Autoreferat - Uniwersytet...

Dr Dawid Siodłak POST�POWANIE HABILITACYJNE

zał�cznik nr 2– autoreferat 1/27

AUTOREFERAT

1. Imi� Nazwisko

Dawid Siodłak

2. Posiadane stopnie naukowe

1995 Magister chemii, Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii,

Uniwersytet Opolski, Opole

2004 Doktor nauk chemicznych, Wydział Matematyki, Fizyki

i Chemii, Uniwersytet Opolski, Opole, rozprawa doktorska pt.

N’,N’-dimetyloamidy N-acetylo-�,�-dehydroaminokwasów:

synteza, konformacja, asocjacja

3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu

1995 – 2004 Asystent, Instytut Chemii, Wydział Matematyki, Fizyki

i Chemii, Uniwersytet Opolski

2004 – 2008 Adiunkt, Instytut Chemii, Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii,

Uniwersytet Opolski

2008 – obecnie Adiunkt, Wydział Chemii, Uniwersytet Opolski

4. Osi�gni�cie naukowe, zgodnie z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 roku o

stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz.

U. nr 65, poz. 595 ze zm.)

Osi�gni�ciem naukowym jest jednotematyczny cykl dwunastu publikacji

a) tytuł osi�gni�cia naukowego:

Okre�lenie wła�ciwo�ci konformacyjnych podstawowych modyfikacji

naturalnych �,�-dehydroaminokwasów



b) wykaz publikacji wchodz�cych w skład osi�gni�cia naukowego uporz�dkowany

według kolejno�ci omawiania

H1 Siodłak, D.* α,β-Dehydroamino acids in naturally occurring peptides. Amino Acids DOI: 10.1007/s00726-014-1846-4

H2 Macedowska, A.; Siodłak, D.; Rzeszotarska, B.* Conformational properties of N-acetyl-N-methyl-α,β-dehydroalanine N’-methylamide. Acta Biochimica Polonica 2006, 53, 227–232.

H3 Siodłak, D.;* Gajewska, M.; Macedowska, A.; Rzeszotarska, B. Conformational studies into N-methylation of alanine diamide models: A quantitative approach. Journal of Molecular Structure: THEOCHEM 2006, 775, 47–59. DOI: 10.1016/j.theochem.2006.07.021

H4 Siodłak, D.;* Macedowska-Capiga, A.; Grondys, J.; Paczkowska, K.; Rzeszotarska, B. N-Methyldehydroamino acids promote a configuration cis of N-methylamide bond. Journal of Molecular Structure: THEOCHEM 2008, 851, 100–108. DOI: 10.1016/j.theochem.2007.11.001

H5 Siodłak, D.;* Macedowska-Capiga, A.; Ejsmont, K.; Zaleski, J.; Rzeszotarska, B. The conformation cis of N-acetyl-N-methyl-α,β-dehydroalanine N’-methylamide and saturated analogues. Zeitschrift für Kristallographie 2007, 222, 297–305. DOI:10.1524/zkri.2007.222.6.297

H6 Siodłak, D.;* Macedowska-Capiga, A.; Broda, M. A.; Kozioł, A. E.; Lis, T. The cis-trans isomerization of N-methyl-�,�-dehydroamino acids. Biopolymers

(Peptide Science) 2012, 98, 466–478. DOI: 10.1002/bip.22082 H7 Siodłak, D.;* Grondys, J.; Lis, T.; Bujak, M.; Broda, M. A.; Rzeszotarska, B.

The conformational properties of dehydrobutyrine and dehydrovaline: theoretical and solid state conformational studies. Journal of Peptide Science 2010, 16, 496–505. DOI: 10.1002/psc.1267

H8 Buczek, A.; Siodłak, D.; Bujak, M.; Broda M. A.* Effects of side-chain orientation on the backbone conformation of the dehydrophenyl-alanine residue. Theoretical and X-ray study. The Journal of Physical Chemistry B

2011, 115, 4295–4306. DOI: 10.1021/jp200949t H9 Siodłak, D.;* Grondys, J.; Broda, M. A.

The conformational properties of �,�-dehydroamino acids with a C-terminal ester group. Journal of Peptide Science 2011, 17, 690–699. DOI: 10.1002/psc.1390

H10 Siodłak D.;* Bujak, M.; Sta�, M. Intra- and intermolecular forces dependent main chain conformations of esters of �,�-dehydroamino acids. Journal of Molecular Structure 2013, 1047, 229–236. DOI:10.1016/j.molstruc.2013.04.078

H11 Siodłak, D.;* Janicki, A. Conformational properties of the residues connected by ester and methylated amide bonds. Theoretical and solid state conformational studies. Journal of Peptide Science

2010, 16, 126–135. DOI: 10.1002/psc.1208 H12 Siodłak, D.;* Sta�, M.; Broda, M. A.; Bujak, M.; Lis, T.

Conformational properties of oxazole-amino acids: Effect of the intramolecular N–H···N hydrogen bond. The Journal of Physical Chemistry B 2014, 118, 2340–2350. DOI: 10.1021/jp4121673

O�wiadczenia wszystkich współautorów, okre�laj�ce indywidualny wkład w powstanie powy�szych publikacji znajduj� si� w zał�czniku nr 5.



c) omówienie celu naukowego ww. prac i osi�gni�tych wyników wraz z omówieniem ich

ewentualnego wykorzystania.

Wprowadzenie

Dehydroaminokwasy nale�� do niestandardowych aminokwasów, których

charakterystyczn� cech� jest wi�zanie podwójne pomi�dzy atomami w�gla. W wi�kszo�ci

struktur, takie wi�zanie podwójne wyst�puje pomi�dzy atomem w�gla � w ła�cuchu

głównym, a atomem w�gla � w ła�cuchu bocznym. Zatem termin dehydroaminokwasy,

chocia� o szerszym znaczeniu, dotyczy zasadniczo �,�-didehydro-�-aminokwasów,

powszechnie zwanych krócej �,�-dehydroaminokwasami, i tak zostało przyj�te w niniejszej

pracy (Schemat 1).

Schemat 1. Ogólny wzór reszty α,β-dehydroaminokwasu z wyszczególnieniem poło�enia ła�cucha bocznego w pozycji Z i E.Schemat 1. Ogólny wzór reszty α,β-dehydroaminokwasu z wyszczególnieniem poło�enia ła�cucha bocznego w pozycji Z i E.

Hybrydyzacja sp2 atomu w�gla � powoduje, �e �,�-dehydroaminokwas nie posiada

asymetrii charakterystycznej dla nasyconych standardowych aminokwasów. Co wi�cej,

geometria tworzonych wi�za� jest trygonalna: wi�zania s� krótsze, a warto�ci k�tów

walencyjnych wi�ksze w stosunku do tych tworzonych przez atom w�gla o hybrydyzacji sp3.

Analogicznie, hybrydyzacja sp2 atomu w�gla �, i jednocze�nie tworzenie wi�zania

podwójnego z atomem w�gla α, powoduje ograniczenie rotacji ła�cucha bocznego do dwóch

poło�e�, opisywanych izomeri� geometryczn� Z/E. Mo�liwa koplanarno� wi�zania C�=C�

oraz s�siednich wi�za� peptydowych generuje sprz��enie -elektronowe w obr�bie reszty

�,�-dehydroaminokwasu, które mo�e stabilizowa pewne konformacje.[1] Wi�zanie C�=C�

ma zatem istotny wpływ na odmienno� wła�ciwo�ci konformacyjnych �,�-dehydro-

aminokwasów w odniesieniu do standardowych aminokwasów. Tym samym zasadne jest

s�dzi, �e �,�-dehydroaminokwasy mog� mie wpływ na biologiczn� konformacj� zwi�zku,

w którego skład wchodz�.

Nie bez znaczenia dla biologicznej aktywno�ci �,�-dehydroaminokwasów jest

reaktywno� podwójnego wi�zania, które mo�e ulega przede wszystkim addycji Michaela,[2]

izomeryzacji Z/E,[3,4] uwodornieniu,[5-8] czy cykloaddycji.[9]



Wyst�powanie �,�-dehydroaminokwasów w naturze

�,�-Dehydroaminokwasy mo�na spotka zarówno w prostych zwi�zkach,

jak pochodne piperazyny,[10] czy tak zło�onych jak białka.[11,12] Jednak podstawowym

�ródłem �,�-dehydroaminokwasów s� peptydy, zwane dalej dehydropeptydami. Z dost�pnych

artykułów przegl�dowych cało�ciowy obraz wyst�powania �,�-dehydroaminokwasów

w naturze przedstawia jedynie praca Nody i współautorów z 1983 roku.[10] Pozostałe prace

przegl�dowe dotycz� jedynie trzech du�ych rodzin dehydropeptydów: lantybiotyków,[13-15]

tiopeptydów[16,17] oraz mikrocystyn.[18,19]

Po uzyskaniu stopnia doktora nauk chemicznych, w celu sprecyzowania dalszej tematyki

badawczej, przyst�piłem do kompletowania danych literaturowych dotycz�cych

wyst�powania �,�-dehydroaminokwasów w naturze. Efektem jest artykuł przegl�dowy [H1],

chronologicznie najnowszy z jednotematycznego cyklu publikacji, ze wzgl�du na czas

potrzebny do opracowania obszernych danych. Usystematyzowałem w nim aktualn� wiedz�

dotycz�c� biologicznego �ródła pochodzenia dehydropeptydów, ich biologicznej aktywno�ci,

oraz budowy, w tym rodzaju wyst�puj�cego �,�-dehydroaminokwasu. Z zebranych prac

wynika, �e dehydropeptydy s� produkowane zasadniczo przez bakterie, w mniejszym stopniu

przez grzyby. Zostały równie� wyizolowane z organizmów morskich bezkr�gowców

oraz wy�szych ro�lin, jednak w tych przypadkach istniej� przesłanki, aby s�dzi, �e nie s� one

ich pierwotnym �ródłem. Dehydropeptydy wykazuj� zasadniczo działanie przeciwbakteryjne,

ale tak�e przeciwgrzybiczne, przeciwnowotworowe, i fitotoksyczne. Z tego powodu

traktowane s� jako potencjalne prekursory nowych leków. Cz�sto dehydropeptydy wykazuj�

szerokie spektrum aktywno�ci biologicznej. Efektem mojej pracy jest opisanie przeszło 60

odmiennych struktur dehydropeptydów, które cz�sto reprezentuj� mniejsz� lub wi�ksz� grup�

zwi�zków o charakterystycznej budowie. Usystematyzowanie dehydropeptydów według ich

strukturalnego podobie�stwa pozwala na przewidywanie potencjalnej aktywno�ci

biologicznej dla tych zwi�zków z danej grupy, dla których nie przeprowadzono odpowiednich

bada�. Niektóre dehydropeptydy wystepuj� w literaturze pod kilkoma synonimami. Istniej�

równie� takie, które traktowano jako strukturalnie odmienne, a które okazały si� by

homologami. Ogółem zidentyfikowałem 37 reszt �,�-dehydroaminokwasowych ró�ni�cych

si�: konstytucj� ła�cucha bocznego, geometri� Z/E jego poło�enia oraz modyfikacjami

ła�cucha głównego w obr�bie reszty �,�-dehydro-aminokwasów. Warto podkre�li, �e liczba

znalezionych �,�-dehydroaminokwasów znacznie przewy�sza zbiór standardowych

aminokwasów. Kilka przykładów pokazuje, �e obecno� �,�-dehydroaminokwasu ma istotny,



lub nawet decyduj�cy wpływ na aktywno� biologiczn� peptydu.[8,20-22] Co wi�cej, istniej�

przykłady które pokazuj�, �e zmiana jedynie poło�enia ła�cucha bocznego w pozycji Z b�d�

E mo�e decydowa o aktywno�ci biologicznej zwi�zku.[6,7,23] Zatem izomer geometryczny

danego aminokwasu tym bardziej nale�y traktowa jako osobn� jednostk� strukturaln�.

