Synthese und Charakterisierung einer Peptidbibliothek elektrophiler Verbindungen als Inhibitoren von papainähnlichen Cysteinproteasen und Synthese einer α-D-Hydroxysäuren-Bibliothek für die chemoenzymatische Synthese neuer Cyclodepsipeptide

摘要

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit zwei unterschiedlichen Problemstellungen. Im ersten Teil dieser Arbeit wird die Darstellung einer α-D-Hydroxysäuren-Bibliothek und deren Einsatz für die in vitro Synthese neuer Cyclodepsipeptid-Derivate beschrieben. Wichtige Repräsentanten sind die Hexa-, und Octa-Depsipeptide Enniatin und PF 1022. Zahlreiche Derivate von Enniatin wurden aus einer Vielzahl an Pilzen isoliert, z.B. Fusarium, Beauveria, Alternaria, Verticillium und Paecilomyces. Bei diesen attraktiven Wirksubstanzen, handelt es sich um Produkte des Sekundärmetabolismus. Die Bioaktivitäten reichen von antitumor, anthelmintisch, fungizid, immunsupprimeriend, antimalaria bishin zu entzündungshemmend. Daher sind sie von großem Interesse für die Entwicklung pharmazeutischer Substanzen. Zwar wurden bislang zahlreiche totalsynthetische und biosynthetische Arbeiten auf dem Gebiet dieser Substanzklassen veröffentlicht, eine umfangreiche Untersuchung der Hydroxysäurenbindungstelle sowie ein schneller chemoenzymatischer Zugang zu einer Vielfalt von Cyclodepsipeptid-Verbindungen existiert jedoch nicht. Ziel der Arbeit war der schnelle Zugang zu einer Vielzahl unterschiedlicher enantiomerenreiner α-D-Hydroxysäuren für deren Verwendung in der in vitro-Synthese neuer Hexa- und Octacyclodepsipeptide. Die Herausforderung lag primär in der Erarbeitung eines einheitlichen Syntheseprotokolls, mit dem es möglich war ein breites Spektrum proteinogener und nicht-proteinogener α-D-Hydroxysäuren zu synthetisieren. Die ausgearbeitete Synthesestrategie gestattet den schnellen und enantioselektiven Zugang zu einer Vielzahl unterschiedlicher α-D-Hydroxysäuren-Derivate, welche anschließend erfolgreich bei der in vitro-synthetischen Darstellung neuer Enniatin und PF-Derivate eingesetzt wurden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird die erste Synthese und enzymatische Charakterisierung von trisubstituierten elektrophilen Warheads (Epoxid, Diol, Alken) in Verbindung mit einem E64c-like- oder CA028-like-Dipeptid beschrieben. Zusätzlich konnten Resultate aus SAR-Studien zu den peptischen Verbindungen als auch der synthetischen Intermediate (Epoxide, Alkene, Diole) erste Resultate zur biologischen Aktivität der Verbindungen liefern. Die Referenzsubstanz E-64 (21) wurde 1978 von Hanada et al. aus Aspergillus japonicus TPR-64 isoliert. Kurz darauf wurde für E-64 und seine synthetischen Derivate eine selektive Aktivität gegenüber den papainähnlichen Cysteinproteasen nachgewiesen. Mittels NMR und Röntgenkristallographie wurde ein hochkonservierter Bindungsmodus von E-64 ermittelt. Ausgehend von kommerziell erhältlichen α-L-Aminosäuren konnten mittels iterativer Funktionalisierung über nur 5 Stufen die trisubstituierten Wahrheads dargestellt, und anschließend in Lösung mit den E64c- und CA028-like-Dipeptid-Motiven verknüpft werden. Die etablierte Syntheseroute erlaubt auch zukünftig den schnellen Zugang zu neuen Derivaten. Die enzymatische Charakterisierung der Verbindungen ergab beachtliche Aktivtäten der Diol- und Epoxy-Tripeptide bezüglich CatB und CatL. Eine Auswahl synthetischer Intermediate wurde zusammen mit einer Auswahl von Tripeptiden in SAR-Studien hinsichtlich einer antibakteriellen Wirkung untersucht. Für einige der Verbindungen wurde eine bemerkenswerte antibakterielle Aktivität gegenüber Gram-positive Erregern, und speziell S. aureus beobachtet.