Sclerostin과 LRP5/6의 결합을 방해하는 고리형 펩타이드의 설계와 합성

Abstract

골다공증(Osteoporosis)은 정상인보다 뼈의 질량이 감소하고 뼈가 약해져서 골절의 확률이 높아지는 질병이다. 파이프라인에 있는 골다공증 치료제 중에 가장 기대 되는 것은 임상 3상에 있는 Romosozumab이라는 약이며, Romosozumab은 단일항체로서 스클레로스틴을 표적으로 한다. 스클레로스틴이 LRP5/6에 결합하게 되면 골 형성의 감소를 유도한다. 이에 본 연구에서는 스클레로스틴과 LRP5/6의 결합의 저해제로, 항체가 아닌 고리형 펩타이드(cyclic peptide)를 합성하고자 하였다. 스클레로스틴에서 LRP6와 결합하는 부분의 아미노산의 서열은 LPNAIGR이며 결합에 중요한 역할을 하는 것은 아스파라진(N)과 아이소루이신(I)이다. N와 I를 포함한 선형 펩타이드를 합성하였고, 올레핀 잔기를 포함한 아미노산을 사용하여 RCM(ring closing metathesis)반응으로 고리형 펩타이드를 만들고자 하였으나 실패하였다. 올레핀 잔기를 포함한 아미노산은 합성이 쉽지 않으므로 효율적으로 합성하기 위하여 아민기에 올레핀을 도입한 아미노산을 사용하여 선형 펩타이드를 합성한 후 RCM 반응을 진행했지만 고리화 반응(cyclization)이 일어나지 않았다. 본 연구와 동일한 아미노산 서열인 펩타이드로 RCM 반응한 예가 없었으며, 실패한 원인을 파악하기 위해 고리형 펩타이드 합성에 관한 논문을 참조한 결과 펩타이드 서열, 고리 크기, 반응 조건을 고려해야 하는 것을 알게 되었다. 이 3가지 요소를 고려하여, 아민기에 올레핀이 도입된 아미노산을 사용하여 18~19 membered ring인 고리형 펩타이드를 설계하였고, 마이크로웨이브를 사용하여 짝지음 반응의 시간을 줄이고, o-NBS 작용기가 있는 글라이신을 대량 합성한 다음 고체상 합성할 때 사용함으로써 선형 펩타이드의 합성 시간을 줄일 수 있었다. RCM 반응할 때 LiCl와DMF를 더하고 마이크로웨이브를 사용하여 진행한 결과, ESI-LC-MS로 고리형 펩타이드의 분자량을 확인할 수 있었다. 하지만 RCM반응때 사용되는 Grubbs-Ⅱ 촉매의 부산물 때문에 정제의 어려움이 있었다. 본 연구에서 단백질인 LRP 5/6와 스클레로스틴의 결합을 방해할 수 있는 고리형 펩타이드를 설계하고 합성하였다. ESI-LC-MS로 분자량을 확인하였고, 앞으로 정제법을 보완하여 합성한 고리형 펩타이드가 LRP5/6와 스클레로스틴의 결합을 방해하고 골 형성 효과를 나타내는지 luciferase assay, ALP activity 등의 in vitro 실험으로 확인할 예정이다