Synthese von Adiponektin

• Antragsteller: Dr. Manuel Johannes
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233156836

Adiponektin ist ein 30 kDa-Protein bestehend aus 244 Aminosäuren, welches hauptsächlich im weißen Fettgewebe gebildet wird und in hoher Konzentration im Blutkreislauf zirkuliert. Dieses Hormon spielt eine wichtige Rolle in einer Vielzahl von Prozessen wie etwa Regulierung des Energiehaushaltes, Entstehung von kardiovaskulären Erkrankungen und vor allem Typ-2-Diabetes. Adiponektin liegt in mehreren Isoformen vor: ein Trimer, ein Hexamer und ein in Bezug auf Diabetes wirksames hochmolekulares Multimer, welches allerdings nur nach einer post-translationalen Modifikation ausgebildet wird. Hierbei handelt es sich um eine Oxidation der Aminosäure Lysin in 5-Position mit anschließender Glycosylierung. Da rekombinatorische Methoden diese nachträglichen Modifikationen nicht beinhalten, bietet die chemische Totalsynthese einen geeigneten Zugang zu Adiponektin, um in Struktur-Aktivitäts-Untersuchungen das Potential als Diabetes-Medikament genauer zu ermitteln.Zunächst soll eine effiziente und kurze stereoselektive Synthese von 5-Hydroxy-Lysin entwickelt werden, beginnend mit der Synthese eines Allylalkohols und von Vinylglycin. Schlüsselschritt ist anschließend die Kreuzmetathese und die folgende Palladiumkatalysierte Hydrierung der entstehenden Doppelbindung zur Verknüpfung dieser beiden Bausteine. Nach Manipulation der Schutzgruppen ist so ein kurzer und stereoselektiver Zugang zu der gewünschten Aminosäure möglich. Eine Alternative zur Synthese des Lysinbausteins bildet eine Reaktionssequenz, bei der das Williams-Auxiliar neben einer organokatalysierten alpha-Chlorierung eines Aldehyds zum Aufbau der gewünschten Aminosäure Verwendung findet.Im weiteren Verlauf wird in einer 7-stufigen Synthese ausgehend von Galactose 2-Chloracetyl-3,4,6-Benzyl-Galactosylbromid hergestellt, welches in einer beta-selektiven Koenigs-Knorr-Glycosylierung mit der neu eingeführten Hydroxyfunktion des Lysins verknüpft wird. Nach selektiver Entschützung der 2-Position wird diese mit 2,3,4,6-Tetrabenzyl-glucosyl-trichloracetimidat, zugänglich in 4 Stufen ausgehend von Glucose, in einer alpha-selektiven Schmidt-Glycosylierung zum Disaccharid umgesetzt.Für die Vervollständigung der Synthese des Adiponektins wird die Methode der nativen chemischen Ligation angewandt, bei der zuvor in einer Festphasensynthese hergestellte Peptidfragmente miteinander verknüpft werden, deren N-Termini ein Thiol besitzen, welches selektiv mit einem Thioester des C-Terminus des zweiten Fragmentes reagiert. Nach der Verknüpfung aller fünf benötigten Fragmente, welche die beschriebene modifizierte Lysin-Aminosäure beinhalten, werden in einer milden Entschwefelungsreaktion alle überflüssigen, zur Kupplung benötigten Schwefelatome entfernt und alle noch vorhandenen Schutzgruppen abgespalten. Auf diese Weise ist die definierte Synthese von Adiponektin möglich und genauere Struktur-Aktivitäts-Beziehungen bezüglich der Wirkung etwa gegen Typ-2-Diabetes sind so durchführbar.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Neuseeland
• Gastgeberin: Professorin Margaret A. Brimble