Glykopeptidmimetika: Synthesen und Strukturen von glykosylierten Hexa-beta-peptiden

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden neue Oligosaccharidmimetika in Form von glykosylierten Hexa-beta-peptiden synthetisiert. Hierfür werden Glykopeptidbausteine, bestehend aus einem Kohlenhydrat-Anteil (Galactose und Glucose), verbunden einen n-Pentylspacer und der Asparaginsäure verwendet. Anschließend wurden verschiedene alpha- und beta-Aminosäuren über die beta-Carboxylfunktion der Asparaginsäure zu Tripeptiden mit beta-Aminosäurenrückgrat verknüpft . Für die Synthese der Tripeptide wurden zwei verschiedene Synthesewege optimiert. Zum einen wird der Glykopeptidbaustein mit einem aktivierten Monobausteinen der Aminosäuren zu einem Tripeptidbaustein verknüpft. Zum anderen wurde ein Dipeptid aus den Monobausteinen der Aminosäuren synthetisiert und anschließend mit der Asparaginsäure des Glykopeptidbausteins gekuppelt. Auf diese Weise wurden die Dipeptide von beta-Alanin, Asparaginsäure und gemischte Dipeptide mit Asparaginsäure-Aminoisobuttersäure, Asparaginsäure-Aminocyclohexancarbonsäure und Asparaginsäure-Aminocyclopentan-carbonsäure in das Rückgrat eingebunden. Die dargestellten Tripeptide wurden anschließend zu Hexapeptiden nach einem Baukastensystem verbunden. Es konnten die Tripeptide mit endständiger beta-Aminosäuren zu vier verschiedenen Hexapeptiden gekuppelt werden. Hierfür wurden Peptidkupplungsmethoden wie EDCl, Pentafluorphenol, TBTU, HBTU, PyBOP und HATU verwendet. In den Hexapeptiden wurden die Tripeptide mit beta-Alanin-beta-Alanin, Asparaginsäure-Aminocyclohexancarbonsäure und Asparaginsäure-Aminocyclopentancarbonsäure in das Peptidrückgrat eingebaut. Für die Strukturuntersuchung der dargestellten Hexapeptide wurden sie anschließend erst mit Trifluoressigsäure, dann mit Ammoniak in Methanol vollständig entschützt. Das NOE- und CD-Spektrum des Hexapeptids mit dem Einbau von Aminocyclohexancarbonsäure zeigen eine helicale Sekundärstruktur in wässriger Lösung. Das Hexapeptid mit beta-Alanin im Rückgrat deutet auf eine beta-Faltblattstruktur hin. Das Hexapeptid mit Aminocyclo-pentancarbonsäure und ein gemischtes Hexapeptid mit beiden alicyclischen beta-Aminosäuren besitzen eine Random Coil Struktur. Zum Schluss wurden die entschützten Hexapeptide auf Nitrocellulose immobilisiert und mit den Lektinen Con A, PHE-A und GNA einem Lektin-Screening unterzogen. Die helicale Struktur des Hexapeptids mit Aminocyclohexancarbonsäure ergab mit Con A eine Anbindung, ebenso die Hexapeptide mit beta-Alanin und Aminocyclopentancarbonsäure im Rückgrat mit Random Coil Struktur. Dafür hat das gemischte Hexapeptid in allen drei Fällen eine sichtbare Affinität zu Lektinen gezeigt. Die flexible Random Coil Struktur des gemischten Hexapeptid wurde besser angenommen als die starre helicale Struktur des Hexapeptids mit Aminocyclohexancarbonsäure.

In the present work new oligosaccharide mimetics were built by synthesis of glycosylated hexa-beta-peptides. These glykopeptid building blocks, consisting of a carbohydrate unit (galactose and glucose), has been connected with a n-pentyl spacer and finally an aspartic acid unit. Afterwards different alpha and beta amino acids were connected with the beta-carboxylic acid function group of the aspartic acid, forming tripeptides with a beta-amino acid backbone. For the synthesis of tripeptides two different methods were optimized. For one thing the glycopeptid building block was synthesised with activated amino acids in order to build a tripeptide building block. For another, a dipeptide was synthesised first based on single buiding blocks of the amino acid, then coupled with the aspartic acid of the glycopeptid building block. In this manner dipeptides were integrated into the peptide backbone with beta-alanine, aspartic acid as well as mixed dipeptides with aspartic acid-amino , aspartic acid-aminocyclohexanecarboxylic acid and aspartic acid-aminocyclopentanecarboxylic acid. These tripeptides were used in a kind of building block system to build up hexapeptides. The tripeptides with a beta amino acids in the end of the backbone could be coupled to four different hexapeptides. For this synthesis peptide coupling reagents such as EDCl, pentafluorophenol, TBTU, HBTU, PyBOP and HATU were used. The hexapeptides were synthesised with the tripeptides including beta-alanine-beta-alanine, aspartic acid-aminocyclohexanecarboxylic acid and aspartic acid-aminocyclopentanecarboxylic acid into the peptide backbone. For the structural investigation the protecting groups were completely removed from all hexapeptide. First they were treated with trifluoro acetic acid, then with ammonia in methanol. The NOE-spectra and CD spectra of the hexapeptides including aminocyclohexanecarboxylic acid show a helical secondary structure in water. The hexapeptid with beta-alanine in the peptid backbone indicates a beta-folder structure. The hexapeptide with aminocyclopentanecarboxylic acid and the hexapeptide with both beta-amino acids have a random coil structure. Finally the unproctected hexapeptides were immobilised on nitrocellulose and then treated with the lectines Con A, PHE-A and GNA for a lectine-screening. The helicale structure of the hexapeptid with aminocyclohexanecarboxylic acid showed only a visible connection with Con A, so did the hexapeptide with beta-alanine and aminocyclopentanecarboxylic with random coil structure. On the other hand, the hexapeptide with both alicyclischen beta amino acids in the backbone showed a visible connection to all three lectines. Finally the flexible random coil structure of the mixed hexapeptid was accepted better than the helicale structure of the hexapeptids with aminocyclohexanecarboxylic acid.