Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3656
Main Title: Synthese von Derivaten des antiviralen Peptidantibiotikums Feglymycin und Studien zur Untersuchung des Wirkmechanismus
Translated Title: Synthesis of derivatives of the antiviral peptide antibiotic Feglymycin and studies towards the mode of action
Author(s): Hänchen, Anne
Advisor(s): Süßmuth, Roderich
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Das aus Streptomyces DSM 11171 isolierte lineare 13mer-Peptid Feglymycin reiht sich aufgrund des hohen Anteils an Hydroxyphenylglycinen in der Aminosäuresequenz in die Klasse der Peptidantibiotika mit Vertretern wie Vancomycin oder Ramoplanin A2 ein. Es besitzt außerdem eine nahezu alternierende Anordnung an L- und D-konfigurierten Aminosäuren, sowie eine helikale Sekundärstruktur im Kristall. Feglymycin ist jedoch nicht nur strukturell äußerst interessant, es besitzt auch eine vielseitige biologische Aktivität, denn das Peptid inhibiert sowohl die Replikation von HI-Viren im Zellkulturtest, als auch das Wachstum von S. aureus-Stämmen in vitro. Neueste Experimente zeigten, dass Feglymycin auch die zytoplasmatischen Enzyme MurA und MurC der bakteriellen Zellwandbiosynthese inhibiert. Die Realisierung der ersten Totalsynthese für Feglymycin ebnete schließlich den Weg zur genaueren Untersuchung dieses Peptidwirkstoffes. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Synthese und Charakterisierung von Feglymycin-Derivaten mit dem Ziel einer genaueren Untersuchung der Wirkmechanismen sowie der Identifizierung einer pharmakophoren Region des Peptids. Die Darstellung des Feglymycin-Enantiomers zeigte, dass die biologischen Aktivitäten unabhängig von der absoluten Konfiguration des Moleküls sind. Dies weißt darauf hin, dass Feglymycin wahrscheinlich weder mit einem spezifischen Rezeptor interagiert, noch im aktiven Zentrum eines Enzyms bindet. Ein Alanin-Scan als eine erste Studie zur Struktur-Aktivitäts-Wirkungsbeziehung ergab, dass lediglich die Deletion der aciden Aminosäureseitenkette der C-terminalen Asparaginsäure zu einem leichten Abfall der antiretroviralen Aktivität sowie der Inhibitionswirkung auf die Enzyme MurA und MurC führt. Auch in Bezug auf die antibakterielle Aktivität gegen S. aureus in vitro konnten für die Wachstumshemmung essenzielle Aminosäurebausteine in der Sequenz von Feglymycin identifiziert werden. Erstaunlich war dabei, dass der jeweilige Austausch der 3,5-Dihydroxy-D-phenylglycine gegen D-Alanin relativ gut toleriert wurde. Des Weiteren bestätigten Testierungen von Peptidfragmenten frühere Annahmen, nach denen sich eine mögliche pharmakophore Region des Peptids im N-terminalen Teil des Naturstoffes befindet. Weiterhin scheint die Möglichkeit zur Ausbildung von mehreren Wasserstoffbrückenbindungen durch die C-terminale Aminosäure, sowohl im Naturstoff, als auch bei entsprechenden Peptidfragmenten, wichtig für die biologischen Aktivitäten zu sein. Diese Erkenntnisse stellen wertvolle Bausteine auf dem Weg zur Generierung eines Peptidomimetikums für Feglymycin mit verringerter struktureller Komplexität und verbesserten pharmakologischen Eigenschaften dar. Mit einem fluorgelabelten Peptidderivat konnten erste 19F-Festkörper-NMR-Experimente durchgeführt werden, welche Hinweise auf eine mögliche Wechselwirkung von Feglymycin mit Lipidmembranen liefern sollen. Durch die Annelierung eines weiteren Aromaten an die Aminosäureseitenkette von Phenylalanin wurde ein fluoreszierendes Feglymycin-Analogon erhalten, welches zur Lokalisierung des Peptids direkt an seinem Wirkort verwendet werden könnte. Mit der Synthese der beschriebenen Feglymycin-Derivate wurde gezeigt, dass die hochkonvergente Totalsynthesestrategie für den Naturstoff durch Kondensation von Peptidfragmenten in Lösung für den Aufbau von kleinen, zielgerichteten Substanzbibliotheken ausgezeichnet geeignet ist.
Due to its high amount of hydroxyphenylglycines the 13mer peptide Feglymycin can be assigned to the group of peptide antibiotics together with Vancomycin and Ramoplanin A2. In addition, it contains a nearly alternating sequence of L- and D-amino acids and exhibits a helical crystal structure. But Feglymycin is not only structurally interesting, it shows also miscellaneous biological activities like inhibition of the replication of HIV in cell culture and growth inhibition of S. aureus strains in vitro. Latest experiments also revealed that Feglymycin inhibits the cytoplasmatic enzymes MurA and MurC of the bacterial cell wall biosynthesis. Finally, the realization of the totals synthesis for Feglymycin paved the way for a detailed investigation of this peptide. This work describes the synthesis and characterization of Feglymycin derivatives to further investigate the mode of action of the biological activities as well as to identify a pharmacophoric region of this peptide. The synthesis of the Feglymycin enantiomer showed that the biological activities are independent of the absolute configuration of the molecule. This indicates that Feglymycin probably neither interact with a specific receptor, nor binds in the active center of an enzyme. An alanine scan as a first structure-activity-relationship study showed that only the deletion of the acidic side chain of the C-terminal aspartic acid causes a weak decrease of the antiretrovirale activity and the inhibition effect on the enzymes MurA and MurC. Also regarding the antibacterial activity against S. aureus in vitro essential parts of the amino acid sequence could be indentified. Testing of peptide fragments confirmed the assumption that a possible pharmacophoric region is located in the N-terminal part of this natural product. These results are important steps on the way towards the generation of a peptidomimetic for Feglymycin with reduced structural complexity and improved pharmacological properties. Using a Fluor-labeled peptide derivative first 19F-solid-state-NMR measurements were performed to investigate a potential interaction of Feglymycin with lipide membranes. In addition, a fluorescent peptide analogue was synthesized by annealing a second aromatic ring to the side chain of phenylalanine which could be used to locate the peptide directly at its target side. With the generation of the described Feglymycin derivatives it was shown that the highly convergent strategy for the total synthesis of the natural product through condensation of peptide fragments in solution is exellently suitable to create small, target-oriented peptide libraries.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-30952
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3953
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3656
Exam Date: 15-Apr-2011
Issue Date: 25-Apr-2014
Date Available: 25-Apr-2014
DDC Class: 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Subject(s): Alanin-Scan
Antibiotikum
Feglymycin
Mur-Enzyme
Peptidsynthese
Alanine scan
Antibiotic
Mur enzymes
Peptide synthesis
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/
Appears in Collections:Technische Universität Berlin » Fakultäten & Zentralinstitute » Fakultät 2 Mathematik und Naturwissenschaften » Institut für Chemie » Publications

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
haenchen_anne.pdf13.63 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


Items in DepositOnce are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.