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Succinimid-Thioether in der Peptidligation - Methodenentwicklung und Strukturaufklärung
Die regioselektive Reaktion von Maleimiden mit einem Thiol unter Ausbildung eines Succinimid Thioethers ist eine weit verbreitete Methode zur Konjugation von Biomolekülen oder zur Funktionalisierung von Oberflächen. Jedoch kommen hier ausschließlich flexible Linkermoleküle zum Einsatz. In dieser Arb...
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| 1. Verfasser: | |
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| Beteiligte: | |
| Format: | Dissertation |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Philipps-Universität Marburg
2018
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| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | PDF-Volltext |
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| Zusammenfassung: | Die regioselektive Reaktion von Maleimiden mit einem Thiol unter Ausbildung eines Succinimid Thioethers ist eine weit verbreitete Methode zur Konjugation von Biomolekülen oder zur Funktionalisierung von Oberflächen. Jedoch kommen hier ausschließlich flexible Linkermoleküle zum Einsatz. In dieser Arbeit wird die Anwendbarkeit dieser Methode erweitert und Succinimid Thioether erstmals innherhalb des natürlich vorkommenden Peptidrückgratregisters (-NH-Ca-CO-) bezüglich ihres konformationellen Einflusses auf die globale Struktur von Peptiden mit Hilfe der NMR Spektroskopie hin untersucht. Durch die Betrachtung des Succinimid Thioethers als isosteres Strukturmotiv zu Aspartimiden/Aminosuccinimiden, die durch posttranslationale Modifikationen (PTM) innerhalb von Proteinen natürlich vorkommen, wird eine Brücke zwischen der Biokonjugation und der chemischen Ligation von Peptiden und Proteinen geschlagen.Die Erarbeitung von Synthesekonzepten zur Darstellung von Festphasensynthese kompatiblen Maleimid Dipeptidbausteinen sowie unnnatürlichen b-Thioaminosäuren zum Aufbau der isosteren Succinimid Thioether lieferte dabei den Grundstein für Folgeexperimente an Peptiden. Durch die Synthese von makrozyklischen Hexapeptiden, b-hairpins und dem Foldon Miniprotein, die dieses Strukturmotiv beinhalten, konnte ein detaillierter Einblick in die Konformation sowie Parameter, die zur Ausbildung und Stabilislierung einer Sekundärstruktur notwendig sind, erlangt werden. So konnte anhand von konformativ eingeschränkten, zyklischen Hexapeptide die Stereodynamik von Succinimid Thioethern in Abhängigkeit der benachbarten Stereozentren nachgewiesen werden. Durch gezielte Mutation war es möglich diese Epimerisierungsreaktion in ihrer Geschwindigkeit zu steuern und sogar gänzlich zu unterdrücken. Weiterhin galt ein besonderes Interesse der Konformation des Succinimides als Teil eines b-turns. Zur Aufklärung diente dabei der isolierte b-hairpin des Foldons als Modellpeptid. Durch die Ligation zweier Einzelstränge konnten erfolgreich nativ faltende Foldon b-hairpins mit einem Succinimid in der i+2 Position des b-turns synthetisiert werden. Die Analsyse der NMR spektroskopischen Daten zeigte, dass der Succinimid Ring zusammen mit der Thioaminosäure die ungewöhnliche Konformation eines b-turns an der i+1 und i+2 Position innerhalb des b-turns einnimmt. Bemerkenswert ist dabei die gesteigerte Faltungspopulation des b-hairpins im Vergleich zur nativen Sequenz. Untersuchungen innerhalb der Proteinumgebung des Foldons zeigten, dass Succinimid Thioether durch gezielte Hydrolyse als pH abängige Schalter zur Ausbildung einer Quartärstruktur genutzt werden können.
Das hier beschriebene Konzept der isosteren Succinimid Thiother innherhalb des Peptidrückgratregisters ist bis dato in der Literatur nicht bekannt. Daher liefert diese Arbeit einen wichtigen Beitrag zur Eröffnung eines neuen Forschungsfeldes mit vielseitigen Fragestellungen. |
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| Umfang: | 446 Seiten |
| DOI: | 10.17192/z2018.0232 |