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Titel:Systematische Strukturvariationen oligoaminmodifizierter Peptide, deren Synthese und biologische Anwendung
Autor:Abacilar, Maryna
Weitere Beteiligte: Geyer, Armin (Prof.)
Veröffentlicht:2017
URI:https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2017/0244
DOI: https://doi.org/10.17192/z2017.0244
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2017-02447
DDC:540 Chemie
Titel(trans.):Systematic structural variations of oligoamine modified peptides, their synthesis and biological application
Publikationsdatum:2017-12-14
Lizenz:https://rightsstatements.org/vocab/InC-NC/1.0/

Dokument

Schlagwörter:
syntheti, Synthese isotopenmarkierter langkettiger Polyamine, Synthesis of isotopically labeled long-chain polyamines,c hemoselective silicic acid precipitation, chemoselektive Kieselsäurefällung, Posttranslationale Modifikation der Lysin-Seitenkette, post-translational modification of the lysine side

Zusammenfassung:
Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene synthetisch-strategische Ansätze zur Herstellung komplexer Oligoamine und modifizierter Lysin-Derivate entwickelt. Unabhängig von dem verfolgten Syntheseweg, handelt es sich bei allen geplanten Zielmolekülen um kationische Verbindungen, die zu den wichtigsten Bestandteilen zahlreicher Proteine und anderer stickstoffhaltigen Biomoleküle zählen. Die Einzigartigkeit der zu synthetisierenden Aminoverbindungen liegt gewiss in ihrer strukturellen Vielfalt, welche auch ihrer biologischen Aktivität sowie ihrer erstaunlichen Präsenz zugrunde liegt. Mit den von der Natur inspirierten kationischen Strukturmotiven lassen sich verschiedene, voneinander unabhängige Themen miteinander verknüpfen. So wurden, beispielsweise zur Untersuchung des Faltungsverhaltens des Prion-Proteins Makromoleküle mit definiertem Oligomerisierungsgrad hergestellt. Die kovalente Verknüpfung zweier PrP-Stränge zu einem Dimer erfolgte dabei über ein Amin. Durch eine systematische Veränderung des Ladungsmusters über den Einbau unterschiedlich methylierter Lysin-Bausteine konnten wichtige Rückschlüsse hinsichtlich der Struktur-Affinität-Wirkungsbeziehungen zwischen den synthetischen PrP-Peptiden und natürlich vorkommenden PrP-Autoantikörpern gezogen werden. Basierend auf den Erkenntnissen über die biochemischen Vorgänge der Biomineralisation, wurden in dieser Arbeit außerdem effiziente synthetische Ansätze herausgearbeitet, die einen Zugang zu den natürlich vorkommenden organischen Komponenten mit Silica-präzipitierenden Eigenschaften ermöglichen. Mit Hilfe spezifisch modifizierter Peptide soll eine systematische Untersuchung des Einflusses von Silaffin-Modifikationen auf die Silica-präzipitierende Aktivität und Morphologie des entstehenden Silica-Materials ermöglicht werden. Für Festkörper-NMR-Experimente wurden spezifisch markierte Oligoamine hergestellt. Durch die Untersuchung gebildeter Silica-Nanokomposite mit integrierten isotopenmarkierten Polyaminen lässt sich womöglich eine umfangreiche Analyse über quantitative Struktur-Wirkungs-Beziehungen erhalten. Durch die Experimente mit den synthetischen Polyaminen erhofft man sich weitere wichtige Details hinsichtlich ihrer strukturdirigierenden Rolle bei der Kieselsäurekondensation zu erlangen. Da die meisten der bislang durchgeführten in vitro Experimente zur chemoselektiven Silifizierung stets auf die Analyse des gebildeten SiO2-Präzipitats gerichtet waren, wurden innerhalb dieser Arbeit Bemühungen unternommen, die Dynamik des Silifizierungsvorgangs mittels NMR-Spektroskopie zu untersuchen. Somit sollten die polyaminmodifizierten Prion-Peptide der Grundlagenforschung von Proteinfehlfaltungserkrankungen dienen, während die synthetischen Oligoamine oder Polyamin-basierte Naturstoffe wichtige Einblicke in den Biomineralisationsprozess gewähren sollten.

Summary:
Within the scope of this work, various synthetic-strategic approaches for the production of complex oligoamines and modified lysine derivatives have been developed. Irrespective of the synthetic pathway pursued, all of the planned target molecules are cationic compounds, which are among the most important components of numerous proteins and other nitrogen-containing biomolecules. The uniqueness of the amino compounds to be synthesized is certainly due to their structural diversity, which is also based on their biological activity and their astounding presence. The nature-inspired cationic structural motifs allow you to link different independent topics. For example, macromolecules with a defined degree of oligomerization were prepared for investigating the folding behavior of the prion protein. By systematically altering the charge pattern by the incorporation of differently methylated lysine building blocks, important conclusions could be drawn regarding the structure-affinity-activity relationships between the synthetic PrP peptides and naturally occurring PrP autoantibodies. On the basis of the findings on the biochemical processes of biomineralization, this work also elaborated efficient synthetic approaches which allow access to the naturally occurring organic components with silica-precipitating properties. By means of the synthetic polyamines, further details with the regard to their structure-directing role on the precipitation behavior of silicic acid should be obtained. For solid state NMR experiments, specifically labeled oligoamines were prepared. Since most of the in vitro experiments, carried out so far for chemoselective silification, have always been based on the analysis of the precipitated SiO2, efforts should be made within this work to elucidate the dynamics of the silification process by means of NMR spectroscopy. Therefore, the polyamine-modified prion peptides serve as the basis for the research of protein deficiency diseases, while the synthetic oligoamines or polyamine-based natural products will provide important insights into the biomineralization process.

Bibliographie / References

  1. M. Abacilar, F. Daus, A. Geyer, Chemoselective silicification of synthetic peptides and polyamines, Beilstein J. Nanotechnol., 2015, 6, 103-110.
  2. O. Gräb, M. Abacilar, F. Daus, A. Geyer and C. Steinem, 3D-Membrane Stacks on Supported Membranes Composed of Diatom Lipids Induced by Long-Chain Polyamines, Langmuir, 2016, 32, 10144−10152.


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