Najcz��ciej wyst�puj�cymi w przyrodzie �,�-dehydroaminokwasami s� dehydroalanina

oraz dehydrobutyryna. Wynika to z faktu, �e powstaj� one w wyniku �-eliminacji

standardowych aminokwasów: seryny, cysteiny oraz treoniny. Dehydroalanina oraz

dehydrobutyryna maj� istotne znaczenie w poznaniu wła�ciwo�ci konformacyjnych

�,�-dehydroaminokwasów. Dehydroalanina jest najprostszym dehydroaminokwasem,

pierwszym w szeregu homologicznym, który jednocze�nie nie wykazuje izomerii

geometrycznej. Dehydrobutyryna jest kolejnym w szeregu homologicznym, a jednocze�nie

pierwszym �,�-dehydroaminokwasem, dla którego mo�liwa jest izomeria Z/E. Izomery

geometryczne �,�-dehydroaminokwasów wystepuj� w naturze, przy czym rysuje si�

przewaga stabilniejszego termodynamiczne izomeru Z.[3,24]

Zebrane dane ujawniaj� trzy główne modyfikacje wyst�puj�cych w naturze

�,�-dehydroaminokwasów: i) metylowane wi�zanie amidowe od strony N-ko�ca, ii) wi�zanie

estrowe w miejsce wi�zania amidowego od strony C-ko�ca, iii) obecno� pier�cienia

heterocyklicznego, głównie oksazolowego, równie� od strony C-ko�ca (Schemat 2).

Okre�lenie wła�ciwo�ci konformacyjnych takich modyfikowanych �,�-dehydroaminokwasów

jest zasadniczym celem przedstawianej pracy.

Schemat 2. Ogólny schemat trzech podstawowych modyfikacji α,β-dehydroaminokwasów.Schemat 2. Ogólny schemat trzech podstawowych modyfikacji α,β-dehydroaminokwasów.

Zainteresowanie tego typu modyfikacjami było naturaln� konsekwencj� wcze�niej

realizowanej tematyki mojej pracy doktorskiej, dotycz�cej metylowania �,�-dehydro-

aminokwasów na wi�zaniu amidowym od strony C-ko�ca. W znacznej mierze miałem te�

opracowan� metodyk� badawcz�.



N-Metylo-�,�-dehydroaminokwasy

W przypadku naturalnych �,�-dehydroaminokwasów metylowanie wi�zania peptydowego

wyst�puje zasadniczo od strony N-ko�ca. Przykładami s�: i) N-metylodehydroalanina,

∆(Me)Ala, która wchodzi w skład mikrocystyn,[18] oraz strukturalnie bliskich sobie

cyklodepsipeptydów: FR900359[25] i YM-254890-3[26], ii) N-metylo-(Z)-dehydrobutyryna,

(Z)-∆(Me)Abu, która tworzy nodularyny,[18] o podobnej strukturze i funkcji do mikrocystyn,

iii) N-metylo-(Z)-dehydrofenyloalanina, (Z)-∆(Me)Phe, która znajduje si� w tentoksynie.[27]

Wła�ciwo�ci konformacyjne N-metylo-�,�-dehydroaminokwasów, ∆(Me)Xaa, nie były

dotychczas opisane.

Jedynym znanym przykładem, w którym naturalny �,�-dehydroaminokwas, (Z)-∆Abu,

jest metylowany na wi�zaniu peptydowym od strony C-ko�ca jest mutremdamid A.[28]

Badania konformacyjne takich �,�-dehydroaminokwasów były przedmiotem wcze�niejszych

opracowa� zespołu opolskiego, i jednocze�nie przedmiotem mojej pracy doktorskiej.

Realizacj� bada� wła�ciwo�ci konformacyjnych N-metylo-�,�-dehydroaminokwasów,

w ramach pracy habilitacyjnej, rozpocz�łem od uzyskania projektu badawczego własnego

N20415731/3572 (2006-10-26; 2008-04-25) „N-Metylo-α,β-dehydroaminokwasy jako

komponenty małych cyklicznych toksyn peptydowych: synteza i studia konformacyjne”.

Do okre�lenia wła�ciwo�ci konformacyjnych N-metylo-�,�-dehydroaminokwasów,

wybrałem ich proste modelowe zwi�zki N-acetylo-N’-metyloamidy, Ac-∆(Me)Xaa-NHMe.

Analizowałem zasadniczo reszty N-metylo-�,�-dehydroaminokwasów wyst�puj�cych

w przyrodzie: ∆(Me)Ala, (Z)-∆(Me)Abu, oraz (Z)-∆(Me)Phe, ale tak�e

(E)-∆(Me)Abu, (E)-∆(Me)Phe oraz ∆(Me)Val.

W pierwszej kolejno�ci zastosowałem metody obliczeniowe. Badania te realizowałem

we współpracy z magistrantkami: Agnieszk� Macedowsk�–Capig� (pó�niej doktorantk�),

Katarzyn� Paczkowsk� i Justyn� Grondys, pełni�c rol� opiekuna technicznego ich prac.

Uzyskane wyniki opracowałem w formie dwóch publikacji [H2,H3], w których wykazałem,

�e N-metylo-�,�-dehydroaminokwasy preferuj� konformacje z konfiguracj� cis

metylowanego wi�zania peptydowego od strony N-ko�ca (ϖ0 ~ 0°). Dla ∆(Me)Ala,

(Z)-∆(Me)Abu, (E)-∆(Me)Abu, ∆(Me)Val, oraz (Z)-∆(Me)Phe, najbardziej stabiln�

konformacj� jest cis C7eq o k�tach torsyjnych φ i ψ wynosz�cych odpowiednio –105° i 8°

(Schemat 3).



Schemat 3. Ogólny schemat konformacji cis C7eq N-metylo-α,β-dehydroaminokwasów.Schemat 3. Ogólny schemat konformacji cis C7eq N-metylo-α,β-dehydroaminokwasów.

Konformacja cis C7eq jest preferowana nie tylko w przypadku izolowanych molekuł

(in vacuo), lecz tak�e w �rodowisku o ró�nej polarno�ci, które symulowano stosuj�c

w obliczeniach otoczenie chloroformu lub wody. Geometria tej konformacji zasadniczo

nie zale�y tak�e od typu badanego ła�cucha bocznego. Wyj�tkiem jest izomer E N-metylo-

�,�-dehydrofenyloalaniny, (E)-∆(Me)Phe, który wykazuje nieco inne wła�ciwo�ci, preferuj�c

konformacj� cis αD (φ,ψ = 119°, 126°).

Równie ciekawym wynikiem jest przewidywana wi�ksza swoboda konformacyjna

w przypadku przyj�cia konfiguracji trans N-metylowanego wi�zania amidowego od strony

N-ko�ca. Obszary konformacji z konfiguracj� trans s� wi�ksze, z czego wynika,

�e stosunkowo niewielki nakład energii powoduje wi�ksze zmiany w geometrii konformacji

(warto�ciach k�tów φ i ψ). Reszta N-metylo-�,�-dehydroaminokwasu mo�e by zatem

stosunkowo gi�tkim elementem strukturalnym.

W celu potwierdzenia przedstawionych wyników metodami eksperymentalnymi,

zsyntezowałem modelowe diamidy N-metylo-�,�-dehydroaminokwasów,

Ac-∆(Me)Xaa-NHMe, z ich analogów niemetylowanych, Ac-∆Xaa-NHMe, które z kolei

otrzymano metodami stosowanymi w zespole opolskim.[29] Wi�zanie amidowe od strony

N-ko�ca metylowano selektywnie adaptuj�c metod� opisan� przez Rich’a i Tam’a.[30]

Natomiast izomer geometryczny E dehydrofenyloalaniny uzyskano z izomeru Z w procesie

fotoizomeryzacji, adaptuj�c metod� opisan� dla izotentoksyny.[23] Prac� t� wykonałem razem

z doktorantk� Agnieszk� Macedowsk�–Capig�, która była wykonawc� kierowanego przeze

mnie projektu badawczego.

W celu zbadania konformacji zsyntezowanych zwi�zków przyjmowanych w kryształach,

nawi�załem współprac� z prof. Jackiem Zaleskim i dr hab. Krzysztofem Ejsmontem,

a w dalszym etapie z dr hab. Ann� Kozioł oraz prof. Tadeuszem Lisem. Rentgenowska

analiza strukturalna wykazała, �e wszystkie badane zwi�zki przyjmuj� w krysztale

konformacje z wi�zaniem peptydowym od strony N-ko�ca w konfiguracji cis.

Dla pochodnych ∆(Me)Ala, (Z)-∆(Me)Abu, oraz (Z)-∆(Me)Phe, jest to konformacja cis C7eq,



natomiast w przypadku (E)-∆(Me)Phe jest to konformacja cis αD. Nale�y podkre�li du��

korelacj� wyników uzyskanych za pomoc� rentgenowskiej analizy strukturalnej z wynikami

uzyskanymi metodami obliczeniowymi. Molekuły realizuj� konformacj� o geometrii

zbli�onej do tej przewidywanej metodami teoretycznymi, i jednocze�nie przewidywan� jako

najbardziej stabiln�. W przypadku reszty (E)-∆(Me)Phe widoczna jest znowu jej pewna

odmienno�.

Badania wła�ciwo�ci konformacyjnych w roztworze przeprowadziłem wykorzystuj�c

metody NMR oraz FT-IR. Na widmach NMR w roztworze CDCl3 oraz DMSO-d6 widoczne

jest zjawisko zdublowania pasm, �wiadcz�ce o wyst�powaniu wi�zania amidowego od strony

N-ko�ca w dwóch konfiguracjach: cis i trans. Przypisanie sygnałów do odpowiednich

konfiguracji wykonałem za pomoc� eksperymentu NOE, opieraj�c si� na odległo�ci grup

metylowych wi�zania amidowego od strony N-ko�ca (acetylowej oraz na atomie azotu) do

atomów wodoru ła�cucha bocznego w pozycji Z. Odległo� ta jest zale�na od przyjmowanej

konfiguracji. Analiza potwierdziła przewag� wyst�powania konfiguracji cis.

