observed with the exception of the cycloaliphatic dihydrazide, which was amorphous but initiate the cure at the highest temperature. / En esta tesis, hemos sintetizado y caracterizado una familia de dihidrazidasque han sido utilizadas en el curado térmico de resinas epoxi (DGEBA). Asimismo, se han sintetizado nuevos poliestereshiperramificados con grupos finales no reactivos como modificantes de resinas epoxi, curadas con dihidrazidas y con anhídridos y se han caracterizado los termoestables obtenidos. También hemos sintetizando estructuras dendríticas tipo estrella con núcleos de poliéster aromáticos y brazos de policaprolactona. Estas estructuras se han utilizado como agentes modificantes de sistemas epoxi/anhídrido y epoxi/triflato de iterbio. Se ha podido demostrar la mejora de la tenacidad en los materiales termoestables y de su degradabilidad química, manteniendo sus buenas características termomecánicas.

L’apoptosi és un procés biològic rellevant en moltes malalties. Un punt de regulació d’aquest procés és la formació d’un complex multiproteic anomenat apoptosoma; per tant, aquest complex té un gran interès per al desenvolupament de moduladors apoptòtics. El nostre grup ha descrit prèviament una piperazina-2,5-diona substituïda en posició 3 com a potent modulador apoptòtic. Estudis estructurals d’aquest compost han permès veure la presència dels isòmers cis / trans de l’enllaç de l’amida terciària exocíclica en un procés d’intercanvi lent, fet que pot ser important per a la interacció amb la diana biològica. Aquesta informació ens va animar a mimetitzar aquests isòmers a través d’una substitució isostèrica de l’enllaç amida amb unitats de 1,2,3-triazoles. La síntesi d’aquests anàlegs restringits es va dur a terme utilitzant una reacció Ugi multicomponent seguida d’una ciclació intramolecular. L’anàlisi completa per RMN (incloent les correlacions 1H-15N en abundància natural) d’aquests compostos han permès la caracterització inequívoca dels patrons de substitució corresponents. Finalment, l’increment de l’activitat inhibitòria d’aquests nous compostos en comparació amb el compost de partida ha proporcionat nova informació sobre la unió dels compostos a la diana terapèutica i ha fet possible la identificació de nous moduladors. Cal destacar que per a una de les estructures proposades, es va formar inesperadament una β-lactama que va resultar el compost amb una activitat inhibidora més alta. Els estudis computacionals realitzats també donen suport a la hipòtesi que el mecanisme d’inhibició de tots aquests nous derivats és a través de la unió amb la proteïna Apaf-1. Degut a la formació d’aquest cicle, es va realitzar un estudi de reactivitat per explicar la manera de ciclació dels adductes de la reacció de Ugi. Per tal de modular aquesta reacció, s’ha sintetitzat una quimioteca de compostos que contenen els dos nuclis (β-lactama o dicetopiperazina) havent-se assajat les seves activitats com a inhibidores de l’apoptosis. Finalment, per intentar millorar les propietats dels nostres compostos com a possibles candidats a fàrmac, s’han dut a terme uns acoblaments amb alguns dels inhibidors i glicodendrímers. Com a conclusió, s’ha sintetitzat una nova família d’inhibidors de l’apoptosi amb una llibertat conformacional menor aconseguint mantenir valors d’activitat similars. Es confia que aquests compostos mostrin una selectivitat més gran, condició fonamental per regular un procés tan delicat. / La apoptosis es un proceso biológico relevante en muchas enfermedades. Uno de los puntos de regulación de este proceso es la formación del complejo multiproteico llamado apoptosoma; por tanto, este complejo reviste gran interés para el desarrollo de moduladores apoptóticos. Previamente en nuestro grupo se ha descrito una piperazina-2,5-diona sustituida en posición 3 como potente inhibidor apoptótico. Estudios estructurales de este compuesto han permitido determinar la presencia de isómeros cis / trans del enlace de la amida terciaria exocíclica en un proceso de intercambio lento, hecho que puede ser importante en la interacción con la diana biológica. Ésta información nos animó a mimetizar éstos isómeros a través de una sustitución isostérica del enlace amida con unidades 1,2,3-triazólicas. La síntesis de éstos análogos restringidos se llevó a cabo usando una reacción Ugi multicomponente seguida de una ciclación intramolecular. El análisis completo por RMN (incluyendo las correlaciones 1H-15N en abundancia natural) de estos compuestos ha permitido la caracterización inequívoca de los patrones de sustitución correspondientes. Además, el aumento de la actividad inhibitoria de los nuevos compuestos ha proporcionado nueva información sobre el tipo de interacción de los compuestos con la diana terapéutica. La formación inesperada de una β-lactama en lugar de la dicetopiperazina para una de las estructuras propuestas y el hecho que este último compuesto fuera el que mostrara mayor actividad inhibidora, fueron hechos muy interesantes que dieron lugar a estudiar en mayor profundidad la reacción de ciclación intramolecular. Se realizó un estudio de la reactividad para explicar la ciclación de los aductos de la reacción de Ugi y para modular esta reacción, se sintetizó una quimioteca con los dos tipos de ciclo (β-lactama y dicetopiperazina), habiéndose ensayado sus actividades como inhibidores de la apoptosis. Finalmente, para intentar mejorar las propiedades de nuestros compuestos