Design and synthesis of selective ligands for the {α5β1 [alpha-5-beta-1] integrin receptor and cyclic peptides as affinity ligands for factor VIII purification [Elektronische Ressource] / Dominik Heckmann

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• Publié par: technische_universitat_munchen
• Publié le: 01 janvier 2007
• Nombre de lectures: 34
• Langue: Deutsch
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

Institut für Organische Chemie und Biochemie
der Technischen Universität München


Design and Synthesis of Selective Ligands for the α5β1 Integrin Receptor
and
Cyclic Peptides as Affinity Ligands for Factor VIII Purification


Dominik Heckmann



Vollständiger Abdruck der von der Fakultät für Chemie der Technischen Universität
München zur Erlangung des akademischen Grades eines

Doktors der Naturwissenschaften

genehmigten Dissertation.

Vorsitzender: Univ.-Prof. Dr. Steffen J. Glaser

Prüfer der Dissertation:
1. Univ.-Prof. Dr. Dr. Horst Kessler
2. Hon.-Prof. Dr. Reinhard Fässler
Ludwig-Maximilians-Universität München
3. Univ.-Prof. Dr. Johannes Buchner



Die Dissertation wurde am 17.04.2007 bei der Technischen Universität München eingereicht
und durch die Fakultät für Organische Chemie und Biochemie am 09.07.2007 angenommen.



















































































meinen Eltern



























































































SCIENCE: A way of finding things out and then making them work. Science explains what is
happening around us the whole time. So does RELIGION, but science is better because it
comes up with more understandable excuses when it is wrong. There is a lot more Science
than you think.
-- From A Scientific Encyclopedia for the Enquiring Young Nome by Angalo de
Haberdasheri (Terry Pratchett, Wings)




































Die vorliegende Arbeit wurde in der Zeit von Juli 2003 bis März 2007 am Institut für
Organische Chemie und Biochemie der Technischen Universität München unter
Anleitung von Herrn Prof. Dr. Horst Kessler angefertigt.

Meinem Lehrer, Herrn Prof. Dr. Horst Kessler, danke ich für die interessanten
Themenstellungen, die einzigartig guten Arbeitsbedingungen und die weitreichenden
Freiheiten bei der Ausgestaltung der Themen.



Mein weiterer Dank gilt:

- Meinem Laborkollegen Lucas Doedens und Janine Eckardt für das prima
Arbeitsklima. Timo Weide, Eric Biron, Jörg Auernheimer, Armin Modlinger,
Axel Meyer, Timo Huber, Florian Manzenrieder, Florian Opperer und Monika
Lopez-Garcia für alles zwischen fachliche Diskussionen und
Freizeitgestaltung.
- Der ganzen NMR-Gruppe und besonders Dr. Rainer Hässner für das
Beantworten einer Menge Fragen und der Hilfe bei großen und kleinen
Spektrometer- und Computerproblemen.
- Georg Voll und Martin Sukopp für die Hilfe bei der Strukturaufklärung des
Peptides und Luciana Marinelli für ihre Unterstuetzung und konstante
Begeisterung.
- Mona Wolff, Maria Kranawetter und Burkhard Cordes für die Unterstützung der
praktischen Arbeit – ob Synthese, HPLC oder MS.
- Dr. Grit Zahn und Dr. Roland Stragies von der Jerini AG, Berlin für
zuverlässige biologische Testungen und wertvolle Anregungen zum Thema
Integrinliganden.
- Michael Leiss und Prof. Reinhard Fässler für die fruchtbare Kooperation und
wertvolle Diskussionen über die Welt der Biochemie und der knock-out
Mäuse.
- Prof. Evgueni Saenko und Dr. Alexsey Khrenov für die Testungen und die
gute Kooperation auf dem Gebiet der Faktor VIII bindenden Peptide.
- Allen ungezählten Praktikanten / Hiwis, besonders Jessie Zheng Zhang, Julia
Braunagel, Christiane Müller, Timo Korfmann, Pierre Göppert, Christian
Kutruff, Markus Bollinger als Bachelor und Praktikant, Bele Boeddinghaus und
Elke Steinhardt, die mich bei der Arbeit unterstützt und Farbe ins Labor
gebracht haben.
- Ilka Varnay für engagiertes Schlagzeugspielen und die Möglichkeit, den
Laborfrust in Musik umzusetzen (gleiches gilt für Andreas Zander und Wilbert
Snijders). Außerdem dem AK-Kessler Karting Team.
- Meinem Freund Guido Clever für gute Nachbarschaft, Clubbesuche, Bier und
Gespräche; außerdem allen Heidelbergern, deren Türen immer offenstehen.
- Julia Braunagel und Timo Huber für’s Korrekturlesen der Arbeit.
- Julia, meiner wichtigsten Entdeckung an der TU - auch wenn sie nicht im
Experimentalteil vorkommt… für alles.
- Meiner ganzen Familie, besonders meinen Eltern, Tobias und Sabine für die
unablässige Unterstützung.























Index


I. Introduction...................................................................................... 1
II. General Section ............................................................................... 3
II.1 Basics of Medicinal Chemistry ..................................................................3
II.1.1 Pharmacological relevance of peptides and peptidomimetics................3
II.1.2 Optimization of lead structures...............................................................4
II.2 Integrins as Targets in Medicinal Chemistry ............................................6
II.2.1 Integrin structure....................................................................................7
II.2.2 Mechanisms of integrin activation........................................................10
II.2.3 Ligand binding to integrins ...................................................................13
II.2.4 Integrin ligands.....................................................................................14
II.2.5 The α5β1 homology model ..................................................................18
II.2.6 Integrin-mediated signal transduction ..................................................21
II.2.7 Antiangiogenic cancer therapy.............................................................24
II.2.8 Role of integrins αvβ3 and α5β1..........................................................27
II.3 Biological Relevance of Blood Coagulation Factor VIII.........................28
II.3.1 The blood coagulation cascade ...........................................................29
II.3.2 Structure of Factor VIII.........................................................................31
II.3.3 Purification of Factor VIII......................................................................32
II.3.4 Optimization of the lead sequence.......................................................33
III Results and Discussion ................................................................ 35
III.1 Rational Design of Selective Integrin Ligands .......................................35
III.1.1 Synthesis of integrin ligands based on the tyrosine scaffold................35
III.1.2 Design of α5β1 selective ligands .........................................................43
III.1.3 αvβ3 selective ligands..........................................................56
III.1.4 Impact of different basic moieties on α5β1 / αvβ3 affinity ....................59
III.1.5 Introduction of constraints into tyrosine-based ligands ........................63
III.1.6 Introduction of linker-spacer systems to tyrosine based α5β1 ligands.68
III.1.7 Synthesis of α5β1-ligands based on the aza-glycine scaffold..............72
III.1.8 Hydroxamic acids as aspartic acid substitutes.....................................78
III.1.9 Biological studies with α5β1 / αvβ3 selective ligands..........................81
III.2 Cyclic Peptides as Affinity Ligands for FVIII purification ..................... 90
III.2.1 Alanine scan of the most active cyclic hexapeptide sequences .......... 90
III.2.2 Mutational analysis of P2..................................................................... 91
III.2.3 N-Methyl scan of peptide P2 ............................................................... 93
III.2.4 Structure determination and binding analysis of P2............................. 95
III.2.5 Outlook ............