Triazole-Based Mimicking of the Disulfide Bond Motif in Cyclic Peptides
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Disulfidbrücken stellen ein wesentliches Strukturmerkmal in Peptiden und Proteinen dar. Sie gewährleisten in vielen Fällen eine Stabilisierung der Struktur und legen damit die Grundlage für deren biologische Aktivität. Allerdings können Disulfidbrücken leicht durch Isomerasen und reduktive Agenzien aufgebrochen werden. Aus diesem Umstand heraus wurde mit diesem Projekt versucht ein geeignetes Mimetikum zu finden, welches in Hinsicht auf Synthese, Struktur und biologischer Aktivität die Disulfidbindung zu ersetzen vermag. Das Hauptaugenmerk wurde dabei auf die Triazolfunktion gelegt. Zum einen lässt sich mit Triazolen die Sterik der Disulfidbindung sehr gut imitieren. Zum anderen bietet die Methode der „Click-Chemie“ einen effizienten Syntheseweg zur Darstellung der Triazole. Durch den Ersatz vormaliger Cysteine durch Alkino- und Azido- Aminosäuren lassen sich die Peptide nach gewohntem Standard modular aufbauen. In einer anschließenden Huisgen-[2+3]-Cycloaddition, der sogenannten „Click- Reaktion“, werden die Triazole anstelle der Disulfide aufgebaut. Diese Strategie wurde auf die zwei Modellpeptide Tachyplesin-I und Conotoxin Xen2174 angewandt. Tachyplesin-I stammt aus dem Pfeilschwanzkrebs und weist antimikrobielle Eigenschaften auf. Das Conotoxin-Analogon Xen2174 stellt einen Inhibitor des Norepinephrin-Transporters dar, welcher entscheidend für die Schmerzweiterleitung ist. Bei beiden Peptiden handelt es sich um 17- bzw. 13-mere, die eine durch zwei Dislufide stabilisierte β-hairpin-Struktur aufweisen. Durch Einbau von Propargylglycin und unterschiedlicher Azido-Aminosäuren wurden eine Reihe von Analoga synthetisiert. Diese wurden in einer anschließenden „Click- Reaktion“ cyclisiert, wobei unter optimierten Bedingungen für jedes Peptid zwei Produkte entstanden. Diese konnten mittels HPLC/MS-Analysen, der Untersuchung der MS-MS-Fragmentierungsmuster und indirekt mit einem Reduktionstest auf verbliebene Azide zweifelsfrei als cyclisch identifiziert werden. NMR-Untersuchungen bestätigten beim Hauptprodukt die erwünschte β-hairpin-Konformation und beim Nebenprodukt die globuläre Konformation. Basierend auf den NOE-Werten aus den NMR-Untersuchungen wurden die Strukturen der Peptide kalkuliert und mit denen der Ursprungspeptide verglichen. Es zeigte sich eine bemerkenswerte Übereinstimmung zwischen den Disulfid und den Triazol enthaltenden Peptiden. In einem antimikrobiellen Assay wurde die biologische Aktivität der Tachyplesin-I-Analoga ermittelt. Im Gegensatz zum linearen und globulär cyclisierten Peptid verhielt sich das cyclisierte Peptid mit β-hairpin-Struktur in diesem Assay wie das Wildtyp Tachyplesin-I. Das Triazol-Analogon erreichte die gleiche biologische Aktivität oder übertraf diese sogar. Dieses Ergebnis bestätigte sich bei mehreren Bakteriensträngen. Es zeigt sich eindrucksvoll, dass Triazole nicht nur in chemischer Hinsicht sondern auch bezüglich der biologischen Aktivität als ein mögliches Mimetikum der Disulfidbindung angesehen werden können.