como posibles candidatos a fármaco, se llevaron a cabo acoplamientos entre algunos inhibidores y diferentes tipos de glicodendrímeros. Como conclusión, se ha sintetizado una nueva familia de inhibidores de la apoptosis con una libertad conformacional menor consiguiendo mantener valores de actividad similares. Se confía que estos compuestos muestren una selectividad mayor, condición fundamental para regular un proceso tan delicado. / Apoptosis is a biological process relevant to different human diseases stated that is regulated through protein-protein interactions and complex formation. In this context, one point of regulation is the formation of the multiprotein complex known as apoptosome. Consequently, this complex is of interest for the development of apoptosis modulators. In our group, it has been previously reported a peptidomimetic compound bearing a 3-substituted-piperazine-2,5-dione moiety as a potent apoptotic inhibitor. Structural studies of this compound showed the presence of cis/trans isomers of the exocyclic tertiary amide bond in slow exchange, which should be of high relevance for off-target interaction in front of the biological target. This information encouraged us to perform an isosteric replacement of the amide bond by a 1,2,3-triazole moiety, where different substitution patterns would mimic different amide rotamers. The syntheses of these restricted analogs have been carried out using the Ugi multicomponent reaction followed by an intramolecular cyclization. Unexpectedly, for one of the proposed structures, a novel β-lactam compound was formed. All synthesized compounds showed to efficiently inhibit apoptosis, in vitro and in cellular extracts, with slight differences for the corresponding regioisomers. Noticeably, the compound bearing the new β-lactam scaffold showed the highest inhibitory activity. On the other hand, computational studies also support the hypothesis that these new families of inhibitors exert their action by binding to Apaf-1, one of the components of the apoptosome complex. Due to the formation of the unexpected β-lactam scaffold, a reactivity study has been carried out to explain the course of the intramolecular cyclization of the Ugi adducts. In order to be able to modulate this cyclization, a small library of compounds bearing both heterocyclic scaffolds has been synthesized and their activities as apoptosis inhibitors have been evaluated. Moreover, couplings between some of the apoptosome inhibitors and different glycodendrimer moieties have been carried out to improve the properties of our compounds as drug candidates. As a conclusion, a new family of compounds has been designed, synthesized and characterized, and most of them showed good apoptosis inhibitory activities in vitro and in cellular extracts. We deem that the reduction of the conformational freedom achieved in this new family of inhibitors could be fundamental to increase the selectivity, which is a highly important condition when regulating such a delicate process.

En aquesta Tesi, s’ha estudiat l’aplicació dels al•lens en dues metodologies: el procés tàndem d’hidroboració d’al•lens i posterior addició a aldehids i la inserció d’al•lens a benzilamines i feniletilamines catalitzada per pal•ladi. La hidroboració d’al•lens i posterior addició a aldehids és un procés tàndem en el que la hidroboració d’un al•lè dóna lloc, inicialment, a un alquenilborà, que posteriorment s’addicionarà a un aldehid per generar un alcohol homoal•lílic, estructura de gran interès sintètic. En concret, s’ha estudiat la hidroboració i posterior addició a aldehids de 4-vinilidenoxazolidin-2-ones, al•lenamides i certs al•lenols protegits. Pel que fa als primers, la hidroboració-addició d’aquests compostos, estudi que s’inicià en la Tesi Doctoral de Carolina Sánchez, ha permès l’obtenció dels adductes esperats amb excel•lents rendiments i estereoselectivitats. Els adductes obtinguts, a més, han resultat sintèticament molt útils, ja que han permès dur a terme una síntesi de la (R)-alfa-vinilserina, i també l’obtenció molt directa d’algunes estructures derivades de la vinilesfingosina per ser estudiades com a potencials inhibidors del metabolisme d’esfingolípids. L’obtenció d’estructures més complexes presents en molècules com l’esfingofungina E, però, no ha estat possible per la manca de reactivitat de l’al•lè enfront de dihidroxialdehids. Pel que fa a la hidroboració d’al•lenamides i posterior addició a aldehids, s’ha estudiat com una nova via per a l’obtenció d’estructures de 2-amino-1,3-diol, que són presents en les bases esfingoides. Malauradament, aquestes addicions no han conduit a bons rendiments com a conseqüència de les propietats electròniques d’aquests al•lens, que han portat a la formació de subproductes de reacció. Tots els intents encaminats a evitar la formació d’aquests subproductes no han millorat els resultats inicials, mentre que l’ús d’al•lenamides alternatives sí que ha permès, en algun cas, evitar la formació d’aquests subproductes. En aquests casos, però, s’ha perdut el control estereoquímic del procés, arribant a obtenir fins a tres estereoisòmers amb proporcions semblants. La hidroboració d’al•lenols protegits s’ha estudiat com a alternativa per a l’obtenció de les estructures de 2-amino-1,3-diol, en aquest cas, de forma racèmica. Aquests al•lens han portat a l’obtenció d’adductes d’addició amb bons rendiments i excel•lents diastereoselectivitats, que, a