New inhibitors of bacterial hyaluronidase [Elektronische Ressource] : synthesis and structure activity relationships / vorgelegt von Stephan Braun

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• Publié par: universitat_regensburg
• Publié le: 01 janvier 2006
• Nombre de lectures: 17
• Langue: Deutsch
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Extrait

New Inhibitors of bacterial hyaluronidase -
Synthesis and structure-activity relationships






Dissertation
zur Erlangung des Doktorgrades der Naturwissenschaften (Dr. rer.nat.) der
Naturwissenschaftlichen Fakultät IV - Chemie und Pharmazie –
der Universität Regensburg






vorgelegt von
Stephan Braun
aus Stengelheim
2005








































Die vorliegende Arbeit entstand in der Zeit von Juni 2001 bis September 2005
unter der Leitung von Herrn Prof. Dr. A. Buschauer am Institut für Pharmazie
der Naturwissenschaftlichen Fakultät IV - Chemie und Pharmazie - der
Universität Regensburg.





























Das Promotionsgesuch wurde eingereicht im September 2005.


Tag der mündlichen Prüfung: 10. Oktober 2005


Prüfungsausschuß: Prof. Dr. S. Elz (Vorsitzender)
Prof. Dr. A. Buschauer (Erstgutachter)
Prof. Dr. E. von Angerer (Zweitgutachter)
Prof. Dr. R. Gschwind (Prüfer)























Für Sylvia



















Phantasie ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt.

Albert Einstein




An dieser Stelle möchte ich mich bedanken bei:

Herrn Prof. Dr. A. Buschauer für die interessante Aufgabenstellung, die wissen-
schaftlichen Anregungen und Förderung, sowie für die konstruktive Kritik bei
der Durchsicht der Arbeit,

Herrn Prof. Dr. G. Bernhardt für seine Unterstützung bei der Lösung experi-
mentell-pharmakologischer Probleme,

Herrn Dr. M. J. Jedrzejas (Children’s Hospital Oakland Research Institute,
Oakland, California 94609, USA) für die Durchführung der Kokristallisations-
Experimente sowie Herrn D. J. Rigden (National Centre of Genetic Resources
and Biotechnology, Cernargen/Embrapa, Brasília, D.F. 70770-900, Brazil) für
die Aufnahme und Aufklärung der Röntgenkristallstrukturen,

Frau L. Schneider für die geduldige und schnellstmögliche Durchführung der
pharmakologischen Testung,

Herrn Dr. A. Botzki für die Molecular Modeling Studien, das schnelle Korrektur-
lesen und die vielen wertvollen Diskussionen und Anregungen,

Herrn M. Keller für die engagierte Durchführung der HPLC-Experimente,

Frau S. Heinrich, Frau M. Luginger und Herrn P. Richthammer für die Hilfsbe-
reitschaft und Unterstützung bei vielen organisatorischen und technischen Din-
gen,

meinen Laborkollegen Herrn A. Brennauer, Herrn M. Spickenreither und Frau
Dr. S. Salmen für die vielen fachlichen Anregungen, die Unterstützung bei allen
Dingen innerhalb und außerhalb des Labors und das hervorragende Arbeits-
klima,

der “Hyase-Gruppe” (Alex, Sunnhild, Julia, Peter, Edith und Martin) für die tolle
Zusammenarbeit, den “Hyase-Treff” und die Inspiration durch die vielen fach-
lichen Diskussionen,

meinen Kollegen Edith, Sunnhild, Alex, Hendrik, Ralf, Christoph und Florian für
die Unterstützung bei fachlichen Problemen und die vielseitigen und unvergess-
lichen Erlebnisse im Laufe der gemeinsamen Zeit,
I

der Squashrunde für die vielen schweißtreibenden Stunden und den Spaß ab-
seits des Laboralltags,

allen Mitarbeitern der analytischen Abteilungen der Fakultät für die Aufnahme
der NMR- und Massenspektren, sowie der Durchführung der Elementaranaly-
sen,

allen Mitgliedern des Lehrstuhls für ihre Kollegialität, Hilfsbereitschaft und das
gute Arbeitsklima,

meiner Familie, vor allem meinen Eltern, die während meiner Promotionszeit
immer Geduld und Verständnis für mich gehabt haben und mir jede mögliche
Unterstützung zukommen ließen.

































II
Contents

Chapter 1 Introduction 1
1.1 Hyaluronic acid 1
1.1.1 Structure and physicochemical properties 1
1.1.2 Occurrence and physiological importance 3
1.2 Hyaluronidases 4
1.2.1 History and occurrence 4
1.2.2 Classification of hyaluronidases 5
1.2.3 Hyaluronidases from eukaryotes 6
1.2.3.1 Mammalian hyaluronidases 6
1.2.3.2 Bovine testicular hyaluronidase (BTH) 8
1.2.4 Hyaluronidases from prokaryotes 10
1.3 Medical applications of hyaluronan and hyaluronidases 12
1.4 Inhibitors of hyaluronidases 14
Chapter 2 Objectives 17
Chapter 3 Methods for the determination of hyaluronidase activity 19
3.1 Introduction 19
3.2 Turbidimetric assay 20
3.3 Morgan-Elson assay 21
3.4 General conditions applied to the assays 23
3.4.1 Effect of organic solvent on enzymatic activity 23
3.4.2 Influence of the pH value on the enzymatic activity 26
Chapter 4 Vitamin C derivatives as hyaluronidase inhibitors 29
4.1 Introduction 29
4.2 Chemistry 30
4.3 Results and discussion 32
4.3.1 Inhibitory activity of L-ascorbic acid derivatives on hyaluronidases
determined with a turbidimetric assay 33
4.3.2 Inhibition of hyaluronidases by L-ascorbic acid derivatives in the
Morgan-Elson assay 38
4.3.3 Structural elucidation of L-ascorbic acid-6-hexadecanoate – a
potent hyaluronidase inhibitor 42
III
4.3.3.1 Inhibition of hyaluronidases caused by L-ascorbic acid and L-
ascorbic acid-6-hexadecanoate: a comparison 42
4.3.3.2 The binding mode of 6-O-palmitoyl-L-ascorbic acid to S.
pneumoniae hyaluronidase 44
4.4 Conclusions 47
4.5 Experimental section 48
4.5.1 General conditions 48
4.5.2 Chemistry 49
4.5.3 Pharmacological methods 64
4.5.4 Crystallization of the L-ascorbic acid-6-hexadecanoate-hylSpn
complex 67
4.5.5 X-ray diffraction 67
4.5.6 Structure solution and refinement 68
Chapter 5 Benzimidazole-type hyaluronate lyase inhibitors: Synthesis
and pharmacological investigation 71
5.1 Introduction 71
5.2 Chemistry 72
5.3 Results and Discussion 77
5.3.1 N-Acylated benzimidazol-2-thiones 77
5.3.2 S-Alkylated benzimidazole derivatives 80
5.3.3 N-Alkylated benzimidazole derivatives 81
5.3.4 Substituted benzimidazole derivatives 82
5.4 Summary 83
5.5 Experimental section 83
5.5.1 General conditions 83
5.5.2 Chemistry 83
5.5.3 Pharmacological methods 98
Chapter 6 Structure-activity relationships of benzoxazole-2-thiones as
inhibitors of bacterial hyaluronidase 101
6.1 Introduction 101
6.2 Chemistry 102
6.3 Results and discussion 106
6.3.1 Structure-activity relationships of benzoxazole derivatives 106
6.3.2 Putative binding mode of t