Podobne rezultaty uzyskano z analizy widm FT-IR. Na tym etapie bada�

współpracowałem z dr hab. Małgorzat� Brod�. Analizuj�c pasma amid I w regionie 1700-

1600 cm–1, w �rodowisku chloroformu oraz acetonitrylu, wyodr�bniono jego trzy podstawowe

składowe: 1680-1670, 1671-1667 oraz 1663-1659 cm–1. Porównanie do wcze�niej zbadanych

analogów,[31,32] niemetylowanych dehydroaminokwasów, Ac-∆Xaa-NHMe pokazało,

�e składowa pasma 1680-1670 cm–1 pochodzi od wi�zania amidowego

od strony C-ko�ca. Zatem pozostałe dwie składowe pochodz� od wi�zania amidowego

od strony N-ko�ca. Obni�enie cz�sto�ci tych składowych jest typowe dla amidu

trzeciorz�dowego, co potwierdzono przez porównanie do wcze�niej badanych przez nasz

zespół analogów z metylowanym wi�zaniem od strony C-ko�ca,

Ac-∆Xaa-NHMe2.[33] Przypisanie składowej pasma 1663-1659 cm–1 do konfiguracji cis

oparto na danych uzyskanych dla (E)-∆(Me)Phe z widma FT-IR w acetonitrylu, w którym

tylko te pasmo jest obecne w badanym zakresie, oraz widmie NOE w DMSO, w którym

widoczna jest tylko konfiguracja cis. DMSO oraz acetonitryl wykazuj� podobne stałe

dielektryczne i momenty dipolowe, tym samym uznałem, �e (E)-∆(Me)Phe b�dzie

przyjmowa w nich podobne konformacje. Przedstawione powy�ej wyniki eksperymentalne

zebrałem w dwóch pracach [H4,H5].

Równowaga cis-trans wi�zania amidowego jest zale�na od wielu czynników.[3] Wiadomo,

�e zarówno zawada steryczna, jak i nienasycony charakter podstawnika wpływa na obni�enie



bariery rotacji wi�zania amidowego, i tym samym zwi�ksza populacj� konfiguracji cis.[33-36]

Oba te czynniki wyst�puj� w przypadku N-metylo-�,�-dehydroaminokwasów. Wydaje si�

jednak, �e efekt steryczny odgrywa decyduj�c� rol� (Schemat 3). Atom w�gla �

dehydroaminokwasu posiada hybrydyzacj� sp2, co skutkuje krótszymi wi�zaniami,

jednocze�nie planarn� geometri� jego podstawników. Z tego powodu wprowadzenie grupy

metylowej w miejsce atomu wodoru powoduje wi�ksze zatłoczenie steryczne ani�eli

w przypadku analogicznych nasyconych aminokwasów. Aby zmniejszy te zatłoczenie

steryczne korzystniej jest umie�ci obie grupy alkilowe naprzeciwlegle, czyli w konfiguracji

cis wi�zania amidowego. Z kolei nienasycony podstawnik (C�=C�) jest ustawiony w taki

sposób, �e płaszczyzny wi�zania amidowego od strony N-ko�ca oraz wi�zania podwójnego

znajduj� si� prostopadle do siebie. Jednocze�nie umo�liwia to komplanarno� wi�zania

podwójnego oraz wi�zania amidowego od strony C-ko�ca, co daje dodatkow� sił�

stabilizuj�c� w postaci sprz��enia -elektronowego. Taka geometria molekuły jest

realizowana wła�nie w konformacji cis C7eq. Podstawnik w ła�cuchu bocznym w pozycji Z

znajduje si� nad wi�zaniem amidowym od strony N-ko�ca i nie zaburza tego układu. Dlatego

konformacja cis C7eq jest przyjmowana zarówno przez reszty dehydroalaniny,

jak i Z-dehydrobutyryny, czy Z-dehydrofenyloalaniny. Natomiast w przypadku E-dehydro-

fenyloalaniny, grupa fenylowa ła�cucha bocznego znajduje si� nad wi�zaniem amidowym od

strony C-ko�ca. Nie zaburza to wprawdzie układu przestrzennego od strony N-ko�ca, st�d

ci�gle tendencja do przyjmowania konfiguracji cis, natomiast utrudnia ona realizacj�

sprz��enia -elektronowego od strony C-ko�ca, co wymusza przyj�cie nieco innej

konformacji, cis �D.

Zjawisko przyjmowania konfiguracji cis przez wi�zanie amidowe od strony N-ko�ca N-

metylo-�,�-dehydroaminokwasów jest znane w naturze. Wyst�puje w cyklotetrapeptydzie

tentoksynie[5,37] oraz w cyklopentapeptydzie nodularynie.[38-40] Natomiast w wi�kszych

peptydach, jak cykloheptapeptydowych mikrocystynach[41-43] czy FR900359[25] metylowane

wi�zanie amidowe wyst�puje w konfiguracji trans. Nie było zatem wiadome, czy tendencja

do przyjmowania konfiguracji cis jest swoist� własno�ci� N-metylo-�,�-

dehydroaminokwasów, czy jest rezultatem wymogów strukturalnych małych cyklicznych

zwi�zków. Przedstawione wyniki bada� potwierdzaj�, �e N-metylo-�,�-dehydroaminokwasy

maj� zdecydowan� tendencj� do przyjmowania konfiguracji cis N-metylowanego wi�zania

amidowego, bez wzgl�du na rodzaj �rodowiska oraz typ aminokwasu. Zaznacza si� równie�

pewna odmienno� preferencji konformacyjnych (E)-∆(Me)Phe, co mo�e tłumaczy dlaczego

semi-syntetyczna izotentoksyna nie wykazuje biologicznej funkcji takiej jak tentoksyna.[23]



N-Metylo-�-aminokwasy

W celu potwierdzenia unikalnych wła�ciwo�ci konformacyjnych N-metylo-�,�-

dehydroaminokwasów, postanowiłem okre�li równie� wła�ciwo�ci konformacyjne ich

analogów nasyconych, N-metylo-�-aminokwasów. Obliczenia oraz syntez�, prowadziłem

razem z doktorantk� Agnieszk� Macedowsk�-Capig� oraz magistrantk� Monik� Gajewsk�,

w ramach opieki technicznej nad ich pracami.

Poza celem porównawczym, badania wła�ciwo�ci konformacyjnych

metylowanych aminokwasów stanowi� pewn� odr�bn� cało�, które uj�łem w osobnej

publikacji [H6]. Zgodno� wcze�niej omawianych wyników uzyskanych metodami

obliczeniowymi oraz za pomoc� rentgenowskiej analizy strukturalnej nasun�ł pomysł

opracowania map konformacyjnych modelowych zwi�zków z jednoczesn� analiz� dystrybucji

konformacji przyjmowanych przez metylowane reszty aminokwasowe w krysztale,

korzystaj�c z bazy krystalograficznej CSD.[44] W ten sposób mogłem zweryfikowa

stosowane metody obliczeniowe, i jednocze�nie, uzyska w miar� cało�ciowy obraz

preferencji konformacyjnych metylowanych aminokwasów (wył�czaj�c prolin� i glicyn�).

Poszerzyłem równie� zakres bada� o reszty aminokwasowe z metylowanym wi�zaniem

peptydowym nie tylko od strony N-ko�ca, lecz równie� od strony C-ko�ca, oraz zarówno

N-, jak i C-ko�ca. Takie reszty aminokwasowe wyst�puj� w naturalnych peptydach,

w których wiele wi�za� amidowych jest metylowanych, przykładem jest cyklosporyna.

Z otrzymanych rezultatów wynika, �e wprowadzenie grupy metylowej do wi�zania

peptydowego od strony N-ko�ca lub C-ko�ca, powoduje ograniczenie swobody

konformacyjnej, co jest zgodne z dotychczasowym stanem wiedzy.[45] Jednak

w przeprowadzonych badaniach wykazano to zarówno przez zmniejszenie ogólnej liczby

konformacji lub konformacji o niskiej energii, jak równie� poprzez porównanie dost�pnej

powierzchni map konformacyjnych w granicach danej warto�ci energii potencjalnej.

Wykazano równie�, �e metylowanie obu wi�za� amidowych zwi�ksza swobod�

konformacyjn� w obr�bie tak zmodyfikowanej reszty aminokwasowej,

co stanowi nowo� i nie było do tej pory publikowane.

Wykonana metodami teoretycznymi w ramach pracy [H6] analiza konformacyjna

Ac-L-(Me)Ala-NHMe pokazuje, �e w przeciwie�stwie do N-metylo-�,�-dehydro-

aminokwasów, podstawow� konformacj� jest C7eq, ale z konfiguracj� trans wi�zania

amidowego od strony N-ko�ca. Jednak z symulowanego wzrostu polarno�ci �rodowiska

wynika, �e ró�nice w energii wzgl�dnej pomi�dzy konformacjami C7eq z konfiguracj� trans



oraz cis s� małe. Zatem wzrost polarno�ci otoczenia powinien przesuwa równowag�

cis-trans na korzy� cis – odwrotnie ni� w przypadku N-metylo-�,�-dehydroaminokwasów.

W celu dalszego potwierdzenia wła�ciwo�ci konformacyjnych N-metylo-�-aminokwasów

metodami eksperymentalnymi, zsyntezowałem modelowy zwi�zek Ac-L-(Me)Ala-NHMe

bazuj�c na metodzie opisanej przez Aurelio i współpracowników.[46] Podobnie jak

w przypadku N-metylo-�,�-dehydroaminokwasów, w widma NMR wykonanych w roztworze

CDCl3 oraz DMSO-d6 widoczne jest zjawisko zdublowania pasm �wiadcz�ce

o wyst�powaniu dwóch form: cis i trans. Przypisanie sygnałów do odpowiednich konfiguracji

wykonałem stosuj�c eksperyment NOE, opieraj�c si� na fakcie, �e w zale�no�ci

od konfiguracji, ró�ny jest dystans grup metylowych wi�zania amidowego od strony N-ko�ca

(acetylowej oraz na atomie azotu) w stosunku do atomu wodoru α ła�cucha głównego.

Eksperyment pokazuje, �e przewa�a konfiguracja trans, w przeciwie�stwie do N-metylo-�,�-

dehydroaminokwasów. Natomiast wzrost polarno�ci �rodowiska powoduje wzrost udziału

formy cis. Zatem uzyskany wynik jest zgodny z przewidywanym metodami teoretycznymi.

Podobne rezultaty uzyskano na podstawie widm FT-IR poprzez analiz� składowych pasma

amid I. W tym przypadku, przypisanie pasm odpowiedniej konfiguracji oparto na analizie

cz�sto�ci wyliczonych metodami teoretycznymi, z których wynikało, �e pasmo AI(C=O) ma

wy�sze cz�sto�ci dla wi�zania amidowego w konfiguracji trans ni� cis. Powy�sze wyniki

opracowałem jako element publikacji [H5], pokazuj�c ró�nice pomi�dzy wła�ciwo�ciami

konformacyjnymi N-metylo-�,�-dehydro-aminokwasów i N-metylo-�-aminokwasów.

