cayey november 6 2014

28
Antibacterial Agents: Synthesis of Cicadapeptins Professor Felix M. Rivas Rivera November 6, 2014 Cayey P.R.

Upload: ingrid-melendez-nieves

Post on 16-Jul-2015

51 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Cayey november 6 2014

Antibacterial Agents:Synthesis of Cicadapeptins

Professor Felix M. Rivas RiveraNovember 6, 2014

Cayey P.R.

Page 2: Cayey november 6 2014

My Story

Graduated from UPR‐Cayey in 1996How did I get here?

Page 3: Cayey november 6 2014

Education

High School: Maestro Ladi, Vega Alta, Puerto Rico• Participated in Science Competitions

• Took Extra Science and Math Courses

Bachelor of Science in Chemistry: Universidad de Puerto Rico – Cayey• Participated in Undergraduate Research

• Honors College• Undergraduate Thesis

• President of Chemistry Club

Page 4: Cayey november 6 2014

Education (continued)Doctor of Philosophy in Chemistry: University of Buffalo – SUNY

• Synthesis of Organic Molecules for use as Catalysts• Ford Foundation Pre‐Doctoral Fellowship

Post‐Doctoral Studies in Medicinal Chemistry: University of Wisconsin – MilwaukeeSynthesis of Organic Molecules for use as Anti‐Seizure Agents

N

N

Page 5: Cayey november 6 2014

Real World (Education Continued!)

Instructor of Organic Chemistry – Chicago State University 2006

Assistant Professor of Chemistry – Chicago State University 2006

Assistant Professor of Chemistry Tenured – Chicago State University 2012

Associate Professor of Chemistry – Chicago State University 2013

Department of Chemistry, Physics and Engineering Studies

Page 6: Cayey november 6 2014

Research Interests

OCl

Anthocyanin(flavylium ion)

OH

HO

R

R'

Synthesis of Dyes for Dye Sensitized Solar Cells Synthesis of Antibacterial Agents

NH

HN

NH

HN

NH

HN

N

N

O

NH2O

O

O

O

O

O

O

R1

R2

HO

HO

NH2O

1: R1 = CH3, R2 = H Cicadapeptin I2: R1 = H, R2 = CH3 Cicadapeptin II

Synthesis of New Ligands for OrganometallicChemistry Catalyzed Organic Reactions

Page 7: Cayey november 6 2014

Example of Antibacterial Agents

quinolone

tetracycline

penicillin

Erythromycin

Page 8: Cayey november 6 2014

Antibacterial Agents: Synthesis of Cicadapeptins

Abstract• Cicadapeptins are short sequences of seven amino acids isolated 

from the Entomopathogenic Fungus Cordyceps heteropoda. Among the unique amino acids present in Cicadapeptins are two aminoisobutyric acids and two hydroxyproline amino acids. Preliminary studies showed that Cicadapeptins act as good antibacterial agents against Bacillus cereus, B. subtilis, and Escherichia coli. In agar disk/diffusion assays using 100 mg/disk, Cicadapeptins I and II produced clear kill zones against Bacillus cereus (12‐13 mm), B. subtilis (11‐13 mm), and Escherichia coli (16 mm). To further explore their antibacterial properties their synthesis was started using solid‐supported organic synthesis. A polystyrene‐based resin with 2‐chlorotrityl chloride as linker was used. Two fragments of three amino acids each were synthesized. The synthetic approach, experimental procedure and results will be presented.

Page 9: Cayey november 6 2014

Take home messages

Synthesis of antibacterial peptide with unique amino acids 

A career as a researcherand/or professor is possible for 

Page 10: Cayey november 6 2014

Cicadapeptins from Fungus that infects Cicadas

Page 11: Cayey november 6 2014

Cicadapeptins

isolated from fungus on Cicadasshort peptideα‐Helical structureunique amino acidsantibacterial properties

310‐helix side view

310‐helix top view

Page 12: Cayey november 6 2014

Building!

Page 13: Cayey november 6 2014

Synthesis of Cicadapeptins

NH

HN

NH

HN

NH

HN

N

N

O

NH2O

O

O

O

O

O

O

R1

R2

HO

HO

NH2O

H2NHN

NH

H2NNH

HN

N

N

O NH2O

O

O

O

O

O

O

R1

R2

HO

HO

NH2O

OH

OH

Fragment A

Fragment B

Fragment C

Page 14: Cayey november 6 2014

Peptide Bond Formation

HN

OH

Fmoc

O

H2N

ORO

+

HN

ORO

HNFmoc

O

New Bond Made

+ H2O

HOMEWORKHow does this reaction occur?

How does your body performs this reaction a million times?

Page 15: Cayey november 6 2014

Synthesis of Fragment A

HN

O

OH

NH O

OH

HN

OHDIPEA,CH2Cl2

HN

NH

HN

O

O

Fragment A

1

4

HOBt, DIC, DMF

Fmoc

Fmoc

HOBt, DIC, DMF

Fmoc

O

resinFmoc

O

HN

O

Fmoc

O

piperidine H2N

OO

HN

OO

NH O

Fmoc

piperidine

HN

OO

H2NO

O

Page 16: Cayey november 6 2014

Synthesis of Fragment B

NH O

OH

i)

iii)

4, HOBt, DICDMF

5

FmocNH

HN

NH

O

O

O

O

HNO

Fmoc

C(Ph)3

ii) Piperidine (50%)

