Új, potenciálisan bioaktív szénhidrátok: szintetikus és NMR kutatások = Novel carbohydrates with potential biological activity: synthetic and NMR investigations

摘要

Új típusú, 3-kötéses glikozidos hidat (3KGH: -S-S-, -S-C- ) tartalmazó glikomimetikumokat szintetizáltunk. Monoszacharidokat egy központi aromás gyűrűre SS-kötéssel kapcsolva szimmetrikus oligovalens struktúrákat nyertünk. Tioéter (4->6', -S-C-) interglikozidos kiépítésével új típusú pszeudo-diszacharidokat konstruáltunk. A nem hidrolizálható kötés miatt utóbbiak a glikozilhidroláz enzimek potenciális inhibitorai. Új NMR módszereket fejlesztettünk ki a kémiai szerkezet és dinamika hatékonyabb vizsgálatára. Izotópszelektív (15N) telítés alkalmazása az STD NMR kísérletben (15N GS-STD) teljes jelátfedés esetén is lehetővé teszik fehérje-ligandum kölcsönhatások vizsgálatát. Többkötéses heteronukleáris (H,X)-, valamint 13C-13C skaláris csatolási állandók meghatározására új, hatékony 2D NMR módszereket, ill. érzékeny, 1H-detektáláson alapuló kísérleteket (CPMG-HSQMBC, ill. IPAP-DEPT-INADEQUATE és RINEPT-INADEQUATE) javasoltunk. A mért csatolási állandók és egyéb NMR adatok (NOESY/ROESY) felhasználásával elméleti molekulamodellezési módszerekkel határoztuk meg diglikozil-diszulfidok és egyéb szénhidrát-származékok konformációs preferenciáit oldatban. Szilárd fázisban röntgendiffrakciós és kiroptikai (CD) módszereket alkalmaztunk. Az aromás, oligovalens mannozil-diszulfid származékok specifikusan kötődnek a Concanavalin-A lektin-fehérjéhez. A fehérje-ligandum komplexek termodinamikai paramétereit mikrokalorimetriai (ITC), szerkezetüket STD-NMR mérésekkel határoztuk meg. | Novel glycomimetics were synthesized containing three-bond interglycosidic linkages (3BIGL, -S-S-, -S-C-). Glycopyranosyl units were attached to an aromatic scaffold through SS-linkages to obtain symmetric oligovalent structures. Non-glycosidic, 4,6'-thioether (-S-C-) -linked pseudodisaccharides were constructed via highly diastereoselective synthesis; these are potential inhibitors of glycosylhydrolases. Efficient NMR techniques were developed for in-depth studies of molecular structures and dynamics. Extension of the STD NMR experiment with an isotope selective (15N) saturation sequence allows exploration of protein-ligand interactions even in case of complete signal overlap. Novel 2D NMR methods were devised for more accurate measurement of long-range heteronuclear couplings (CPMG-HSQMBC), including sensitive 1H-detection schemes for 13C-13C scalar couplings at natural abundance (DEPT-INADEQUATE, RINEPT-INADEQUATE). Complete sets of experimental coupling constants and NOESY/ROESY data supplemented with molecular modelling allowed determination of conformational preferences of diglycosyl disulfides and other carbohydrate derivatives in solution. X-ray and chiroptical (CD) methods were applied for solid state studies. Aromatic, oligovalent mannosyl disulfides were shown to bind specifically to Concanavalin A, a plant lectin. The thermodynamic parameters and structures of the protein-ligand complexes were determined by microcalorimetry (ITC) and STD-NMR, respectively.