més, han permès l’obtenció de les estructures desitjades protegides en tres etapes sintètiques i rendiments moderats com a conseqüència d’una oxidació del doble enllaç dificultosa. La síntesi de la 3-epi-Jaspina B no s’ha pogut concloure ja que ha resultat necessari un canvi en l’estratègia sintètica. Finalment, també s’ha desenvolupat una metodologia catalítica per a la inserció d’al•lens a benzilamines i feniletilamines, que ha permès l’obtenció d’heterocicles d’interès com les tetrahidroisoquinolines o les benzazepines. En aquest cas, s’han optimitzat unes condicions de reacció que posteriorment s’han utilitzat en la inserció de diferents al•lens a diferents amines per avaluar-ne els resultats. Així, s’ha observat com la presència de més d’un substituent en l’al•lè disminueix dràsticament el rendiment, mentre que la presència d’un substituent atraient d’electrons en alfa a l’al•lè permet la formació regioselectiva d’un dels dos possibles regioisòmers en la inserció a benzilamines. La inserció a feniletilamines, en canvi, té lloc de forma regioselectiva independentment de l’al•lè emprat. També s’ha observat que la presència d’heteroàtoms com l’oxigen o el nitrogen en alfa a l’al•lè no condueix als heterocicles esperats com a conseqüència de la degradació d’aquesta classe d’al•lens. Per altra banda, també s’ha observat com la presència d’un substituent electroatraient en alfa a l’amina és necessària per a que la inserció tingui lloc amb bons rendiments. / In this Thesis two synthetic methodologies applied to allenes have been studied. In particular, we have studied the allene hydroboration-aldehyde addition tandem process and the palladium-catalyzed allene insertion to benzylamines and phenylethylamines. Concerning the allene hydroborarion-aldehyde addition, three different types of allenes have been explored, which are 4-vinylideneoxazolidin-2-ones, allenamides derived from oxazolidinones and some protected allenols. In the first case, this type of allenes have allowed the obtention of the expected adducts in high yields and stereoselectivities. Furthermore, these adducts have proven very useful from the synthetic point of view. They have allowed us to obtain different derivatives of vinylsphingosine, which are potential inhibitors of sphingolipid metabolism, and also a synthesis of the (R)-alpha-vinylserine hydrochloride has been carried out from them. The hydroboration of allenamides was thought to represent a direct approach to the 2-amino-1,3-diol structure,which is found in sphingoid bases. However, this has not led to good yields due to the different byproducts obtained as a result of the electron-rich properties of these allenes, although the stereoselectivities were excellent in all cases. All the attempts to improve the yields using additives or different allenamides have not been successful. The hydroboration of protected allenols have been studied as an alternative to obtain the desired aminodiol structure as a racemic mixture, and, in this case, adducts with good yields and excellent stereoselectivities have been obtained. The synthetic transformations from these adducts to the desired aminodiol structure have also been explored, yielding the desired compounds with moderate yields as a result of a complicated double bond oxidation step. Finally, a palladium-catalyzed methodology for the insertion of allenes to benzylamines and phenylethylamines have been successfully developed, and has led to the obtention of heterocycles such as tetrahydroisoquinolines and benzazepines. In this methodology, electron-withdrawing groups directly attached to the allene moiety have proven to produce only one out of the two possible regioisomers in the insertion to benzylamines, while the insertion to phenylethylamines takes place in a regioselective form regardless of the allene used. In addition, the need for an electron-withdrawing group in the alpha-position of the quaternary center of the amine have also been observed.

Tesi realitzada a l'Institut de Recerca Biomèdica (IRB) / The present doctoral thesis has been devoted to the development of a new synthetic strategy to obtain a new member of the thiopeptide, or thiazolyl peptide, family of antibiotics. This new member, baringolin, was isolated and characterized by the Spanish pharmaceutical company Instituto Biomar S.A. Although a structure was proposed, no stereochemical information was provided. Thus, this thesis has several objectives; first, a novel modular and straightforward strategy must be developed to achieve its total synthesis, but also to facilitate the preparation of analogues. The achievement of the total synthesis of baringolin should serve as the final confirmation of its structure and stereochemistry. The strategy developed herein is based in cross-coupling reactions and required the preparation of suitable building blocks and optimization of the required methodology. Moreover, L –series amino acids were chosen as the sole source of chirality to be introduced in the molecule, which is presumably synthesized in the ribosome of the producing bacteria. Once the synthetic methodology was set up and building blocks were ready, condensation of all fragments and final steps gave rise to synthetic baringolin, which was identical to its natural counterpart, confrming its structure and stereochemistry. Comparison of both products was made by spectroscopic methods and biological function assessment. Given the