Rentgenowsk� analiz� strukturaln� kryształów zsyntezowanych modelowych zwi�zków,

Ac-L-(Me)Ala-NHMe oraz Ac-DL-(Me)Ala-NHMe uj�łem razem z Ac-∆(Me)Ala-NHMe

w osobnej pracy [H4]. Badania wykazały, �e przyjmowana jest konfiguracja cis

trzeciorz�dowego wi�zania amidowego. Jednak analiza konformacji reszt N-metylo-α-

aminokwasów dost�pnych w bazie krystalograficznej CSD pokazuje znaczn� przewag�

wyst�powania konfiguracji trans. Tym niemniej, udział konfiguracji cis jest wyra�nie

widoczny, w przeciwie�stwie do niemetylowanych wi�za� peptydowych [H6].

Podsumowuj�c, na podstawie uzyskanych wyników bada� wykazałem, �e trzeciorz�dowe

wi�zanie amidowe N-metylo-α-aminokwasów ma tendencj� do wyst�powania w konfiguracji

cis, jednak nie w takim stopniu jak w przypadku N-metylo-�,�-dehydroaminokwasów.



�,ββββ-Dehydroaminokwasy

Badania wła�ciwo�ci konformacyjnych N-metylo-�,�-dehydroaminokwasów, a tak�e

planowanych dalszych modyfikacji strukturalnych uwidoczniły braki w ogólnym obrazie

preferencji konformacyjnych samych �,�-dehydroaminokwasów. W szczególno�ci dotyczyło

to dehydrobutyryny, najcz��ciej wyst�puj�cego w przyrodzie �,�-dehydroaminokwasu,

ale tak�e dehydrowaliny, czy nawet najcz��ciej badanej i publikowanej dehydrofenyloalaniny.

Nie bez znaczenia był post�p, jaki dokonał si� w dziedzinie technologii komputerowej

w ci�gu ostatniej dekady. Umo�liwił on analiz� wła�ciwo�ci konformacyjnych za pomoc�

metod obliczeniowych z uwzgl�dnieniem otoczenia, jakie uprzednio nie były osi�galne.

W zwi�zku z tym postanowiłem podj� badania modelowych N’-metyloamidów

N-acetylo-�,�-dehydroaminokwasów, Ac-∆Xaa-NHMe (∆Xaa = (Z)-∆Abu, (E)-∆Abu,

(Z)-∆Phe, (E)-∆Phe, ∆Val). Analiz� wła�ciwo�ci konformacyjnych oparto na metodach

obliczeniowych, a jednocze�nie syntezie i rentgenowskiej analizie strukturalnej kryształów

zsyntezowanych modelowych zwi�zków, wł�czaj�c analiz� konformacji analogicznych

struktur dost�pnych w literaturze. Obliczenia i syntez� modelowych zwi�zków, Ac-(Z)-∆Abu-

NHMe oraz Ac-∆Val-NHMe, wykonała pod moim nadzorem doktorantka Justyna Grondys.

Pomiary rentgenowskiej analizy strukturalnej kryształów wykonał prof. Tadeusz Lis. W celu

ich opracowania nawi�załem dodatkowo współprac� z dr hab. Maciejem Bujakiem.

Otrzymane efekty badan zebrałem w publikacji [H7]. W przypadku pochodnych

dehydrofenyloalaniny, zbie�no� z tematem bada� dr hab. Małgorzaty Brody i jej doktorantki

Anety Buczek doprowadziła do wspólnej publikacji [H8]. W tej pracy zasadniczo wykonałem

syntez� Ac-(E)-∆Phe-NHMe, oraz zanalizowałem konformacje w krysztale.

Do zrozumienia własno�ci konformacyjnych �,�-dehydroaminokwasów konieczny jest

krótki opis pierwszej w szeregu homologicznym dehydroalaniny, do� dobrze zbadanej ju�

wcze�niej, metodami teoretycznymi[1,31] oraz eksperymentalnymi.[31,47-50] Dehydroalanina

wykazuje siln� tendencj� do przyjmowania w pełni rozci�gni�tej konformacji C5

(�, ~ –180°, +180°), niezale�nie od badanego �rodowiska. Mo�na to uzasadni stabilizacj�

osi�gan� dzi�ki istnieniu wewn�trzcz�steczkowych wi�za� wodorowych, N–H···O

oraz słabszego C–H···O, a tak�e wyst�powania sprz��enia -elektronowego obejmuj�cego

wi�zanie podwójne oraz jednocze�nie oba wi�zania amidowe (Schemat 4). Krótki ła�cuch

boczny nie stanowi przeszkody sterycznej, jednocze�nie jego charakter umo�liwia

wyst�powanie wy�ej wymienionych sił.



Schemat 4. Ogólny schemat konformacji C5 α,β-dehydroalaniny.Schemat 4. Ogólny schemat konformacji C5 α,β-dehydroalaniny.

Z przedło�onych prac [H7, H8] wyłania si� generalny wniosek, �e w przypadku

�,�-dehydroaminokwasów z wi�kszym ła�cuchem bocznym od dehydroalaniny,

o wła�ciwo�ciach konformacyjnych decyduje w pierwszej kolejno�ci nie tyle jego charakter

co jego poło�enie w przestrzeni, w pozycji Z lub E. Izomery geometryczne E,

dehydrobutyryny oraz dehydrofenyloalaniny, wykazuj� wła�ciwo�ci zbli�one do

dehydroalaniny – maj� tendencj� do przyjmowania konformacji C5. Jednak dla nich, ró�nica

w relatywnej energii konformacji C5 w stosunku do pozostałych konformacji jest mniejsza

ni� w przypadku dehydroalaniny. Zawada steryczna nakładana przez ła�cuch boczny

w poło�eniu E powoduje odkształcenie geometrii konformacji C5 i tym samym osłabienie

wyst�puj�cych w niej sił stabilizuj�cych. Jest to widoczne w krysztale otrzymanej

Ac-(E)-∆Phe-NHMe [H7]. Dlatego, jak pokazuj� zarówno obliczenia, jak i sk�pe dane

krystalograficzne, w bardziej polarnym otoczeniu łatwo przyjmowane s� te� pozostałe

konformacje. Mała liczba danych eksperymentalnych wynika zasadniczo z mniejszej

stabilno�ci izomerów E, w szczególno�ci dehydrobutyryny, która wykazuje znaczn� tendencj�

izomeryzacji do bardziej stabilnego izomeru Z.

W przypadku �,�-dehydroaminokwasów z ła�cuchem bocznym w poło�eniu Z,

obserwowana jest jeszcze mniejsza tendencja do przyjmowania konformacji C5. Natomiast

wraz ze wzrostem polarno�ci otoczenia preferowane s� konformacje helikalne: � (�, ~ –70°,

–22°) oraz � (�, ~ –46°, +136°). Wykazano to zarówno metodami teoretycznymi,

jak i analiz� konformacji znajdowanych w krysztale. Ła�cuch boczny w poło�eniu Z

powoduje zawad� steryczn� w wi�kszym stopniu, ani�eli w poło�eniu E. W przypadku

konformacji rozci�gni�tej C5, Z-dehydrobutyryny, Z-dehydrofenyloalaniny oraz waliny, jest

to widoczne w warto�ciach k�ta torsyjnego �, który w stosunku do wzorcowej

dehydroalaniny odkształca si� o około 50-60°. Taka zmiana geometrii konformacji C5

znacz�co osłabia wewn�trzcz�steczkowe wi�zanie wodorowe N–H···O oraz uniemo�liwia

realizacj� sprz��enia -elektronowego w obr�bie N-ko�ca molekuły, przez co energia



konformacji wzrasta. Z tego powodu, dla izomerów Z �,�-dehydroaminokwasów

charakterystyczna jest mała ró�nica w energii wzgl�dnej pomi�dzy konformacjami.

Drugi wniosek z przedło�onych prac [H7,H8] wynika z porównania wła�ciwo�ci

konformacyjnych �,�-dehydroaminokwasów oraz standardowej alaniny. Okazuje si�,

�e �,�-dehydroaminokwasy posiadaj� generalnie wi�ksz� liczb� konformacji, w tym

konformacji o niskiej energii. Uwzgl�dni tutaj nale�y fakt, �e �,�-dehydroaminokwasy

nie wykazuj� asymetrii charakterystycznej dla standardowych aminokwasów. Zatem ka�da

omawiana konformacja posiada swój enancjomeryczny odpowiednik, posiadaj�cy tak� sam�

energi�, lecz o przeciwnych znakach k�tów torsyjnych. Na przykład, nie mo�na mówi

o konformacji helikalnej �R oraz �L, o ró�nej energii, jak w przypadku standardowych

aminokwasów. �,�-Dehydroaminokwasy posiadaj� konformacj� � oraz –�, o przeciwnych

znakach k�tów torsyjnych, ale o tej samej energii. Konformacje �,�-dehydroaminokwasów s�

niejako zdublowane.

Przeprowadzone badania pozwoliły na doprecyzowanie ogólnego obrazu

wła�ciwo�ci konformacyjnych �,�-dehydroaminokwasów. Dehydroalanina, najprostszy

dehydroaminokwas, ze wzgl�du na oddziaływania realizowane w obr�bie reszty, znacznie

ogranicza konformacje ła�cucha głównego. Pozostałe �,�-dehydroaminokwasy,

jak dehydrobutyryna czy dehydrofenyloalanina, maj� ograniczon� rotacj� ła�cucha bocznego.

Nie nakłada on jednak a� tak znacznych ogranicze� na konformacje ła�cucha głównego.

Nie mo�na zatem s�dzi, �e generalnie �,�-dehydroaminokwasy usztywniaj� konformacj�

peptydu. Tym niemniej wła�ciwo�ci konformacyjne �,�-dehydroaminokwasów s�

w wi�kszo�ci przypadków dobrze sprecyzowane, w tym znaczeniu, �e liczba oraz rodzaj

konformacji nie ul�gaj� zasadniczej zmianie pod wpływem otoczenia. Otoczenie, jego

polarno�, ma natomiast wpływ na relatywn� energi� konformacji. St�d mo�na powiedzie,

�e �,�-dehydroaminokwasy charakteryzuj� si� pewn� stało�ci� konformacyjn�. Dodatkowo,

ograniczenie poło�enia ła�cucha bocznego do dwóch poło�e�, Z lub E, powoduje, �e ka�dy

z izomerów geometrycznych b�dzie miał inne wła�ciwo�ci konformacyjne.

Przedstawione wyniki, mog� słu�y wyja�nieniu aktywno�ci biologicznej naturalnych

dehydropeptydów zawieraj�cych reszty N-metylo-�,�-dehydroaminokwasów. Przykładowo,

reszta N-metylodehydroalaniny pełni istotn� rol� w toksyczno�ci mikrocystyny. Wi�zanie

podwójne pomi�dzy atomami w�gla � i � reaguje z tiolow� grup� cysteiny fosfatazy 1

w addycji Michaela, wi��c kowalencyjne toksyn� z enzymem.[2] Dawka LD50 dla

microcystyny-LR wynosi 32.5 µg/kg (mysz).[51] Jednak�e dawka dla jej analogu



[∆Ala7]microcystyny-LR, zawieraj�cej niemetylowan� dehydroalanin�, jest zdecydowanie

wi�ksza i wynosi 250 µg/kg.[20] To pokazuje, w jak istotny sposób metylowanie

�,�-dehydroaminokwasu wpływa na biologiczn� aktywno� peptydu. Dehydroalanina ma

zasadniczo odmienne wła�ciwo�ci konformacyjne od N-metylodehydroalaniny.

