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URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2011/8032/


Neuartige Boronsäurekonjugate zur selektiven Kohlenhydraterkennung

Novel boronic acid conjugates for selective carbohydrate recognition

Wienhold, Falk


pdf-Format: Dokument 1.pdf (2.856 KB)

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Boronsäure , Kohlenhydrate , Zucker , Zelloberfläche , Krebs
Freie Schlagwörter (Englisch): boronic acid , carbohydrate , cell surface , recognition , cancer
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Organische Chemie
Fachgebiet: Chemie
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 19.11.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 15.03.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Auf Grund ihres hohen Informationsgehaltes sind Kohlenhydrate an einer breiten Vielzahl hoch selektiver Erkennungsprozesse beteiligt. Besonders Glycokonjugate auf Zelloberflächen spielen eine tragende Rolle für das Immunsystem, die Zell-Zell-Kommunikation, die Zell-Mobilität und die Zellreifung. Aus diesem Grund sind Krebs- oder Pathogen-spezifische Glycotope wertvolle pharmakologische Zielstrukturen, die ein hohes Potential für neue Diagnose- und Therapieansätze besitzen. In der Natur nutzen Kohlenhydrat-bindende Proteine (Lektine) multivalente Interaktionen um Zelloberflächenglycotope selektiv zu erkennen. Im Gegensatz dazu ist die Kohlenhydraterkennung im wässrigen Medium durch kleine synthetische Moleküle bis heute problematisch. Boronsäuren sind in der Lage 1,2- und 1,3-Diole in Wasser kovalent-reversibel zu binden, aber Affinitäten und Selektivitäten waren bislang gering.
In dieser Arbeit konnten neue Syntheserouten zur Herstellung chiraler Boronsäurekonjugate etabliert werden, welche die folgenden Merkmale aufweisen

1. Eine ß-Hydroxygruppe für eine stärkere Kohlenhydratbindung.
2. Ein a-Aminosäurefragment, das die Einführung chiraler Reste ermöglicht.
3. Ein Linker zur Konjugation mit multivalenten Gerüsten, der Festphase oder einem Fluoreszenzfarbstoff

Die synthetisierten Kohlenhydratrezeptoren wurden an multivalente Grundgerüste gekuppelt, um den Bindungsmodus von Lektinen zu imitieren, und in einem Fluoreszenzassay auf ihre Bindungsaktivität hin untersucht.
Kurzfassung auf Englisch: Due to their enormous informational content, carbohydrates are involved in a wide range of highly selective recognition processes. In particular, glycoconjugates on cell surfaces play an essential role in the immune system, in cell communication, mobility and proliferation. As a consequence, glycotopes, which are characteristic for cancer cells or other pathogens are valuable pharmacological targets and potentially useful for diagnostics and therapy. Carbohydrate binding proteins (lectins) use multivalent interactions to selectively recognise glycotopes on cell surfaces. In contrast, carbohydrate sensing in water by small synthetic molecules still remains problematic. Boronic acids are capable of covalently binding to 1,2- and 1,3-diols in water but affinities and selectivities have been low.

In this work novel synthetic pathways were established to build chiral boronic acid conjugates, which display the following features:

1. A ß-Hydroxy group for increased carbohydrate binding activity.
2. An a-amino acid fragment facilitating the introduction of chiral residues.
3. A linker enabling ligation to a multivalent scaffold, the solid phase or a label.

The synthesised carbohydrate receptors were ligated to multivalent scaffolds, mimicing the lectin binding mode and tested in a fluorescence assay for binding activity.