successful outcome of our synthetic plan, a small library of analogues was designed. Two different moieties of the molecule were modified: the thiazoline ring and the peptidic tail. As a result of minimum inhibitory concentration of Gram positive bacteria growth assessment of the library, different conclusions could be drawn from the results thus obtained. First, thiazoline was shown to be crucial to keep a broad activity profile against many strains; its substitution for a more rigid thiazole ring resulted in loss of activity towards most strains, while potency was only maintained against S. aureus. On the other hand, shortening of the peptidic tail had almost no effect in either activity or potency. Substitution of the peptidic tail with a cyclohexanoic acid moiety in the thiazole series resulted in recovery of activity against all strains and a potency increase against most of them. The good results obtained are good evidence of the efficiency of the synthetic strategy developed during this thesis and demonstrate that chemical synthesis is a useful tool for both structure determination and structure-activity relationship studies. / En la presente tesis doctoral se ha llevado a cabo el desarrollo de una nueva estrategia sintética para la obtención de un nuevo miembro de la familia de antibióticos conocida como tiopéptidos, o tiazolil péptidos. Este nuevo miembro, la baringolina, fue aislado y caracterizado por la empresa farmacéutica española Biomar S.A., la cual no elucidó la estereoquímica del compuesto. Así, el propósito inicial de esta tesis es múltiple; por un lado se pretende desarrollar una estrategia que permita su obtención de forma directa y modular, facilitando la futura síntesis de análogos; por otro lado, la obtención de la baringolina sintética debe ofrecer una confirmación definitiva de su estructura y su estereoquímica. La estrategia desarrollada se basó en reacciones de acoplamiento cruzado, lo cual requería la preparación de los fragmentos necesarios y la optimización de la metodología a utilizar. Además, se escogió utilizar amino ácidos de la serie L como única fuente de quiralidad en la molécula, la cual presumiblemente está formada a partir de estos, dado el origen ribosomal de los tiopéptidos. Con la metodología puesta a punto y los fragmentos correspondientes preparados, se pudo llevar a cabo su ensamblaje, dando lugar a la baringolina sintética, la cual resultó ser idéntica a la natural, confirmándose así su estructura y estereoquímica. Dado el éxito de la síntesis total, se procedió a la síntesis de una pequeña librería de análogos, en la cual se modificaron dos zonas diferentes de la molécula, el anillo de tiazolina y la cola peptídica. Como resultado de la evaluación de la capacidad de inhibición de cultivos de bacterios Gram positivo, se extrajeron diversas conclusiones relativas a las relaciones estructura-actividad de las partes modificadas. En primer lugar, la tiazolina demostró ser necesaria para mantener un amplio espectro de actividad frente a diversas cepas, ya que su substitución por un anillo de tiazol, más rígido, prácticamente solo mantuvo el mismo nivel de potencia frente a S.aureus. Por otro lado, el papel de la cola peptídica resultó ser limitado, ya que su acortamiento no causó grandes diferencias de actividad y potencia. Por último, se substituyó la cola por un grupo de ácido ciclohexanoico en la versión que poseía un anillo de tiazol en lugar de tiazolina, lo cual resultó en el restablecimiento de la actividad frente a todas las cepas y un aumento de potencia frente a la mayoría de estas.

Tesi realitzada a la Unitat de Química Combinatòria - Parc Científic de Barcelona / Para frenar la creciente resistencia del Plasmodium, el parásito causante de la malaria, se necesitan nuevos fármacos con modos de acción diferentes a los de los fármacos actualmente existentes. Esta tesis se centra en el estudio de las enzimas aminoacil-tRNA sintetasas (ARS) como potenciales dianas terapéuticas. El objetivo principal es el de diseñar y sintetizar distintas quimiotecas de compuestos que actúen como inhibidores específicos y selectivos de las enzimas ARS del Plasmodium falciparum para el tratamiento de la malaria. Las enzimas ARS son las responsables de la síntesis proteica mediante la traducción de la información genética contenida en el ARN mensajero (ARNm). Además, son muy específicas, esenciales y conservadas. Cada especie contiene como mínimo 20 ARS distintas, una por cada aminoácido. Desde un punto de vista teórico, las ARS son potenciales dianas terapéuticas para el tratamiento de la malaria por cuanto: a) son esenciales, pues su inhibición conlleva la inviabilidad celular y muerte del parásito; b) son enzimas altamente expresadas durante el ciclo asexual intraeritrocítico que tiene lugar en el huésped; y c) aunque no se conoce su estructura de rayos-X, son estructuralmente viables para diseñar modelos homólogos. Además, las ARS son dianas terapéuticas validadas, ya que se ha demostrado que existen compuestos, en su mayoría antibióticos y antifúngicos, capaces de inhibir su funcionalidad. Todas las ARS del P. falciparum tienen su enzima homóloga humana. No obstante, existen diferencias filogenéticas que otorgan cierta divergencia estructural a las enzimas, por lo que podrían ser inhibidas selectivamente, como podría ser el caso de las ARS apicolásticas del parásito. El apicoplasto es un orgánulo presente en casi todos los