Calix[4]aren-Dimere zur DNA-Erkennung in der großen Furche

Duisburg, Essen (2010), 339 S.
Dissertation / Fach: Chemie
Fakultät für Chemie
Schrader, Thomas (Doktorvater, Betreuerin)
Haberhauer, Gebhard (GutachterIn)
Dissertation
Abstract:
Eine Erkennung von DNA in der großen Furche ist von essentieller Bedeutung für die Entwicklung potenter Wirkstoffe, die in die Genexpression eingreifen können. Da die sequenzspezifische Erkennung in der großen Furche der DNA in der Natur nach keinem erkennbaren Muster verläuft, ist eine sequenzspezifische Erkennung der DNA durch künstliche Rezeptoren ein schwer zu erreichendes Ziel. In der vorliegenden Arbeit wurden neue Calix[4]aren-Dimere als künstliche DNA-Rezeptoren entwickelt, synthetisiert und auf ihre DNA-Affinität untersucht. Dazu wurden Anilincalix[4]aren-Dimere mit aliphatischen Spacereinheiten verschiedener Länge synthetisiert, um den Einfluss der Spacerlänge auf die DNA-Affinität zu überprüfen. Da in der Erkennungshelix von vielen Transkriptionsfaktoren Seitenketten basischer Amino-säuren die Basenpaare in der großen Furche ablesen und erkennen können, wurden desweiteren Dimere synthetisiert, in denen zusätzliche Wasserstoffbrückenbindungen zwischen positiv geladenen Ammoniumgruppen im Spacer und den Nucleinbasen am Grund der großen Furche ausgebildet werden und zu einer Verstärkung des Komplexes beitragen können. Durch die Funktionalisierung der Calix[4]arenhalbschalen am oberen Rand in Form von Guanidiniumgruppen konnte ein sechsfach positiv geladenes Dimer hergestellt werden. Ebenfalls wurden die von den beiden Dimertypen (Anilin- und Guanidiniumcalix[4]aren-Dimere) abgeleiteten monomeren Calix[4]arene auf ihre Bindungseigenschaften mit DNA untersucht und mit den entsprechenden Dimeren zu vergleichen. Neben dem Einbau von Ammoniumgruppen in den Spacer wurde ein Anilincalix[4]aren-Dimer mit einem Tripyrrolspacer dargestellt, welches ebenfalls zusätzliche Wasserstoffbrückenbindungen mit den DNA-Basen eingehen kann. Vorbild für solche Spacer sind die Naturstoffe Netropsin und Distamycin A, die in der kleinen Furche AT-reicher DNA binden. Die synthetisierten Calix[4]aren-Dimere wurden mittels Fluoreszenztitrationen mit fluoresceinmarkierten DNA-Doppelsträngen, Ethidiumbromid- und DAPI-Verdrängungs-Assays, thermischen Denaturierungsstudien (UV-Vis-Schmelzkurven), CD-Spektroskopie, sowie mittels 1H-NMR-Spektroskopie auf ihre DNA-Bindungseigenschaften untersucht. Durch Monte-Carlo Simulationen konnte eine Vorstellung der möglichen Lage der Rezeptoren in der großen Furche der DNA erhalten werden, sowie die möglichen Wasserstoffbrückenkontakte der Dimere mit den DNA-Basen gezeigt werden.

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