Dehydroalanina, przez wyra�n� tendencj� do konformacji C5, jest elementem usztywniaj�cym

i ograniczaj�cym konformacj� peptydu. N-Metylodehydroalanina posiada zdolno� do

przyjmowania konfiguracji cis metylowanego wi�zania amidowego, a przy jego konfiguracji

trans wykazuje znaczn� swobod� w przyjmowaniu konformacji. Jest raczej gi�tkim

elementem strukturalnym. Zatem cykloheptapeptydowej mikrocystynie o wiele łatwiej b�dzie

dopasowa si� do centrum aktywnego enzymu maj�c w swojej strukturze

N-metylodehydroalanin�.

Estry �,�-dehydroaminokwasów

Kolejn� modyfikacj� �,�-dehydroaminokwasów wyst�puj�cych w naturze jest zast�pienie

wi�zania amidowego od strony C-ko�ca wi�zaniem estrowym. Takie poł�czenie elementów

strukturalnych wyst�puje w fomalidzie,[6] tumescenamidach,[52,53] ostreogrycynie,[54]

cyrmeninach,[55,56] BE-22179,[57] czy dityromycynie.[58]

Analogicznie do poprzednich prac, zaplanowałem badania modelowych zwi�zków, estrów

metylowych N-acetylo-�,�-dehydroaminokwasów, Ac-∆Xaa-OMe (∆Xaa = ∆Ala,

(Z)-∆Abu, (E)-∆Abu, ∆Val). Za wyj�tkiem dehydrowaliny, estry tych

�,�-dehydroaminokwasów wyst�puj� w naturze. Zastosowano metody obliczeniowe,

a zwi�zki zsyntezowano i poddano analizie spektralnej metod� FT-IR. Obliczenia i syntez�

modelowych zwi�zków, pod moim nadzorem i współudziale, wykonała doktorantka Justyna

Grondys. Analiz� FT-R wykonałem we współpracy z dr hab. Małgorzat� Brod�.

Z uzyskanych rezultatów wynika, �e wyró�niaj�c� si� cech� badanych estrów

�,�-dehydroaminokwasów jest konformacja �2 o warto�ciach k�tów �, ~ –180°, 0°

dla dehydroalaniny i E-dehydrobutyryny, oraz �, ~ –120°, 0° dla dehydrowaliny

i Z-dehydrobutyryny (Schemat 5). Obliczenia pokazuj�, �e dla estru dehydroalaniny jest to

konformacja druga w szeregu energetycznym, bez wzgl�du na symulowan� polarno�

otoczenia. Natomiast dla estru dehydrowaliny jest konformacj� o najni�szej energii

dla izolowanej molekuły lub w słabo polarnym �rodowisku. Estry dehydrobutyryny, zarówno

izomer E, jak i Z, wykazuj� po�rednie własno�ci konformacyjne, z tym, �e izomer E



ma własno�ci bardziej podobne do estru dehydroalaniny, natomiast izomer Z bardziej

przypomina ester dehydrowaliny.

Schemat 5. Ogólny schemat konformacji β2 estrów α,β-dehydroaminokwasów.Schemat 5. Ogólny schemat konformacji β2 estrów α,β-dehydroaminokwasów.

Wzgl�dnie niska energia konformacji �2 wynika z wyst�powania wewn�trz-

cz�steczkowego wi�zania wodorowego N–H···O, w którym akceptorem jest alkoksylowy

atom tlenu wi�zania estrowego. Potwierdzenie znaleziono w widmach FT-IR badanych

zwi�zków wykonanych w tetrachlorku w�gla oraz chloroformie. Poło�enie pasm �s(N-H)

w zakresie 3409-3455 cm–1 wskazuje na istnienie monomerów z wewn�trzcz�steczkowym

wi�zaniem wodorowym N–H···O. Poza konformacj� C5, której mo�na przypisa pasmo

�s(N-H) w zakresie 3409-3418 cm–1, widoczne jest pasmo w zakresie 3430-3455 cm–1, które

mo�na przypisa konformacji posiadaj�cej słabsze wi�zanie wodorowe, konformacji �2.

Relatywna intensywno� pasm zmienia si� na korzy� konformacji �2 wraz ze wzrostem

polarno�ci rozpuszczalnika. Co wi�cej, pasmo od konformacji �2 jest najintensywniejsze dla

estru dehydrowaliny, a najmniej dla estru dehydroalaniny. Poło�enia pasm �s(N-H)

potwierdzaj� ró�nic� pomi�dzy izomerami E i Z-dehydrobutyryny, oraz ich podobie�stwo

odpowiednio do dehydroalaniny i dehydrowaliny. Dla dehydrowaliny

oraz Z-dehydrobutyryny, pasmo dla konformacji �2 wyst�puje w zakresie 3430-3440 cm–1.

Natomiast dla dehydroalaniny oraz E-dehydrobutyryny wyst�puje zakresie 3445-3455 cm–1.

Uzyskane wyniki z analizy widm FT-IR dobrze koreluj� z wynikami uzyskanymi metodami

teoretycznymi. Przedstawione rezultaty bada� zamie�ciłem w publikacji [H9].

W dalszych badaniach kontynuowałem analiz� wła�ciwo�ci konformacyjnych estrów

�,�-dehydroaminokwasów w bardziej polarnym �rodowisku, we współpracy z dr hab.

Maciejem Bujakiem, korzystaj�c z dost�pnych w literaturze konformacji w krysztale oraz

rentgenowskiej analizy strukturalnej zsyntezowanych zwi�zków wspartych obliczeniami.

Z uzyskanych danych wynika, �e dehydroalanina z wi�zaniem estrowym od strony C-ko�ca

utrzymuje tendencj� do przyjmowania konformacji C5, jest tak w przypadku otrzymanego



Ac-∆Ala-OMe. Tym niemniej znane s� z literatury przykłady, w których ester dehydroalaniny

przyjmuje w krysztale konformacj� �2, czego nie spotykano dla analogów amidowych.

W literaturze nie było danych dotycz�cych estrów dehydrobutyryny i dehydrowaliny. Tym

niemniej, je�eli we�mie si� pod uwag� estry �,�-dehydroaminokwasów, bez wzgl�du na typ

podstawnika w ła�cuchu bocznym, a jedynie jego obecno� i rodzaj izomeru geometrycznego,

mo�na zauwa�y pewne tendencje. Jedyny znany dot�d ester �,�-dehydroaminokwasu z grup�

nitrylow� w poło�eniu E przyjmuje w stanie stałym konformacj� C5. Zatem analogicznie

do przewidywanej dla dehydroalaniny oraz E-dehydrobutyryny. W przypadku ła�cucha

bocznego w poło�eniu Z lub w obu poło�eniach, Z i E, widoczna jest tendencja

do przyjmowania konformacji � lub � (lub ich lustrzanych odpowiedników). Jest to podobne

do ich amidowych analogów. Aby dostrzec ró�nice, za pomoc� rentgenowskiej analizy

strukturalnej okre�lono konformacj� estru metylowego dehydrowaliny, Ac-∆Val-OMe,

a tak�e estru metylowego N-benzyloksykarbonylo-(Z)-dehydrobutyryny, Cbz-(Z)-∆Abu-OMe,

oraz jego analogu N’-metyloamidu N-benzyloksykarbonylo-(Z)-dehydrobutyryny, Cbz-(Z)-

∆Abu-NHMe. Badania wykazały, �e zarówno otrzymany ester Z-dehydrobutyryny, jak i ester

dehydrowaliny przyjmuj� w krysztale konformacj� �. Jednak otrzymany amid

Z-dehydrobutyryny przyjmuje konformacj� �, podobnie jak inne analogi znane z literatury.

Analiza sił stabilizuj�cych te konformacje, zarówno wewn�trz- jak i mi�dzy-

cz�steczkowych pokazuje pewne ró�nice wynikaj�ce z obecno�ci wi�zania estrowego lub

amidowego. W przypadku estrów �,�-dehydroaminokwasów, konformacja � jest

stabilizowana przez wewn�trzcz�steczkowe wi�zanie wodorowe C–H···O, gdzie akceptorem

jest alkoksylowy atom tlenu grupy estrowej. W przypadku konformacji � amidów

�,�-dehydroaminokwasów, to wi�zanie nie wyst�puje. Przeciwnie, pojawia si� odpychanie

pomi�dzy atomami wodoru ła�cucha bocznego, a wi�zania amidowego od strony C-ko�ca.

Natomiast konformacja � amidów �,�-dehydroaminokwasów jest stabilizowana dodatkowo

przez wewn�trzcz�steczkowe wi�zanie wodorowe N–H···N, które nie wyst�puje

w analogicznej konformacji dla estrów.

Podsumowuj�c, w polarnym �rodowisku, estry �,�-dehydroaminokwasów

z podstawnikiem Z lub podstawnikami Z i E, b�d� miały tendencj� do przyjmowania

konformacji �, podczas gdy amidy �,�-dehydroaminokwasów b�d� miały tendencj�

do przyjmowania konformacji �. Efekt ten jest silniejszy dla reszty Z-dehydrobutyryny

ni� dla dehydrowaliny. Metody obliczeniowe pokazuj� jednak, �e wzgl�dne ró�nice energii



pomi�dzy konformacjami � i � s� stosunkowo małe. Zatem istotne znaczenie b�dzie mie

budowa zwi�zku. Przedstawione wyniki zebrałem w publikacji [H10].

Na podstawie uzyskanaych rezultatów bada� wła�ciwo�ci konformacyjnych estrów

�,�-dehydroaminokwasów mo�na wyja�ni ró�nice w biologicznej aktywno�ci fomalidu oraz

izofomalidu, cyklopentadepsipeptydów zawieraj�cych reszty estru dehydrobutyryny,

odpowiednio izomeru E i Z. Fomalid jest selektywn� fitotoksyn� produkowan� przez grzyb

Leptosphaeria maculans, patogenem ro�lin Braasicas, m.in. rzepaku, powoduj�cy czarn�

naro�l na łodygach (ang. blackleg) tzw. szelestnic�. Izofomalid, jego geometryczny izomer,

nie wykazuje toksyczno�ci, chocia� ró�nica wynika jedynie z poło�enia (E lub Z) grupy

metylowej ła�cucha bocznego dehydroaminokwasu. Jak wynika z przedstawionych bada�,

izomery geometryczne estru dehydrobutyryny posiadaj� inne tendencje w przyjmowaniu

konformacji, a nawet analogiczne konformacje ró�ni� si� nieco geometri�, wła�nie ze

wzgl�du na zawad� steryczn� grupy metylowej ła�cucha bocznego w odpowiednim

poło�eniu. Mo�na zatem przyj�, �e odmienne preferencje konformacyjne izomerów

geometrycznych maj� wpływ na konformacj� małego cyklicznego peptydu, a w konsekwencji

na jego biologiczn� aktywno�.