apicomplejos, éste, tiene carácter bacteriano, está evolutivamente bien conservado y fue descubierto hace relativamente poco, por lo que se desconocen muchas de sus funcionalidades. Sin embargo, se trata de un orgánulo que contiene información genética y es esencial para la supervivencia del parásito. Para diseñar los posibles inhibidores de ARS del P. falciparum, se ha contado con información biológica a nivel molecular y celular del parásito proporcionada por los distintos grupos de investigación que forman parte del proyecto Mephitis, así como por la realización de varios ensayos biológicos de los compuestos sintetizados para determinar su actividad antimalárica y su capacidad de inhibir las funcionalidades del apicoplasto del parásito. Durante el transcurso de esta investigación, se han sintetizado cuatro familias de compuestos; - Miméticos del intermedio Lisil-ARNt sintetasas. Mediante síntesis en fase sólida y en solución se sintetizaron compuestos basados en el complejo intermedio Lisil-adenilato. Se demostró mediante ensayos in vitro que dos de ellos fueron capaces de inhibir selectivamente la Lisil-ARNt sintetasa del apicoplasto sin alterar la funcionalidad de la enzima homóloga humana. - Ligandos múltiples basados en los beta-aminoácidos cispentacina e icofungipen. Los beta-aminoácidos cispentacina e icofungipen están descritos como inhibidores de la Proy la Ile-ARNt sintetasa de C. albicans respectivamente. La idea inicial fue sintetizar ligandos múltiples uniendo los farmocóforos antes citados, mediante un aminoácido, formando tripéptidos. Al no obtener resultados satisfactorios en los ensayos in vitro frente a P. falciparum de los di- y tri-péptidos formados con la cispentacina, se abandonó la síntesis del icofungipen. - Derivados del benzimidazol Se decidió crear una quimioteca de derivados del benzimidazol como posibles compuestos duales, es decir que inhibieran más de una enzima ARS. Los compuestos se sintetizaron a partir de distintas o-fenilendiaminas substituidas, distintos aminoácidos utilizados como espaciadores y distintos ácidos carboxílicos que dieron diversidad a la quimioteca. Aunque no se pudo evaluar el modo de acción ni la diana de dichos compuestos, se obtuvieron seis derivados del benzimidazol con actividad antimalárica in vitro (IC50 menor de 40 milimicras) pero no in vivo. - gamma-péptidos derivados de la prolina A partir de un péptido patrón sintetizado previamente en nuestro laboratorio, formado con cadenas laterales indólica que mimetiza al triptófano, se sintetizó en fase sólida una quimioteca de derivados de aquél. Seis de los gamma-péptidos mostraron actividad antimalárica in vitro (IC50; 1.3-3.6 milimicras). No se pudo determinar el modo de acción de dichos compuestos. / The resistance of malaria parasites to available drugs continues to grow, which makes the need for new antimalarial therapies pressing. The main goal of this research is the design and synthesis of new specific and selective inhibitors of the aminoacyl-tRNA synthetases (ARSs) of Plasmodium falciparum. Aminoacyl-tRNA synthetases (ARSs) are essential and conserved enzymes that catalyze the esterification of a specific amino-acid to its cognate transfer RNA (tRNA). Despite the fact that every species has a set of ARSs, there are some differences among them that can becurcial in the sense of selectivity. One example is the apicoplast, an organelle present in almost all the apicomplexan parasites that derived from a secondary endosymbiosis of cyanobacteria. Although the main role of this organelle is unknown, it is essential for the parasite’s survival. The apicoplastic ARSs differed substantially from the mammalian homologues enzymes. Even more, the ARSs are well-established antimicrobial drug targets. For all these reasons, ARSs represent an interesting new target for antimalarial drug discovery. During the research, we collaborated with different teams of scientists in Mephities consortium. They gave us the biological and molecular information needed for the design of potentially antimalarial compounds. With the aim of inhibiting different ARSs of P. falciparum, we synthesized four different libraries of compounds based on: 1) mimetic of Lys-ARSs intermediated; 2) beta-amino acids derivatives; 3) benzimidazole derivatives and 4) some gamma-peptides derived from L-Proline. We demonstrated that some compounds are active in vitro against P. falciparum at a millimicrons range. And, what is more, we confirmed that two of them had inhibited the apicoplastic Lys- ARS of P. falciparum. Some compounds were assayed in vivo but none of them cured the disease.

1. Introduction TomB/YmoB family of proteins was proposed as antitoxins of Hha/YmoA family of proteins. Toxin antitoxin (TA) systems are involved in the regulation of biofilm in bacteria, among other functions. Hha-TomB proteins were related with the regulation of biofilm formation and dispersion. This PhD thesis was focused on solving the 3D structure of a member of TomB/YmoB family of proteins using Nuclear Magnetic Resonance (NMR), on the realization of functional studies of TomB/YmoB proteins and on the study the oxidation and oligomerization process that seems to control the biological function of the TomB/YmoB family of proteins. 