Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-6021
Main Title: Synthese photochromer Aminosäuren und deren Einbau in Peptidstrukturen
Translated Title: Synthesis of photochromic amino acids and their incorporation into peptide structures
Author(s): Kitzig, Sebastian
Advisor(s): Rück-Braun, Karola
Referee(s): Rück-Braun, Karola
Geyer, Armin
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: de
Abstract: Die gesteuerte Untersuchung biochemischer Vorgänge und Zusammenhänge zur Behandlung von diversen Krankheitsbildern ist eines der Ziele der modernen Forschung. Dabei erlaubt die Verwendung von photoschaltbaren Biomolekülen die Veränderung von deren Struktur durch die Bestrahlung mit Licht und entspricht somit einer minimal- bis nichtinvasiven Methode. So können Sekundärstruktur-elemente in Peptiden und Proteinen durch Lichtbestrahlung stabilisiert oder destabilisiert und davon abhängige Prozesse im lebenden Organismus untersucht werden. Die Darstellungsmöglichkeiten von photochromen Biomolekülen sind dabei überschaubar. Ein üblicher Zugang besteht durch die Festphasenpeptidsynthese, die nur limitiert einsetzbar ist und bei der die Photoschaltereinheit als artifizielle Aminosäure vorliegen muss. Deshalb sollten im ersten Teil der vorliegenden Arbeit artifizielle -Aminosäuren auf Basis von Hemithioindigos und 2H-Chromenen synthetisiert werden, wobei die Darstellung einer 2H-Chromen-basierten Aminosäure nur im kleinen Maßstab erfolgreich war. Ein weiterer Zugang zu photoschaltbaren Peptiden besteht in der (auxiliarvermittelten) nativen chemischen Ligation. Sie dient als Basis für den Aufbau photoschaltbarer Peptidstrukturen, die wegen synthesechemischer Einschränkungen der Festphasenpeptidsynthese nur schwer zugänglich wären. Daher wurde im zweiten Teil dieser Arbeit ein Auxiliar synthetisiert und die Ligation von Hemithioindigos mit kleinen PDZ-Liganden entwickelt. Aufgrund der Fähigkeit zur Selbstaggregation und der damit einhergehenden Beschränkung bei der Auswahl geeigneter Modelle wurden -Faltblattstrukturen wie in Haarnadelpeptiden selten untersucht. Zur Lichtsteuerung von Proteinbindungen von PDZ-Domänen wurden deswegen im dritten Teil dieser Arbeit zyklische -Faltblattpeptide synthetisiert und deren Struktur analysiert. Für die Möglichkeit einer gezielten Untersuchung der Aggregation wurde das Peptidhormon Somatostatin aufgebaut, sowie auch ein Derivat, das eine Anbindung auf Siliziumoberflächen ermöglicht. Außerdem wurden photoschaltbare Peptidliganden mit einer Hemithioindigo-Einheit dargestellt und deren Struktur sowie ihre photochromen Eigenschaften untersucht. Dabei konnte eine durch Licht induzierte Änderung der Struktur beobachtet werden.
One of the aims of modern research is the investigation of biochemical processes and their application for the treatment of a wide spectrum of diseases. Using photoswitchable units in biomolecules, their structure can be altered by light irradiation, which constitutes an almost non-invasive method. Following this, secondary structure elements in peptides and proteins can be stabilized or destabilized by light irradiation, and therefore studied in living organisms. There are few methodologies for the synthesis of photochromic biomolecules. A common procedure is the solid phase peptide synthesis, which has its own inherent limitations and furthermore the photoswitchable building block itself needs to be available as an artificial amino acid. Hence, in the first part of this thesis, artificial -amino acids based on 2H-chromenes and hemithioindigos were synthesized, though the synthesis of a 2H-chromene-based amino acid could only be achieved in a small scale reaction. Another way to incorporate photoswitches into peptides is an auxiliary-mediated native chemical ligation. It is used for the assembly of photochromic peptide structures, whose synthesis remains elusive using solid phase peptide synthesis. Therefore, in the second part of this work, an auxiliary was synthesized and a ligation method using small PDZ-ligands and hemithioindigos was developed. Due to their propensity to self-aggregate and the limitations of the model structures, -hairpin-peptides are seldom analysed. In the third part of this thesis cyclic peptides with a -sheet were synthesized and their structure was analysed in order to be able to control the protein binding of their PDZ-motifs by the irradiation with light. The peptide hormone somatostatin was examined: its structure was probed and a derivative for immobilization on silicon-surfaces for a study of its aggregation was synthesized. Furthermore, photoswitchable peptide ligands with a hemithioindigo unit were synthesized and their structure and photochromic properties were investigated. Structural changes triggered by light irradiation were observed.
URI: http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/6513
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-6021
Exam Date: 10-Jul-2017
Issue Date: 2017
Date Available: 17-Jul-2017
DDC Class: DDC::500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie::547 Organische Chemie
Subject(s): Photochrom
Peptid
Ligation
Chromen
Hemithioindigo
photochrome
peptide
chromene
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