Estry �-aminokwasów

W celu potwierdzenia specyficznych wła�ciwo�ci estrów �,�-dehydroaminokwasów,

podj�łem metodami teoretycznymi badania wła�ciwo�ci konformacyjnych analogu

nasyconego, estru metylowego N-metyloalaniny, Ac-L-Ala-OMe, równie� w odniesieniu do

modelowego zwi�zku standardowej alaniny, Ac-L-Ala-NHMe. Zanalizowałem tak�e dost�pne

w bazach krystalograficznych konformacje reszt standardowych aminokwasów oraz estrów

standardowych aminokwasów (za wyj�tkiem glicyny i proliny). Badania te wykonałem przy

pomocy magistrantki Anny Janicki. Wyniki opracowałem w formie publikacji [H11]. Po raz

kolejny widoczna jest zgodno� obu metod, poniewa� dystrybucja konformacji znajdowanych

w krysztale pokrywa si� z wyliczonymi minimami powierzchni energii potencjalnych map

konformacyjnych. Warto równie� zauwa�y, �e liczba konformacji przyjmowanych

w krysztale odpowiada relatywnej energii danej konformacji. Wykazałem, �e estry

aminokwasów preferuj� konformacj� � (�, ~ –78°, +158°), C5 (�, ~ –138°, +165°),

oraz �R (�, ~ –88°, –18°). Zatem maj� one wła�ciwo�ci konformacyjne zbli�one

do standardowych aminokwasów, natomiast ró�ni� si� od estrów �,�-dehydroaminokwasów.



Poza celem porównawczym, przedstawione studia stanowiły cz�� szerszych bada�

wła�ciwo�ci konformacyjnych reszt aminokwasów, a tak�e �-hydroksykwasów, które

wyst�puj� w depsipeptydach. Analizowałem konformacje reszt z wi�zaniem estrowym

od strony C-ko�ca, N-ko�ca, jak równie� z wi�zaniem estrowym i jednocze�nie,

metylowanym wi�zaniem peptydowym, zarówno od strony N-ko�ca, jak i od strony C-ko�ca.

Wykazałem, �e reszty z wi�zaniem estrowym od strony N-ko�ca maj� znacz�c� tendencj�

do przyjmowania konformacji �’ (�, ~ –147°, –5°), stabilizowanej przez nietypowe

wewn�trzcz�steczkowe wi�zanie wodorowe N–H···O, w którym grupa N-H pochodzi

od wi�zania amidowego od strony C-ko�ca, a akceptorem jest alkoksylowy atom tlenu grupy

estrowej od strony N-ko�ca. Z kolei N-metyloaminokwasy z grup� estrow� od strony C-ko�ca

relatywnie łatwo przyjmuj� konformacj� �L (�, ~ –52°, +40°). Natomiast reszta z grup�

estrow� od strony N-ko�ca i metylowan�, trzeciorz�dow� grup� amidow� od strony C-ko�ca

preferuje konformacj� � (�, ~ –70°, +153°). Takie elementy strukturalne wyst�puj� w wielu

naturalnych depsipeptydach, w�ród których zdarzaj� si� i takie, które w ogóle nie posiadaj�

typowego drugorz�dowego wi�zania amidowego, lecz jedynie wi�zania estrowe

oraz metylowane wi�zania amidowe.[59]

Oksazolo-�,�-dehydroaminokwasy

Trzecim znacz�cym typem modyfikacji naturalnych �,�-dehydroaminokwasów jest

wyst�powanie pier�cienia oksazolowego w miejsce wi�zania amidowego od strony C-ko�ca.

Takie poł�czenie elementów strukturalnych wyst�puje w makrocyklicznych tiopeptydach

o własno�ciach antybiotycznych: genintiocynie,[60] berninamycynach,[61] sulfomycynach,[62]

promonducynie,[63] tiotypinie,[64] A10255,[65-67] tioaksamycynie,[68] radamycynie,[69]

TP-1161,[70] czy ostatnio poznanych mecherchamycynie[71,72] oraz uruktapepstatynie.[73]

Najcz��ciej w przyrodzie wyst�puj� oksazolo-dehydroalanina oraz oksazolo-(Z)-

dehydrobutyryna, a z aminokwasów nasyconych oxazolo-L-alanina. Wła�nie te aminokwasy

wybrałem do bada� konformacyjnych. Jako metody badawcze zastosowano obliczenia

teoretyczne modelowych zwi�zków poł�czone z badaniami w roztworze z u�yciem technik

spektralnych (NMR, FT-IR) oraz rentgenowskiej analizy strukturalnej. Obliczenia i syntez�

wykonałem przy współudziale doktorantki Moniki Sta�, w której pracy pełni� rol� promotora

pomocniczego. Analiz� widm FT-IR wykonano we współpracy z dr hab. Małgorzat� Brod�,

natomiast rentgenowsk� analiz� strukturaln� we współpracy z prof. Tadeuszem Lisem

oraz dr hab. Maciejem Bujakiem. Wyniki zebrałem w publikacji [H12].



Rezultaty otrzymane metodami teoretycznymi pokazuj�, �e oksazolo-�,�-

dehydroaminokwasy wykazuj� tendencj� do przyjmowania konformacji �2 (Schemat 6).

Schemat 6. Ogólny schemat konformacji β2 oksazolo-α,β-dehydroaminokwasów.Schemat 6. Ogólny schemat konformacji β2 oksazolo-α,β-dehydroaminokwasów.

W porównaniu do estrów dehydroaminokwasów, które równie� przyjmowały konformacj�

�2, tendencja oksazolo-�,�-dehydroaminokwasów jest znacznie silniejsza. Dla oksazolo-

dehydroalaniny, konformacja �2 (�, ~ –180°, 0°), jest konformacj� o najni�szej energii,

bez wzgl�du na rodzaj badanego �rodowiska. W przypadku oksazolo-(Z)-dehydrobutyryny,

konformacja �2 (�, ~ –120°, 0°), jest równie� konformacj� o najni�szej energii, z tym

�e o nieco innej geometrii, co jest zwi�zane z zawad� steryczn� wprowadzan� przez

podstawnik ła�cucha bocznego w pozycji Z. W przypadku oksazolo-L-alaniny tendencja

do konformacji �2 (�, ~ –150°, –10°) jest utrzymywana w słabo polarnym �rodowisku,

natomiast bardziej polarne otoczenie sprzyja konformacji � (�, ~ –61°, +140°).

Rezultaty te potwierdzono metodami eksperymentalnymi. Poło�enia pasm �s(N-H)

w widmach FT-IR wykonanych w tetrachlorku w�gla oraz chloroformie w zakresie 3406-

3412 cm–1, wskazuj� na obecno� konformacji stabilizowanych przez wewn�trzcz�steczkowe

wi�zanie wodorowe. Z oblicze� wynikało, �e mog� to by dwie konformacje:

C5 z wewn�trzcz�steczkowym wi�zaniem N–H···O, w którym akceptorem jest atom tlenu

pier�cienia oksazolowego lub �2 z wewn�trzcz�steczkowym wi�zaniem N–H···N, w którym

akceptorem jest oksazolowy atom azotu. Rozstrzygni�cie znalazłem na podstawie widm NMR

NOE w CDCl3 oraz DMSO-d6. Wykorzystałem w tym celu zale�n� od przyjmowanej

konformacji ró�nic� w odległo�ci pomi�dzy atomem wodoru przy pier�cieniu oksazolowym

od atomu wodoru przy atomie w�gla β w pozycji E ła�cucha bocznego

(dla dehydroaminokwasów) lub atomu wodoru α (dla pochodnej alaniny), a tak�e od atomu

wodoru grupy amidowej od strony N-ko�ca [H12 materiały pomocnicze]. W szczególno�ci

dystans ten jest inny dla konformacji C5 i �2, które ró�ni� si� zasadniczo ustawieniem

pier�cienia oksazolowego, o pół obrotu k�ta torsyjnego . Dla oksazolo-dehydroalaniny

widoczna jest jedynie blisko� atomów wodoru przy pier�cieniu oksazolowym oraz (E)Cβ-H,



zarówno w słabo polarnym chloroformie, jak i bardziej polarnym dimetylosulfotlenku.

Oznacza to, �e przyjmowana jest wył�cznie konformacja �2. Podobne wyniki uzyskano

w przypadku oksazolo-(Z)-dehydrobutyryny w słabo polarnym �rodowisku chloroformu.

W przypadku bardziej polarnego DMSO, blisko� sygnałów na widmie NMR nie pozwala na

stwierdzenie czy jest to wył�cznie konformacja �2. Poszerzenie pasm �s(N-H) w widmach

FT-IR wskazuje jednak na obecno� innych konformacji. Zatem oksazolo-(Z)-

dehydrobutyryna b�dzie wykazywa słabsz� tendencj� do przyjmowania konformacji �2

ani�eli oksazolo-dehydroalanina.

W przypadku oksazolo-L-alaniny blisko� atomów wodoru � oraz pier�cienia

oksazolowego w �rodowisku chloroformu równie� wskazuje na konformacj� �2. Natomiast

w bardziej polarnym DMSO, widoczny jest tak�e sygnał od wodoru amidowego, co �wiadczy

o obecno�ci innych konformacji. Poło�enie pasma �s(N-H) w widmach FT-IR wskazuje

na relatywnie słabsze wi�zanie wodorowe ni� w przypadku dehydroaminokwasów.

Rentgenowska analiza strukturalna konformacji w krysztale wykonana dla dwóch

badanych zwi�zków, pochodnej oksazolo-(Z)-dehydrobutyryny oraz oksazolo-DL-alaniny,

pokazuje, �e przyjmuj� one odpowiednio konformacj� � (�, = –62,47(18)°, 160,07(14)°)

oraz �’ (�, = –143,41(17)°, –128,9(2)°). Konformacje te zostały przewidziane metodami

teoretycznymi.

Na podstawie zebranych wyników mo�na s�dzi, �e tendencja do przyjmowania

konformacji �2 maleje wraz ze wzrostem polarno�ci otoczenia. Zale�y jednak od rodzaju

reszty aminokwasowej. Silniejsz� tendencj� przejawiaj� oksazolo-�,�-dehydroaminokwasy,

szczególnie oksazolo-dehydroalanina. Natomiast o wiele słabsz� wykazuje jej nasycony

analog. Analiza konformacyjna pochodnych alaniny pokazuje, �e konformacja �2 wyst�puje

dla standardowych aminokwasów, i jest stabilizowana przez wewn�trz-cz�steczkowe

wi�zanie N–H···N.[74] Ma jednak znacz�co wy�sz� energi� i nie wyst�puje

w bardziej zło�onych zwi�zkach.[75] Analogicznie jest w przypadku �,�-dehydro-

aminokwasów [H7]. Dla estrów �,�-dehydroaminokwasów, jak wspomniano wcze�niej, jest

konformacj� o niskiej energii, ale nie w takim stopniu jak dla oksazolo-aminokwasów.