2. Optimization of NMR sample parameters to elucidate the 3D structure of a member of TomB family of proteins by NMR Compared to other spectroscopic techniques NMR is a relatively insensitive method. To determine the structure of proteins multidimensional experiments require long acquisition times and protein concentrations at the millimolar (mM) range. Optimization of the protein constructs to achieve the required solubility and stability to obtain good quality NMR spectra was the first, non-trivial step for 3D protein structure elucidation. The final conditions of the NMR sample to obtain the 3D-structure of a member from TomB family of proteins were: H6-YmoB-C117S at 1.4mM, pH=7.00 buffered with 20mM [NaH2PO4 + Na2HPO4], 150mM NaCl, 1mM TCEP, 0.1mM EDTA and 0.1% NaN3. 3. Functional studies of TomB family of proteins Understanding the different mechanisms of biofilm regulation and in particular clarifying the biological activity of TomB family of proteins as antitoxins of Hha in biofilms becomes of primary interest. In order to validate the YmoB constructs used, we also determined the effect of YmoB and [C117S] YmoB in the well-studied biofilm system formed by E. coli. We concluded that; Hha-TomB proteins form a toxin-antitoxin system with Hha the toxin and TomB the antitoxin, in planktonic cells as well as in biofilms, and we also demonstrated that the biological activity of TomB proteins is always related to Hha. We showed that TomB and YmoB are functionally interchangeable in planktonic cells and in biofilms, demonstrating that this TA module is functional in enteric bacteria and we confirmed that the C117S YmoB mutant, our optimal construct for NMR studies, is a biologically active antitoxin of Hha in E. coli planktonic and biofilm systems. 4. 3D Structure determination of [C117S] YmoB by NMR We obtained a high resolution structure, in which the 20 lowest energy models present an average pairwise RMSD under 1.5Å for the heavy atoms of residues forming α-helices. [C117S] YmoB structure consists in a four helix bundle. The protein is mainly negatively charged, but present two positives patches. 5. Oxidation and oligomerization of YmoB: a structure-driven hypothesis for YmoB function We observed that YmoB and TomB are labile proteins. Both formed oligomers involving cysteine oxidation. A mutant of YmoB containing a single cysteine residue was relatively stable but even this construct required a special fast NMR data acquisition protocol to determine its three dimensional structure, suggesting that this construct still undergoing slow modifications. The remaining Cys18 and its immediate environment are conserved between YmoB and TomB and C18 is buried in the hydrophobic core of [C117S] YmoB. We hypothesized that this cysteine may be functionally relevant and we investigated the reactivity of this residue and the oligomerization of YmoB. On the basis of the results obtained at least three possibilities exists as to the identity of the active antitoxin: a) the reduced YmoB monomer, b) YmoB dimers (or higher oligomers) and c) YmoB monomer with C18 oxidized as sulphenic acid. Further experiments will be necessary to determine which YmoB identity is the active antitoxin, to elucidate the mechanism of action of TomB/YmoB proteins as antitoxins and to define the exact role of C18 and its capacity to be oxidized into sulphenic acid and thiosulphinate in biofilm regulation. / 1. Introducció Seguint els treballs previs realitzats al laboratori del professor Miquel Pons, aquest projecte s’ha focalitzat en els estudis funcionals i estructurals de la proteïna YmoB. Aquesta proteïna de Yersinia spp. Comparteix una elevada homologia de seqüència amb la proteïna TomB de Escherichia coli. Homòlegs de la família de proteïnes TomB/YmoB estan presents en els bacteris entèrics sense que existeixi homologia de seqüència obvia amb altres famílies de proteïnes ni que es conegui l’estructura tridimensional de cap d’elles. Així doncs, aquesta tesi doctoral s’ha focalitzat en la obtenció de l’estructura tridimensional mitjançant Ressonància Magnètica Nuclear (RMN) de la proteïna YmoB, en la realització d’estudis funcionals de les proteïnes TomB/YmoB i la valdació funcional de la construcció utilitzada en els experiments de RMN y finalment en l’estudi dels processos d’oxidació cisteínica i oligomeritzacio que semblen regir la funcionalitat biològica de la família de proteïnes TomB/YmoB. 2. Resum dels resultats obtinguts Els principals resultats obtinguts en aquesta tesi doctoral són: 1. Obtenció d’una mostra óptima per a la realització dels experiments de RMN; mutant [C117S] YmoB a 1.4mM, 20mM de [Na2HPO4 + NaH2PO4], 150mM NaCl, 0.2mM EDTA, 1mM TCEP, 0.01% NaN3, pH=7.00. 2. Demostració de la funció com a Toxina-Antitoxina del parell Hha-TomB, sent Hha la toxina i TomB l’antitoxina, en cèl•lules E. Coli planctòniques i en biofilms. Complementació en E. Coli de la funció com a antitoxina de TomB per part de Ymo i de [C117S] YmoB en cèl•lules planctòniques i en biofilms. 3. Resolució de l’estructura tridimensional de la construcció [C117S] YmoB. La proteïna forma un feix de quatre hèlix i la seva superfície electrostàtica es majoritàriament negativa, mostrant dues àrees ben definides amb càrrega positiva. 4. Identificació de tres possibles espècies de YmoB com a forma activa d’antitoxina; YmoB en la seva forma monomèrica reduïda, dímers (o formes oligomèriques majors) de YmoB y YmoB amb la cisteïna 18 oxidada en forma d’àcid sulfènic.

