Hochdörffer, Katrin:

Oligomere Aminopyrazole gegen die pathologische Aggregation des Alzheimer-Peptids

Duisburg, Essen (2009), 219 Bl.
Dissertation / Fach: Chemie
Fakultät für Chemie » Organische Chemie
Schrader, Thomas (Doktorvater, Betreuerin)
Haberhauer, Gebhard (GutachterIn)
Dissertation
Abstract:
Zusammenfassung
Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue ß-Faltblattliganden entwickelt, die auf ihre aggregierende bzw. disaggregierende Wirkung bezüglich des in der AD auftretenden A Peptids untersucht wurden. Als Leitstruktur diente dabei das Trimer 21, dessen Synthese optimiert werden konnte. Ausgehend von dieser Komponente wurden erfolgreich mehrere unterschiedlich funktionalisierte Liganden unter bekannten Kupplungsbedingungen synthetisiert. Die Verknüpfung von Peptidsequenzen an das Trimer 21 erfolgte problemlos mit manueller bzw. automatisierter Fmoc-Festphasenpeptidsynthese.

Die synthetisierten Liganden wurden mittels biochemischer und biophysikalischer Methoden wie analytische Ultrazentrifugation, CD-Spektroskopie, Fluoreszenzkorrelationsspektros-kopie, Transmissions-Elektronenmikroskopie und Thioflavin-T Experimenten in vitro auf ihre Wechselwirkung mit dem Aß(1-42) Peptid untersucht.
Die Aß-Aggregation konnte mit dem Liganden Trimer-Säure 36 stärker gehemmt werden als mit dem Liganden Trimer 21. Auffällig war dabei die Bildung vieler kleiner, ß-faltblattreicher Aggregate. Da Trimer-Säure 36 unter den Versuchsbedingungen in ionischer Form vorlag, könnten die erhaltenen Resultate auf die Ausbildung zusätzlicher elektrostatischer Wechselwirkungen zurückzuführen sein. Der ebenfalls ionisch vorliegende Ligand Amino-Trimer 35 zeigte im Thioflavin T-Test ähnliche Ergebnisse. Es ist daher zu erwarten, dass auch hier eine Destabilisierung der ß-Faltblattstruktur erfolgt, was durch weitere Untersuchungen belegt werden muss. Die neuen Liganden mit den an den terminalen Enden auftretenden ionischen Strukturen verringern folglich die Aß-Aggregation.
Die Verknüpfung kurzer Reste mit dem trimeren Pyrazolliganden führte zu den Verbindungen Trimer-Diamin 43, Trimer-GABA 38 und Trimer-GABA-Säure 40. Diese besitzen gegenüber Trimer 21 eine schwächere inhibierende Wirkung auf die Aß-Fibrillogenese. Eine mögliche Ursache für diese Effekte kann die unzureichende Kettenlänge sein, da die kurzkettigen Reste keine zusätzlichen Wechselwirkungen mit den Aminosäuren-Seitenketten des Aß-Peptids eingehen können.
Weiterhin wurde die Struktur durch die Einführung flexibler Linker variiert, was zu den Verbindungen Trimer-TEG 55 und Trimer-TEG-Säure 62 führte. Beide Liganden zeigten den erwünschten Effekt auf die Aß-Aggregation indem sie die Bildung größerer Aggregate verstärkt hemmten. Es ist anzunehmen, dass der polare Linker zwischen beide Peptidstränge „interkaliert“ und im Bereich des ß-Turns dispersive Wechselwirkungen mit den unpolaren Aminosäuren-Seitenketten eingeht.
Einen starken Einfluss auf das Aggregationsverhalten des Aß-Peptids wiesen im Thioflavin T-Test lipophile Verbindungen auf. Durch die Einführung der sperrigen, lipophilen Cyclohexylringe wurden die inhibierenden und disaggregierenden Fähigkeiten dieser Liganden gegenüber dem Trimer 21 deutlich verbessert, da der Komplex durch zusätzliche hydrophobe und dispersive Wechselwirkungen im unpolaren Bereich mit den Aminosäuren Ile (32) und Val (36) stabilisiert wird. Weiterhin konnte beobachtet werden, dass mit zunehmender Entfernung des Cyclohexylrings von den Pyrazoleinheiten die aggregationshemmende Wirkung verstärkt wird.
Die Verknüpfung eines einzelnen Lysins (Trimer-Lysin 45) an das Pyrazolgrundgerüst bewirkte eine Beschleunigung der Aggregation. Es wird angenommen, dass das Lysin einerseits als kosmotrop wirkend die Struktur des A-Peptids stabilisiert und andererseits inter- oder intramolekular eine Salzbrücke bildet, wodurch sich eine weitere Protofibrille nähern könnte.
Dagegen erwies sich die polykationische Verbindung Trimer-KKKKKG 59 (Abbildung 86) bezüglich ihrer inhibierenden Eigenschaften als potenteste Verbindung und war in der Lage zuvor hergestellte Fibrillen wieder aufzulösen. Dieser Ligand 59 bewirkte zudem eine deutliche Konformationsänderung. Eine mögliche Ursache für diesen starken Einfluss ist die Stabilisierung der „Glutamat-Leiter“ über Salzbrücken.