PUB - Publikationen an der Universität Bielefeld

Cyclische Peptide zeigen oft eine sehr homogene Sekundärstruktur und sind daher als Modelle für die bioaktive Konformation von Rezeptorliganden von Interesse. Die Sekundärstruktur wird durch verschiedene Parameter wie die Anzahl der im Ring vorhandenen Reste oder durch turn-induzierende Aminosäuren beeinflusst. Der Einbau unnatürlicher Aminosäuren erhöht dazu die Stabilität gegenüber Proteasen und verbessert dadurch die Möglichkeit zum medikamentösen Einsatz. Neben den schon bekannten und gut studierten turn-induzierenden Eigenschaften von D-Aminosäuren spielen in den letzten Jahren [beta]-Aminosäuren eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung von Sekundärstrukturen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher mit der Synthese, dem Einbau und der Aufklärung der konformationellen Präferenzen von cyclischen Analoga des [beta]-Alanins in ansonsten aus [alpha]-Aminosäuren aufgebauten cyclischen Peptiden. Ausgangspunkt sind 2-Aminocycloalkancarbonsäuren mit unterschiedlicher Stereochemie (cis, trans) und Ringgröße (fünf, sechs), die stereoselektiv synthetisiert und für den Einbau in cyclische Peptide mit einer entsprechenden Schutzgruppe versehen wurden. Als weiterer Synthesebaustein fanden 2-Aminomethylbutansäuren Verwendung. Als Syntheseziel wurde das vermutete Bindungsepitop des Zelladhäsionsmoleküls VCAM-1 ausgewählt, dessen Wechselwirkung mit dem Integrin [alpha]4[beta]1 bei unterschiedlichen physiologischen und pathologischen Prozessen wie beispielsweise Autoimmunerkrankungen von Bedeutung ist. Das Bindungsepitop besteht aus acht Aminosäuren. Da entsprechende cyclische Peptide oft relativ große Flexibilität besitzen, wurden Teile der Sequenz gewählt, die aus fünf bis sechs Aminosäuren bestehen und die Prolin als Aminosäure enthalten. Insgesamt 20 Penta- und Hexapeptide mit den entsprechenden [beta]-Aminosäuren wurden durch Festphasenpeptidsynthese dargestellt, unter Pseudo-Hochverdünnungsbedingungen in Lösung cyclisiert und nach Abspaltung der Schutzgruppen durch RP-HPLC gereinigt. Von einer Reihe von Peptiden des C-terminalen Bereichs des Bindungsepitops wurde die Konformation in Lösung mit NMR-Methoden aufgeklärt, einerseits um einen Vergleich mit der Konformation des bioaktiven Bereiches des VCAM-1 durchzuführen, andererseits um Aufschluss über eventuelle strukturelle Präferenzen der verwendeten [beta]-Aminosäuren zu ermitteln. Die mittels Zelladhäsionstest ermittelte nicht vorhandene biologische Aktivität kann durch die großen Abweichungen sowohl des Peptidrückgrats wie auch in der Ausrichtung der Seitenketten erklärt werden. Auch scheint die im VCAM-1 vorhandene cis-Peptidbindung zwischen Prolin und Asparagin von Bedeutung für die Aktivität zu sein, die in den ermittelten Konformationen nicht auftritt. Die Position der [beta]-Aminosäure in den Peptiden ist sowohl von der Ringgröße wie auch von der Stereochemie abhängig. Deutlich wird, dass cyclische [beta]-Aminosäuren andere Präferenzen bei der Ausbildung von Sekundärstrukturen zeigen, als dies für [beta]-Homoaminosäuren der Fall ist. Inwiefern dies sequenzspezifisch ist, muss Gegenstand weiterer Untersuchungen in diesem Feld sein. In einem weiteren Teilprojekt sollen die Wechselwirkungen zwischen ADAMs und Integrinen am Beispiel des ADAM 8 untersucht werden. Dazu wurden cyclische Hexapeptide mit dem Bindungsepitop der Disintegrindomäne von murinem ADAM 8 (-Arg-Leu-Ser-Lys-Asp-Lys-) dargestellt, die das Epitop in unterschiedlichen Konformationen präsentieren sollen. Dies soll über einen D-Aminosäure-Scan erreicht werden. Weiterhin soll durch einen Alanin-Scan die Bedeutung der einzelnen Aminosäuren für die Wechselwirkungen untersucht werden. Die Darstellung der Peptide gelingt durch Synthese der linearen Peptide mittels Festphasen-Peptidsynthese, Cyclisierung unter Pseudohochverdünnung in Lösung sowie Abspaltung der semi-permanenten Schutzgruppen. Erste biologische Untersuchungen durch Zelladhäsionstests zeigen positive Ergebnisse für die homophile Interaktion der Peptide mit der Disintegrindomäne. Daher besteht natürlich Interesse an der Strukturaufklärung der Peptide, um Erkenntnisse über die biologisch aktivste Form zu gewinnen. Als weiteres Ziel sollte hier neben der Durchführung weiterer biologischer Tests sowohl zur homophilen Interaktion als auch bezüglich der Wechselwirkungen zu unterschiedlichen Integrinen die Herstellung von entsprechenden Struktur-Wirkungsbeziehungen versucht werden, um die genaue Funktion der beteiligten [beta]-Aminosäuren zu untersuchen. Außerdem erscheint es sinnvoll, die gewonnenen Erkenntnisse auf humane Zellen zu übertragen, die ein leicht verändertes Bindungsepitop aufweisen.