700 MHz NMR Spektrometer
Final Report Abstract
Im Bereich der Protein-Biochemie wurde das Gerät wesentlich für Messungen im Rahmen des SFB 765 genutzt. Ein Fokus war dabei die Messung der Interaktion sogenannter WW-Domänen mit multivalenten Prolin-reichen Liganden, wie sie z.B. in spliceosomalen Proteinen häufig vorkommen. Basierend auf den NMR-Resonanz-Zuordnungen des Protein-Rückgrats konnte das Bindungsepitop und die Affinität der Liganden für die tandem-WW-Domänen des FBP21-Proteins bestimmt werden. Es zeigte sich, dass die Anzahl der Prolin-reichen Sequenzen in einem spliceosomalen Protein einen entscheidenden Einfluss auf die Affinität hat. Während das Regime der hohen off-rates erhalten bleibt, kommt es zu einer signifikanten Verstärkung einer "delokalisierten" Bindung. Zudem konnte durch Spin-Iabel-Experimente gezeigt werden, dass es wahrscheinlich zu inversen Orientierungen der Peptide in der Bindungstasche der WW-Domänen kommt. Ein bidirektionaler Bindungsmodus konnte auch für das in der Bindungstasche des MHC-Klasse II-Molekül liegende Platzhalter-Peptid CLIP gezeigt werden. Die erste fast vollständige Rückgrat-Zuordnung der MHCII-NMR-Resonanzlinien erlaubte dabei neben sogenannten Epitop-Kartierungs-Experimenten auch die direkte Beobachtung der Peptid-Inversion und des Peptid-Austauschs. Im Rahmen des SFB 765 wurden funktionalisierte Polymere als Inhibitoren und Sonden entwickelt. Die geringe Löslichkeit diese Systeme erforderte den Einsatz eines Cryoprobenkopfes. Im Bereich der Dendrimere wurden Gast-Wirt-Komplexe untersucht, u.a. die Abhängigkeit der Aufnahme des Gastes in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Lösungsmittel. Die geringe Löslichkeit des Gastes und das unübersichtliche Spektrum des Wirtes erforderten ebenfalls den Einsatz des AV700. Für große Gerüstmoleküle wurde die Anzahl der Verzweigungen mittel integrierbare 13C-NMR-Spektren ermittelt. Die hohe Sensitivität des 700 MHz-NMR-Spektrometers und Hohe Auflösung waren auch wertvoll für die Untersuchung organokatalytischer Reaktionen von Tetralactam-Makrozyklen aus der AG Schalley. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die vierfache Wasserstoffbrückenbindung zu Dienophilen wie Maleinsäureanhydrid und Parachinon die Diels-Alder-Reaktion mit 1,3-Cydohexadien und verwandten Systemen beschleunigt. Werden beide Reaktanden mit größeren Stoppergruppen substituiert, kann diese Beschleunigung für effiziente Synthesen von Rotaxanen mit unsymmetrischen Achsen eingesetzt werden. Ähnliche Amidrotaxane mit einem durch Säure/Base-Zugabe schaltbaren Phenol/Phenolat-Achsenmittelstück zeigen eine shuttling-Bewegung des Reifs entlang der Achse, deren Kinetik sich mit Hilfe von EXSY-NMR-Experimenten sehr gut verfolgen ließ. Die Strukturaufklärung, insbesondere die der relativen Konfiguration, komplexer Produkte wurde häufig erst durch hochaufgelöste Spektren mit dem 700 MHz-NMR-Spektrometer möglich. Dies war insbesondere bei unserer formalen Totalsynthese von Strychnin, der Charakterisierung von Oligosacchariden oder von Peptidmimetika von besonderer Bedeutung (AG Reißig). Künstliche Peptide wurden auch zusammen mit den Arbeitsgruppen Hackenberger und Koksch untersucht, wobei für ein zyklisches Hexapeptid aus der AG Hackenberger, der gewünschte Ringschluss bestätigt werden konnte. Untersuchungen an einem Peptid mit „hairpin"-Motiv laufen zurzeit. Für die Entwicklung von Photosensibllisatoren im Rahmen einer Photodynamischen Krebstherapie (AG Wtehe) wurden die einzelnen isomeren Syntheseprodukte (Tetrapyrolstrukturen, Porphyrine, Chlorine) und die sekundär funktionalisierten Zielverbindungen (z.B. Glycosubstituenten, PG) charakterisiert.. In Kooperartion mit der Arbeitsgruppe von Markus Gräler wird zurzeit das Auftreten eines unbekannten Sphingolipides im Stoffwechsel genetisch veränderter Mäuse untersucht. Um Informationen über den Syntheseweg des Allantonin-Abbaus zu erhalten wurde in Kooperation mit der Arbeitsgruppen von Claus-Peter Witte wesentliche Abbauprodukte identifiziert und quantifiziert.
Publications
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Bidirectional binding of invariant chain peptides to an MHC class II molecule. PNAS, 107, 22219-22224 (2010)
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Eine kurze formale Strychnin-Totalsynthese mit einer Samarium-dijodid-induzierten Kaskadenreaktion als Schlüsselschritt. Angew. Chem. 2010, 122, 8195
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Multivalent binding of FBP21-Tandem-WW Domains fosters protein recognition in the Pre-Spliceosome. J. Biol. Chem. 286, 38478-38487(2011)
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Synthesis of β-functionalized Temoporfin derivatives for an application in photodynamic therapy. Bioorg. Med. Chem. Lett 2011, 21, 5808-5811
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