NH

OH

O

HNO

H2NO

O

HNO

2

C(Ph)3

Fmoc

C(Ph)3

DIPEA,CH2Cl2

i

ii Piperidine (50%)

resin

Fragment B

Page 17: Cayey november 6 2014

Experimental Procedure

Solid Phase Synthesis

• Solid Support• Solvents• Amino Acids• Coupling Reagents• Glassware• Reaction Monitoring• Purification Techniques• Instrumentation for Characterization

Page 18: Cayey november 6 2014

Future Work

H2NHN

NH

HN

NH

HN

NH

O

O

O

O

O

R1

R2

NH2O

Fragment A N

N

O

O

O

Fragment B

i) HOBt, DIC, DMF

+ NH

HN N

HOH

O

O

O

NH2O

Fragment A''(Western Hemisphere)

FmocHN

NH

HN

O

O

R1

R2

Fragment A'(Eastern Hemisphere)

Fmoc

NH

i) HOBt, DIC, DMF

ii) Piperidine (50%)

OH

OO

ii) removal from solid support andremoval of protecting groups (PG)

PG

PG

Cicadapeptins I and II

Page 19: Cayey november 6 2014

Summary and take home messages

Synthesis of antibacterial peptide with unique amino acids 

A career as a researcherand/or professor is possible for 

Page 20: Cayey november 6 2014

Acknowledgements

Department of ChemistryPhysics and Engineering Studies

Undergraduate Students

Zandra Floyd

George Howell

Page 21: Cayey november 6 2014

Alumni from Rivas LabValentin Torres B.S. Biology; Teacher at Chicago Public SchoolsZandra Floyd B.S. Chemistry; MS‐Chemistry IIT; Nuclear ChemistGeorge Howell B.S. Chemistry; Working for CargillSamuel Ntrakwa B.S. Chemistry; MS‐Public Health AustraliaLaurence Quinn B.S. Chemistry; Chemist, Applying to Graduate SchoolsCharity Burgos B.S. Chemistry, Graduate student at Atlanta UniversityChirag Thakar B.S. Biology; Pharm. D. Ohio State Univ., Pharmacist at Ohio, USKiel Wash H.S. Morgan Academy High School, Engineering Major IITRachel Hawkins B.S. Chemistry; Working for CargillIsabel Anaya B.S. Biology; Chicago State University, Senior Class 2015Horace James B.S. Chemistry; Chicago State University, Senior Class 2014Valencia Keys B.S. Psychology; Chicago State University, Senior Class 2015Britice Goins Pre‐Pharm.; Pharmacy School at Chicago State UniversityVeronica Smart B.S. Chemistry; Chicago State University, Senior Class 2016Patrick Adamptey B.S. Chemistry; Chicago State University, Senior Class 2016Alan Toledo B.S. Chemistry; Chicago State University, Senior Class 2015Ylse Benitez B.S. Biology; Chicago State University, Senior Class 2016

Page 22: Cayey november 6 2014

Other StudentsBonnie Gumkoski M.S.; University of Illinois Dietetics ProgramAgnes Kisai Applying to Medical SchoolSitatian Rush M.S.; Rush University, Chicago Pablo Guzman Ph.D.; Emory UniversityTameka Barlett Summer Pre‐Dentistry ProgramTabatha Williams Medical School Wisconsin MadisonLuis Rivera Medical SchoolRuth Osborne University of Illinois at Chicago PREPKatie Stanislowski Pharmacy School Chicago State University

Page 23: Cayey november 6 2014

How to get where I am now?    Answer: A Lot of People Helped Me!

Page 24: Cayey november 6 2014

At Cayey the Academic SideDr. Robert RossMs. Rosita BaezDr. Mirtha TrujilloDr. Luz E. TorresDr. Wilfredo RestoDr. Mercedes RiveraDr. Genaro OrtizDr. Jairo PardoDr. Juan EstevezDr. Edgar LleraDr. Nestor Carballeira (UPR‐RP)Dr.  Alba Reyes (Graduate Student)Dr. Mayra Pagan (Graduate Student)Dr. Carmen UmpierreAll other Professors in the Sciences

UPR‐Cayey Honors Program

Dr. Angel Lopez (student)

How to get where I am now?    Answer: A Lot of People Helped Me!

At Cayey the Non‐Academic SideMBRS Office StaffDr. Glamarie Burgos (student)Students from Chemistry ClubStudents and faculty from BBBUPR‐Cayey Honors Program Staff

Page 25: Cayey november 6 2014

At SUNY Buffalo:Dr. Luis A ColonDr. Steven T. DiverDr. John RichardFord Foundation Pre‐DoctoralDr. Glamarie Burgos (student)Students at Steven T. Diver Lab

At University of Wisconsin:Dr. James CookDr. Luis A. ColonDr. Glamarie BurgosStudents at James Cook Lab

At Chicago State University:Dr. LeRoy Jones Dr. Mel SabellaDr. Luis A. Colon Dr. Mike MimnaughDr. David Kanis Dr. Mark E. DubanDr. Glamarie Burgos    Mr. Ismael ReynaMr. Fernando Diaz Ms. Leticia CarilloDr. Pablo Guzman         Ford Foundation Senior Fellows

I still need HELP!

Page 26: Cayey november 6 2014

It is OK to ask and accept HELP, you will need it!

Take Home MessagePart II

Page 27: Cayey november 6 2014

Questions!Felix M. RivasEmail: [email protected]: 773‐977‐5012

Page 28: Cayey november 6 2014

Chicago