En la present Tesi Doctoral s’han estudiat les reaccions aldòliques amb enolats de titani de cetones quirals derivades de l’èster de Roche, completant un estudi previ amb la reacció aldòlica de propionat. Així, en el Capítol 1 s’ha avaluat a fons la reacció aldòlica de l’(S)-4-benziloxi-3-metil-2-butanona. Les millors condicions de reacció impliquen l’ús de dos equivalents de TiCl4 addicionant el segon equivalent sobre l’enolat (mètode [TiCl4] + [TiCl4]) o tractant l’aldehid amb un equivalent d’àcid de Lewis i addicionant-hi l’enolat (mètode d’addició inversa). En el dos casos s’ha demostrat que s’obtenen els corresponents aldols 2,5-sin amb excel•lents diastereoselectivitats (rd ≥ 90:10) i rendiments. L’aplicació de la metodologia [TiCl4] + [TiCl4] a aldehids quirals ens va permetre obtenir els aldols amb unes diastereoselectivitats excel•lents independentment de la configuració de l’aldehid, demostrant la notable capacitat d’inducció asimètrica de l’enolat de titani d’aquesta cetona. A més, un dels aldols enantiomèricament purs obtinguts en aquest apartat s’ha usat en la síntesi del fragment sud C8–C15 de la tedanolida C (Capítol 4). En canvi, en aplicar el mètode d’addició inversa a reaccions doblement asimètriques només s’obtenen resultats amb interès sintètic en els casos matched. Tenint en compte aquests resultats, en el Capítol 2 s’ha avaluat la reacció aldòlica d’isobutirat amb enolats de titani. L’aplicació a la (S)-1-benziloxi-2,4-dimetil-3-pentanona de la metodologia desenvolupada en el capítol anterior demostrà l’elevada utilitat sintètica d’aquesta reacció, tot obtenint-se els corresponents aldols 2,5-sin com a únics diastereòmers (rd ≥ 94:6) amb bons rendiments. Un dels aldols obtinguts amb aquesta metodologia s’ha utilitzat en la síntesi del fragment nord C1–C7 de la tedanolida C (Capítol 4). L’aplicació de la metodologia a aldehids quirals ha permès comprovar que en aquest cas la configuració de l’aldehid sí que afecta a la diastereoselectivitat d’una manera important i només s’obtenen resultats sintèticament útils en els casos matched. En el Capítol 3 s’ha dut a terme un estudi de les reaccions aldòliques de les enones E i Z (S)-1-benziloxi-2,4-dimetil-4-hexen-3-ona que ens ha permès sintetitzar aldols amb un centre quaternari quiral. Les condicions de reacció utilitzades varien molt poc respecte a les optimitzades en els capítols anteriors, tot i que cal augmentar el nombre d’equivalents d’aldehid i allargar el temps de reacció. A més, els aldols sintetitzats són més sensibles i en alguns casos cal protegir-los per poder ser aïllats. Les reaccions aldòliques de l’enona E ens permeten obtenir els corresponents aldols 2,4-anti-4,5-anti amb bones diastereoselectivitats (rd ≥ 81:19), mentre que les reaccions amb l’enona Z forneixen els aldols 2,4-sin-4,5-sin amb excel•lents relacions diastereomèriques (rd ≥ 92:8). L’estudi per RMN dels enolats ens ha permès establir que l’enolat obtingut amb un equivalent de TiCl4 de l’enona E és un enolat E, mentre que l’obtingut amb l’enona Z és un enolat Z, i que la diastereoselectivitat observada en la reacció depèn a la selectivitat en la enolització. Finalment, en el Capítol 4 s’ha aplicat la metodologia desenvolupada en els Capítols 1 i 2 a la síntesi dels fragments nord i sud de la tedanolida C. Les etapes claus de la síntesi d’aquests fragment són les reaccions aldòliques d’isobutirat, en el cas del fragment nord, i d’acetat, en el fragment sud. L’unió d’aquest fragments ha permès obtenir el fragment C1–C15 de la tedanolida C, encara que epímer en C13 i amb C5 reduït. / Substrate-controlled titanium-mediated aldol reactions provide satisfactory levels of 2,5-syn asymmetric induction if they are carried out in the presence of a second equivalent of TiCl4. The first study was carried out with titanium enolate of (S)-4-benzyloxy-3-methyl-2-butanone. The aldol addition of this ketone with two equivalents of TiCl4, the second added to the enolate (method A) or precomplexing the aldehyde (method D), to a broad range of aldehydes give access to the corresponding 2,5-syn aldols in high yields and excellent diastereoselectivity (dr ≥ 90:10). Furthermore the double-stereodifferentiating aldol reactions gave also high yields and excellent diastereomeric ratios (from dr 92:8 to 94:6) of 2,5-syn aldols irrespective of the configuration of the chiral aldehyde. One of these aldols was used in the synthesis of tedanolide C C8–C15 fragment. Keeping these results in mind, the methodology of acetate aldol reaction was applied to the isobutyrate aldol reaction. The titanium-mediated aldol reactions of (S)-1-benzyloxy-2,4-dimethyl-3-pentanone with achiral and chiral aldehydes give access to the corresponding 2,5-syn adducts containing a quaternary carbon in high yields and diastereoselectivity (rd ≥ 94:6). One of these aldols was used in the synthesis of tedanolide C C1–C7 fragment. Furthermore, the titanium-mediated aldol reactions of E and Z enones (S)-1-benzyloxy-2,4-dimethyl-4-hexen-3-one provide the corresponding aldols containing two stereocenters, one of them quaternary. The aldol reactions of the E enone give access to the 2,4-anti-4,5-anti aldols in high diastereomeric ratios (rd ≥ 81:19) and the reactions of the Z enone give access to the 2,4-syn-4,5-syn aldols in excellent diastereoselectivity (rd ≥ 92:8). Finally, this methodology was applied to the synthesis of epi-C13-tedanolide C C1–C15 fragment. The key steps of this synthesis were the isobutyrate aldol reaction in the northern fragment and the acetate aldol reaction in the southern fragment.

