Cyclotheonamid-basierte ß-Tryptase-Sonden

• Applicant: Professor Dr. Norbert Schaschke
• Subject Area: Biological and Biomimetic Chemistry
• Term: from 2003 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5410227

• Final Report Year: 2014

Final Report Abstract

Basierend auf dem Gerüst des marinen Naturstoffs Cyclotheonamid E4 wurde ein hochaffiner beta-Tryptase-Hemmstoff entwickelt, der zum einen ein exzellentes Selektivitätsprofil innerhalb der Trypsin-ähnlichen Serinproteasen aufweist und zudem über ein hohes Maß an Stabilität gegen Abbauprozesse in humanem Serum und Plasma verfügt. Hierzu wurde das zyklische Pentapeptid strukturbasiert an drei Schlüsselstellen modifiziert: Zum einen wurde die alpha-Aminofunktion der (S)-2,3-Diaminopropansäure als Anknüpfungspunkt für den optimierten basischen S3-Liganden, epsilon-Aminohexansäure, genutzt, der es erlaubt die Determinanten der erweiterten Substratspezifität der beta-Tryptase (Glu-217 und Asp-60B') zu adressieren. Zudem wurde der ursprüngliche S1-Ligand, alpha-Keto-beta-homoarginin, durch beta-Homo-3-aminomethylphenylalanin ersetzt, um einen vollständig reversibel bindenden Inhibitor zu erhalten und parallel dazu das Selektivitätsprofil weiter zu verbessern. Schließlich konnte die P1'-P3-Brücke, die im Naturstoff strukturell durch das vinyloge Tyrosin gebildet wird, ohne die Flexibilität des zyklischen Pentapeptids signifikant zu verändern, durch eine Triazol-basierte Brücke ersetzt und damit gleichzeitig die Michael-Reaktivität aus dem zyklischen Gerüst eliminiert werden. Zudem ist es gelungen, basierend auf einem immobilisierten, bivalent bindenden Inhibitor ein Verfahren zur Affinitätschromatographie der beta-Trypase zu entwickeln.

Publications

• Affinity Chromatography of Tryptases: Design, Synthesis and Characterization of a Novel Matrix-bound Bivalent Inhibitor. ChemBioChem, Vol. 6. 2005, Issue 1: Special Issue: EMBO Symposium: Chemistry Meets Biology, pp. 95–103.
  Schaschke, N., Gabrijelcic-Geiger, D., Dominik, A., Sommerhoff, C. P.
  (See online at https://dx.doi.org/10.1002/cbic.200400217)
• Mast Cell Tryptase β as Target in Allergic Inflammation: An Evolving Story. Current Pharmaceutical Design, Vol. 13. 2007, Issue 3, pp. 313 - 332.
  Sommerhoff, C. P., Schaschke N.
  (See online at https://dx.doi.org/10.2174/138161207779313579)
• Upgrading a Natural Product: Inhibition of Human - Tryptase by Cyclotheonamide Analogues. ChemMedChem 2010, 5, 367370. ChemMedChem, Vol. 5. 2010, Issue 3, pp. 367–370.
  Schaschke, N., Sommerhoff, C. P.
  (See online at https://dx.doi.org/10.1002/cmdc.200900484)
• The arginine mimicking β-amino acid β3hPhe(3-H2N-CH2) as S1 ligand in cyclotheonamide-based β-tryptase inhibitors. Bioorganic & Medicinal Chemistry, Vol. 19. 2011, Issue 23, pp. 7236–7243.
  Janke, D., Sommerhoff, C. P., Schaschke, N.
  (See online at https://dx.doi.org/10.1016/j.bmc.2011.09.050)