Przyczyn� przyjmowania przez oksazolo-�,�-dehydroaminokwasy konformacji �2,

a nie konformacji C5, jest charakter akceptora wewn�trzcz�steczkowego wi�zania

wodorowego N–H···O oraz N–H···N, który pełni� heteroatomy pier�cienia oksazolowego.

Dane literaturowe wskazuj�, �e atom tlenu pier�cienia oksazolowego jest słabszym

akceptorem wi�zania wodorowego ani�eli atom azotu.[76-79] St�d te� konformacja �2

z wewn�trzcz�steczkowym wi�zaniem wodorowym N–H···N jest silniej stabilizowana ani�eli



konformacja C5 z wi�zaniem N–H···O. Dlatego w niepolarnym lub słabo polarnych

�rodowisku jest to konformacja o najni�szej energii. Wzrost polarno�ci otoczenia sprzyja

uzyskiwaniu stabilizacji przez silniejsze oddziaływania mi�dzycz�steczkowe, które anga�uj�

te same grupy funkcyjne, co oddziaływania wewn�trzcz�steczkowe. Dlatego w krysztale

przyjmowane s� inne konformacje ni� �2. Jednak oksazolo-�,�-dehydroaminokwasy ci�gle

maj� wi�ksz� tendencj� do przyjmowania konformacji �2. Ma to zwi�zek z mo�liwym

sprz��eniem -elektronowym obejmuj�cym wi�zanie podwójne, pier�cie� oksazolowy,

a w przypadku dehydroalaniny, tak�e grup� amidow� od strony N-ko�ca. Nie bez znaczenia

jest równie� mo�liwo� tworzenia wi�za� wodorowych C�–H···O z udziałem atomów wodoru

grupy metylidenowej ła�cucha bocznego. Współistnienie tak wielu sił stabilizuj�cych

konformacj� �2 oksazolo-dehydroalaniny wyja�niałoby jej utrzymywanie, nawet w polarnym

otoczeniu, poniewa� zysk energetyczny wynikaj�cy z oddziaływa� wewn�trzcz�steczkowych

przekracza ten z potencjalnych oddziaływania mi�dzycz�steczkowych.

Potwierdzeniem tendencji oksazolo-�,�-dehydroaminokwasów do konformacji �2 s� dane

z literatury. Oksazolo-dehydroalanina w mercherchamycynie przyjmuje k�ty torsyjne

(�, = 179,18°, –0,34°), co odpowiada konformacji –�2.[71] Równie� oksazolo-(Z)-

dehydrobutyryna w urukthapelstatynie A przyjmuje k�ty torsyjne (�, = 111,08°, –7,73°),

co odpowiada konformacji –�2.[73] Tak�e w przypadku nasyconych oksazolo-aminokwasów

przyjmowana jest konformacja �2/–�2.[80-85] Nale�y jednak�e zauwa�y, �e s� to zwi�zki

cykliczne, zatem na przyjmowanie takiej konformacji mog� mie wpływ ograniczenia

steryczne.

Perspektywy

W przedło�onym cyklu jednotematycznych prac zbadano jedynie najcz��ciej wyst�puj�ce

modyfikacje dehydropeptydów w obr�bie ła�cucha głównego z udziałem �,�-dehydro-

aminokwasów. Do zbadania pozostaj� jeszcze rzadziej wyst�puj�ce inne modyfikacje,

na przykład obecno� pier�cienia tiazolowego czy tiazolinowego od strony C-ko�ca. Wst�pne

badania zostały przedstawione w formie wyst�pie� konferencyjnych (zał�cznik 6). W naturze

mo�na znale� równie� kombinacje przedstawionych modyfikacji strukturalnych:

�,�-dehydroaminokwasy z metylowanym wi�zaniem amidowym od strony N-ko�ca oraz

grup� estrow� lub tioestrow� od strony C-ko�ca [H1]. Nale�y przypuszcza, �e tak

zmodyfikowane dehydroaminokwasy b�d� wykazywały odmienne wła�ciwo�ci



konformacyjne, chocia�by ze wzgl�du na ograniczon� zdolno� do tworzenia wi�za�

wodorowych, co mo�e jednak te� stanowi spore utrudnienie w ich badaniu.

Kolejnym kierunkiem bada� jest okre�lenie wpływu polarnej grupy funkcyjnej

w ła�cuchu bocznym na wła�ciwo�ci konformacyjne �,�-dehydroaminokwasów.

Dotychczasowa wiedza obejmuje zasadniczo przede wszystkim dehydrofenyloalanin�,

rzadziej dehydroalanin�, dehydrobutyryn�, czy dehydrowalin�. Tymczasem w przyrodzie

istniej� �,�-dehydroaminokwasy o innych, czasem znacznie rozbudowanych ła�cuchach

bocznych [H1]. Wst�pne badania prowadzone w ramach prac magisterskich, których jestem

promotorem, pokazuj�, �e bardzo istotny mo�e by wpływ grup funkcyjnych ła�cucha

bocznego. Przykładowo, grupa N–H w przy atomie w�gla β w ureido-dehydroalaninie

całkowicie zmienia jej preferencje konformacyjne w stosunku do obecnie badanych

�,�-dehydroaminokwasów, generuj�c nietypowe konformacje, trudno dost�pne dla

standardowych aminokwasów.[86] Obiecuj�ce rezultaty uzyskano badaj�c wła�ciwo�ci

konformacyjne dehydrohistydyny, w której sam obrót pier�cienia imidazolowego w ła�cuchu

bocznym mo�e w istotny sposób wpływa na konformacje ła�cucha głównego.[87]

Z przedstawionych bada� wynika, �e modyfikacje �,�-dehydroaminokwasów generuj�

specyficzne wła�ciwo�ci konformacyjne. Takie elementy strukturalne mog� zatem by

stosowane jako element projektowanych peptydów, w których dan� własno� konformacyjn�

uwa�ałoby si� za po��dan�. Jednym z kierunków planowanych bada� jest wł�czenie

badanych elementów strukturalnych w ła�cuch peptydowy. Stosowane dotychczas modelowe

zwi�zki były proste, chocia� wła�nie ze wzgl�du na swoj� prostot� były odpowiednie

do bada� konformacyjnych. Obecnie trwaj� prace nad pochodnymi oksazolo-�,�-

dehydroaminokwasów z grup� ochronna Fmoc lub Boc od strony N-ko�ca. Poniewa� reszta

dehydroaminokwasu nie sprzyja efektywno�ci reakcji sprz�gania, jak równie� jest wra�liwa

na warunki reakcji (szczególnie dehydroalanina), planowane jest wprowadzenie grupy

selanylowej w ła�cuchu bocznym,[88] a nast�pnie odtworzenie z niej dehydroaminokwasu

w ko�cowym etapie. Obiecuj�ce rezultaty mo�e przynie� synteza oksazolo-�,�-

dehydroaminokwasów poprzez reakcj� Hantzsch’a.[89] Wydaje si�, �e ten sposób b�dzie

szczególni odpowiedni w syntezie oksazolo-dehydrofenyloalaniny, która powinna by

bardziej stabilna w warunkach reakcji, a dodatkowo daje mo�liwo� uzyskania we wzgl�dnie

prosty sposób przez fotoizomeryzacj� izomeru geometrycznego E [H5].

Zasadniczo, w dalszej perspektywie, planowane jest opisanie wła�ciwo�ci

konformacyjnych wszystkich �,�-dehydroaminokwasów wyst�puj�cych w naturze.



Literatura cytowana

[1] Thormann M, Hofmann H-J (1998) J Mol Struc THEOCHEM 431: 79-96. [2] Goldberg J, Huang H-B, Kwon Y-G et al (1995) Nature 376: 745-753. [3] Dugave C, Demange L (2003) Chem Rev 103: 2475-2532. [4] Latajka R, Makowski M, Jewgi�ski M et al. (2006) New J Chem 30: 1009-1018. [5] Rich DH, Bhatnagar PK (1978) J Am Chem Soc 100: 2212–2218. [6] Ward DE, Vazquez A, Pedras MSC (1999) J Org Chem 64: 1657-1666. [7] Bonnard I, Rolland M, Salmon JM et al (2007) J Med Chem 50: 1266-1279. [8] Chakor NS, Dallavalle S, Musso L et al (2012) Tetrahedron Lett 53: 228-231. [9] Humphrey JM, Chamberlin RA (1997) Chem Rev 97: 2243-2266. [10] Noda K, Shimohigashi Y, Izumiya N (1983) The peptides 5: 285-339. [11] Givot IL, Smith TA, Abeles RH (1969) J Biol Chem 244: 6341-6353. [12] Hanson KR, Havir EA (1970) Archiv Biochem Biophysics 141: 1-17. [13] Chatterjee C, Paul M, Xie L, van der Donk WA (2005) Chem Rev 105: 633-683. [14] Bierbaum G, Sahl H-G (2009) Curr Pharm Biotechnol 10: 2-18. [15] Dischinger J, Wiedemann I, Bierbaum G et al (2013) Handbook of Biologically Active Peptides Chapter 19 – Lantibiotics pp 119–128. Elsevier, London. [16] Bagley MC, Dale JW, Merritt EA et al (2003) Chem Rev 105: 685-714. [17] Just-Baringo X, Albericio F, Álvarez M (2014) Mar Drugs 12: 317-351. [18] Łukomska J, Kasprzykowski F, Łankiewicz L, Grzonka Z (2002) Wiad Chem 56: 57-82.

[19] Welker M, von Dohren H (2006) FEMS Microbiol Rev 30: 530–563.

[20] Namikoshi M, Rinehart KL, Sakai R et al (1992) J Org Chem 57: 866-872.

[21] Namikoshi M, Choi BW, Sun F et al (1993) Chem Res Toxic 6: 151-158.

[22] Foulke-Abel J, Agbo H, Zhang H et al (2011) Nat Prod Rep 28: 693-704.

[23] Liebermann B, Ellinder R, Pinet E (1996) Phytochemistry 42: 1537-1540.

[24] Wang W-L, Lu Z-Y, Tao H-W et al (2007) J Nat Prod 70: 1558–1564.

[25] Miyamae A, Fujioka M, Koda S et al (1989) J Chem Soc Perkin Trans 1 5: 873-878.

[26] Taniguchi M, Suzumura K-I, Nagai K et al (2004) Bioorg Med Chem 12: 3125-3133.

[27] Meyer WL, Templeton GE, Grable CI et al (1975) J Am Chem Soc 97: 3802-3809.

[28] Plaza A, Bifulco G, Masullo M et al (2010) J Org Chem 75: 4344-4355.

[29] Smełka L, Rzeszotarska B, Broda MA, Kubica Z (1997) Org Prep Proc Int 29: 696–701.

[30] Rich DH, Tam JP (1977) J Org Chem 42: 3815-3820.

[31] Broda MA, Rzeszotarska B, Smełka L et al (1997) J Pept Res 50: 342-351.