Tesi realitzada a l'Institut de Recerca Biomèdica (IRB) / Somatostatin, a peptidic hormone also known as somatotropin release-inhibiting factor (SRIF), is implicated in multiple biological functions, mediated by direct interaction of the peptide with a family of structurally related, G-protein coupled transmembrane receptors (GPCRs), named SSTR1-5. However, the full therapeutic potential of SRIF cannot be further exploited owing to its short half-life of <3 min in plasma and its lack of selectivity against all receptors. With the aim to overcome these limitations, many SRIF analogs containing key modifications have been synthesized over recent decades. Octreotide, lanreotide, vapreotide and pasireotide are the four synthetic analogs that have reached the market so far. They are shorter analogs they contain a more rigid ring than somatostatin. Consequently, they are long-acting analogs with increased receptor selectivity. Also, they share a similar fragment including residues Phe/Thr7-D-Trp8-Lys9-Thr/Val10, which populates betaturn conformations and has been proposed to be the pharmacophore of the hormone. Early studies uncovered the possibility that an aromatic interaction between Phe6, Phe7 or Phe11 plays a key role in the structural stabilization of the hormone. We considered that exploring the presumed aromatic interactions that stabilize some bioactive conformations in SRIF would be a unique way to obtain analogs with enhanced stability and conformational rigidity, and improved biological activity. For this purpose, we have synthesized and studied 24 SRIF-analogs containing aromatic non-natural amino acids as site-directed modifications. The gram-scale syntheses of these amino acids (3-mesitylalanine (Msa), 3-(3’,4’,5’-trimethylphenyl)-alanine (Tmp) and 3-(3’,5’-difluorophenyl)-alanine (Dfp)) were achieved by different routes, using a Rhodium-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation reaction as source of enantioselectivity. These non-natural residues displayed specific hydrophobic, electronic and steric properties. The introduction of Msa, Tmp and Dfp residues in the tetradecapeptidic SRIF scaffold allowed us to prove and modulate the noncovalent interactions between the aromatic residues in the natural hormone somatostatin. Several of these analogs showed a high conformational rigidity relative to that of SRIF, which allowed us to characterize for the first time the 3D structures of their major conformations in solution using NMR and computational techniques. These investigations allowed us to prove that bulky, hydrophobic and electron-rich residues (i.e. Msa or Tmp) in position 7 shifts the conformational equilibrium in solution toward a major conformation that should be very similar to that of SRIF when it binds to the SST2 receptor. We considered that an aromatic interaction between the Ar6-Ar11 residues is the factor that contributes the most to stabilize this particular conformation. In this regard, we have used the L-Msa7_D-Trp8 fragment to fine-tune the Ar6-Ar11 interaction, thus developing several highly SSTR2-active and –selective 14-residue SRIF analogs. The introduction of Dfp residues allowed us to prove that this electron-poor aromatic amino acid in position 11 engage an aromatic interaction with the cross-strand Phe6. Our studies involving SRIF analogs containing the Cha amino acid indicated that the specific interaction between aromatic residues that contributes to the conformational stabilization in SRIF is unique to aromatic moieties, and is not exclusively driven by a hydrophobic collapse. Our studies, initially devoted to prove the postulated Phe6-Phe11 interaction in somatostatin, have led us to gain invaluable and unprecedented insight into structure-activity relationships of somatostatin and SRIF analogs. Looking ahead, despite we have been able to exploit specific aromatic interactions to obtain directed SSTR-selectivity, there is still much that we do not yet understand regarding the nature of these non-covalent interactions. Our combination of NMR and computational techniques in the study of 14-residue SRIF analogs has provided a powerful tool to fill this gap. Taking into account the wide distribution of SSTR2 and its role in SRIF-regulated processes, the therapeutic potential of SRIF analogs that bind exclusively to this receptor continue to be of high importance. Our highly potent and SSTR2-selective peptides, which presumably show an appropriate persistence (half-life) in blood, would certainly present a potential alternative to the currently marketed drugs. The success in future design of 14-residue SRIF analogs will rely on the right modifications of its sequence based on the structural information obtained from our studies. / La hormona peptídica somatostatina (SRIF) está implicada en un gran número de funciones biológicas, mediadas por la interacción directa del péptido con una familia de cinco GPCRs, comúnmente denominados SSTR1-5. Sin embargo, no ha sido posible maximizar el potencial terapéutico de la somatostatina debido a su bajo tiempo de vida media en plasma y a la falta de selectividad por sus receptores. Con el objetivo de superar esas limitaciones se han sintetizado un gran número de análogos de somatostatina. La mayoría de estos análogos son octapéptidos, y por lo tanto son más rígidos que la somatostatina, más estables y más selectivos frente a los cinco receptores distintos. Los recientes avances en la síntesis de péptidos en fase sólida nos llevaron a reconsiderar la estructura completa de la somatostatina (es decir, los catorce residuos) como molde para sintetizar nuevos análogos que tuvieran mayor estabilidad y selectividad. Además, trabajando con tetradecapéptidos estaríamos estructuralmente mucho más cerca de la hormona natural de lo que lo están los octapéptidos. Nosotros consideramos que el estudio de las presuntas interacciones aromáticas que estabilizan ciertas conformaciones bioactivas en SRIF podría funcionar como un método único para obtener análogos con mayor estabilidad y rigidez conformacional, así como una actividad biológica mejorada. Para ello, estudiamos la sustitución de las Phe6, Phe7 y Phe11 por tres aminoácidos aromáticos no naturales: 3-mesitilalanina (Msa), 3-(3’,4’,5’-trimetilfenil)-alanina (Tmp) y 3-(3’,5’-difluorofenil)-alanina (Dfp). Seleccionamos estos tres residuos por su alta hidrofobicidad y sus peculiares propiedades electrónicas y estéricas. En esta tesis doctoral probamos que la introducción de estos residuos aromáticos en la secuencia de somatosatina incrementa ciertas interacciones aromáticas entre Ar6-Ar11, lo que aumenta la rigidez conformacional de estos péptidos. Debido a ello, las estructuras de las conformaciones mayoritarias de estos tetradecapéptidos has sido por primera vez caracterizadas por técnicas de RMN y computacionales. La mayoría de los análogos presentaban perfiles de selectividad y afinidad muy interesantes. Identificamos el fragmento L-Msa7-D-Trp8 como clave para incrementar la interacción Ar6-Ar11 y obtener alta afinidad por el receptor SSTR2, y lo hemos usado junto con otros aminoácidos no naturales, para obtener los tetradecapéptidos conformacionalmente más rígidos descritos hasta la fecha, con una actividad y selectividad excepcionales frente a SSTR2.