[32] Broda MA, Rzeszotarska B, Smełka L et al (1998) J Pept Res 52: 72-79.

[33] Broda MA, Siodłak D, Rzeszotarska B (2005) J Pept Sci 11: 546-555.

[34] Grindley BT (1982) Tetrahedron Lett 23: 1757–1760.

[35] Pawar DM, Khalil AA, Hooks DR et al (1998) J Am Chem Soc 120: 2108–2112.

[36] Aguirre G, Somanathan R, Hellberg LH et al (2003) Magn Reson Chem 41: 131–134.

[37] Groth G (2002) PNAS 99: 3464–3468.

[38] Kelker MS, Page R, Petit W (2009) J Mol Biol 385: 11–21.

[39] Ragusa MJ, Dancheck B, Critton DA et al (2010) Nat Struct Mol Biol 17: 459–464.

[40] Annila A, Lehtimäki J, Mattila K et al (1996) J Biol Chem 271: 16695–16702.

[41] Bagu JR, Sonnichsen FD, Williams D et al (1995) Nat Struct Biol 2: 114–116.

[42] Cho US, Xu W (2007) Nature 445: 53–57.

[43] Xu Y, Chen Y, Zhang P et al (2008) Mol Cell 31: 873–885.

[44] Allen FH (2002) Acta Cryst B 58: 380.

[45] Möhle K, Hofmann H-J (1998) J Pept Res 51: 19-28.

[46] Aurelio L, Brownlee RTC, Hughes AB (2004) Chem Rev 104: 5823-5846.

[47] Crisma M, Formaggio F, Toniolo C et al (1999) J Am Chem Soc 121: 3272-3278.

[48] Pietrzy�ski G, Rzeszotarska B, Ciszak E et al (1996) Int J Pept Protein Res 48: 347-356.

[49] Palmer DE, Pattaroni C, Nunami K et al (1992) J Am Chem Soc 114: 5634–5642.

[50] Pascard C, Ducruix A, Lunel J et al (1977) J Am Chem Soc 99: 6418–6423.



[51] Schaeffer DJ, Hooser SB, Haschek WM et al (1989) J Environ Pathol Toxicol Oncol 9: 221–238. [52] Motohashi K, Toda T, Sue M et al (2010) J Antibiot 63: 549–552. [53] Kishimoto S, Tsunematsu Y, Nishimura S et al (2012) Tetrahedron 68: 5572–5578. [54] Durant F, Evrard G, Declercq JP et al (1974) Cryst Struc Comm 3: 503–510. [55] Sasse F, Leibold T, Kunze B et al (2003) J Antibiot 56: 827–831. [56] Leibold T, Sasse F, Reichenbach H et al (2004) Eur J Org Chem 2: 431–435. [57] Boger DL, Ichikawa S (2000) J Am Chem Soc 122: 2956–2957. [58] Teshima T, Nishikawa M, Kubota I et al (1988) Tetrahedron Lett 29: 1963–1966. [59] Ballard CE, Yu H, Wang B (2002) Curr Med Chem 11: 1309-1332. [60] Yun B-S, Hidaka T, Furihata K et al (1994) J Antibiot 47: 969–975. [61] Kodani S, Ninomiya A (2013) Asian J Chem 25: 490–492. [62] Vijaya Kumar EKS, Kenia J, Mukhopadhyay T et al (1999) J Nat Prod 62: 1562–1564. [63] Yun BS, Seto H (1995) Biosci Biotechnol Biochem 59: 876–880. [64] Yun B-S, Hidaka T, Furihata K et al (1994) Tetrahedron 50: 11659–11664. [65] Boeck LD, Berry DM, Mertz FP et al (1992) J Antibiot 45: 1222–1230. [66] Debono M, Molloy RM, Occolowitz JL et al (1992) J Org Chem 57: 5200–5208. [67] Favret ME, Paschal JW, Elzey TK et al (1992) J Antibiot 45: 1499–1511. [68] Yun B-S, Hidaka T, Furihata K et al (1994) J Antibiot 47: 1541–1545. [69] Castro Rodríguez J, Holgado GG, Santamaría Sánchez RI et al (2002) J Antibiot 55: 391–395. [70] Engelhardt K, Degnes KF, Kemmler M et al (2010) Appl Environ Microbiol 76: 4969–4976. [71] Kanoh K, Matsuo Y, Adachi K et al (2005) J Antibiot 58: 289–292. [72] Hernández D, Altuna M, Cuevas C et al (2007) J Med Chem 51: 5722–5730. [73] Matsuo Y, Kanoh K, Imagawa H et al (2007) J Antibiot 60: 256–260. [74] Vargas R, Garza J, Hay BP et al (2002) J Phys Chem A 106: 3213-3218. [75] Tsai I-HM, Xu Y, Dannenberg JJ (2009) J Phys Chem B 113; 309-318. [76] Tanzi L, Ramondo F, Guidoni L (2012) J Phys Chem A 116: 10160-10171. [77] McDonald NA, Jorgensen WL (1998) J Phys Chem B 102: 8049-8059. [78] Kaur D, Khanna S (2011) Comput Theor Chem 963: 71-75. [79] Kaur D, Khanna S (2010) J Mol Struct THEOCHEM 949: 14–22. [80] Dong Y, Loong DTJ, Yuen AKL et al (2012) Supramol Chem 24: 508-519. [81] Young PG, Clegg JK, Bhadbhade M et al (2011) Chem Commun 47: 463-465. [82] Haberhauer G, Rominger F (2003) Eur J Org Chem 16: 3209-3218. [83] Todorova AK, Jüttner F, Linden A et al (1995) J Org Chem 60: 7891-7895. [84] You S-L, Kelly JW (2005) Tetrahedron 61: 241-249. [85] Haberhauer G, Drosdow E, Oeser T et al (2008) Tetrahedron 64: 1853-1859. [86] Stochli�ski P. Praca magisterska. Opole, 2013. [87] Kołodziejczyk A. Praca magisterska. Opole, 2014. [88] Okeley NM, Zhu Y, van der Donk WA (2000) Org Lett 2: 3603–3606. [89] Nagaya A, Yamagishi Y, Yonezawa Y et al (2012) Heterocycles 85: 313–331.

5. Omówienie pozostałych osi�gni�� naukowo-badawczych

Pozostałe osi�gni�cie naukowo-badawcze stanowi dziewi� ni�ej wymienionych

publikacji, niewchodz�cych w skład osi�gni�cia naukowego, opublikowanych po uzyskaniu

stopnia doktora nauk chemicznych:

N1. Broda, M. A.; Siodłak, D.; Rzeszotarska, B. Conformational investigation of α,β-dehydropeptides. XV. N-Acetyl-α,β-dehydroamino acid N’,N’-dimethylamides: Conformational properties from infrared and theoretical studies. J. Pept. Sci. 2005, 11, 546–555. DOI: 10.1002/psc.655

N2. Broda, M. A.; Rospenk, M.; Siodłak, D.; Rzeszotarska, B. Association of model peptides and dehydropeptides: N-acetyl-L-alanine- and dehydroalanine N’,N’-dimethylamides. J. Mol.



Struct. 2005, 740, 17–24. DOI: 10.1016/j.molstruc.2004.12.045 N3. Broda, M. A.; Siodłak, D.; Rzeszotarska, B. Conformational investigation of α,β-

dehydropeptides. XIV. N-Acetyl (E)-dehydrophenylalanine N’-methylamide: Conformational properties from infrared and theoretical studies. J. Pept. Sci. 2005, 11, 235–244. DOI: 10.1002/psc.601

N4. Broda, M. A.; Buczek, A.; Siodłak, D.; Rzeszotarska, B. The effect of β-methylation on the conformation of α,β-dehydro-phenylalanine. J. Pept. Sci. 2009, 15, 465–473. DOI: 10.1002/psc.1137

N5. Och�dzan-Siodłak, W.; Dziubek, K.; Siodłak, D. Biphasic ethylene polymerisation using 1-n-alkyl-3-methylimidazolium tetrachloroaluminate ionic liquid as a medium of the Cp2TiCl2

titanocene catalyst. Eur. Polym. J. 2008, 44, 3608–3614. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2008.08.037

N6. Och�dzan-Siodłak, W.; Dziubek, K.; Siodłak, D. Densities and viscosities of imidazolium and pyridinium chloroaluminate ionic liquids. J. Mol. Liq. 2013, 177, 85–93. DOI: 10.1016/j.molliq.2012.10.001

N7. Man, D.; Broda, M. A.; Buczek, A.; Kawecka, A.; Siodłak, D. The influence of selected amino acids on the dynamic properties of the liposome membranes: ESR study. Nukleonika (Inter. J. Nucl. Res.) 2013, 58, 443−446.

N8. Wał�sa, R.; Ptak, T.; Siodłak, D.; Kupka, T.; Broda, M. A. Experimental and theoretical NMR

studies of interaction between phenylalanine derivative and egg yolk lecithin. Magn. Reson. Chem. 2014, 52, 298-305. DOI: 10.1002/mrc.4064

N9. Siodłak, D.;* Building molecular models using screw-on bottle caps. J. Chem. Edu. 2013, 90,

1247–1249. DOI: 10.1021/ed400126p

Publikacje te mo�na podzieli na nast�puj�ce grupy.

Pierwsz� grup� [N1,N2] stanowi� publikacje dotycz�ce bada� konformacji oraz asocjacji

modelowych zwi�zków N’,N’-dimetyloamidów dehydroaminokwasów. S� one kontynuacj�

bada� obj�tych prac� doktorsk�. Oparte były na zwi�zkach, które zsyntezowałem.

Uczestniczyłem równie� w dyskusji wyników.

Druga grupa [N3,N4] to prace z obszaru zainteresowa� badawczych naszego zespołu,

konformacyjnych wła�ciwo�ci dehydroaminokwasów, w którym miałem od wykonania

okre�lone zadania. Zasadniczo polegały one na opracowaniu metodami obliczeniowymi

pewnej cz��ci bada�.

Trzeci� grup� [N5,N6] stanowi� prac� dotycz�ce syntezy chloroglinianowych cieczy

jonowych jako medium katalizatorów do polimeryzacji etylenu. Tematyka tych bada� nale�y

do mojej mał�onki, dr Wioletty Och�dzan-Siodłak. Pracujemy w tej samej jednostce,

Wydziale Chemii UO, jednak w innych zespołach badawczych. Naturalna jest zatem nasza

współpraca w pewnym zakresie. Mój wkład w publikacje polegał na modyfikacji metody

syntezy wybranych cieczy jonowych, o szczególnej czysto�ci, przydatnej m.in. w celu

okre�lenia ich cech fizycznych, jak równie� koncepcji uj�cia ich w osobn� prac�. Ciekaw�

rzecz� było poł�czenie warsztatu stosowanego w syntezie organicznej ze specyfik� pracy

w warunkach bezwodnych i beztlenowych stosowanej w polimeryzacji z udziałem

Autoreferat - Uniwersytet...

Documents

Transcript of Autoreferat - Uniwersytet...