TY - BOOK

T1 - Synthese und Untersuchung von Methanobactinderivaten als neue Wirkstoffe gegen Morbus Wilson

AU - Schaaf, Lukas Daniel

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Morbus Wilson (MW) ist eine autosomal rezessive Stoffwechselerkrankung, bei der eine Mutation des sogenannten „Wilson-Gens“ einen Defekt der Kupfer-transportierenden ATPase ATP7B hervorruft.Infolgedessen kommt es zu einer Akkumulation von Kupfer vorwiegend in der Leber, die sowohl eine schwerwiegende Schädigung dieses Organs als auch neurologische Defekte verursacht. Die zur Behandlung von MW bereits zugelassenen Therapieansätze auf Grundlage von niedermolekularen Chelatoren und der Gabe von Zink-reicher Nahrung zeigen nur eine eingeschränkte Wirksamkeit bei schweren Verläufen. Mit dem Ziel, einen neuartigen Therapieansatz zu entwickeln, wurde in vorangegangen Studien gezeigt, dass Methanobactin OB3b ein potentieller Wirkstoff gegen MW sein kann. Bei diesem Naturstoff handelt es sich um einen Vertreter von ribosomal produzierten, posttranslational modifizierten, peptidischen Kupfer-Chelatoren aus methanotrophen Bakterien. Diese Moleküle zeichnen sich durch eine außerordentlich hohe Affinität gegenüber diesem Metallion aus, die zu den höchsten, jemals in biologischen Systemen gemessenen gehört. Das Ziel dieser Arbeit war es, synthetische Studien zu Methanobactin OB3b durchzuführen. Dabei sollten zunächst strukturvereinfachte Naturstoffderivate als neue Wirkstoffe gegen MW ergänzend zu Methanobactin OB3b hergestellt werden. Darauf aufbauend sollte ein totalsynthetischer Ansatz von Methanobactin OB3b entwickelt werden. Eine besondere Herausforderung stellte die Synthese der Kupfer-Koordinationsmotive in Form von Enthiol-substituierten Oxazolonen dar. Ein weiteres Ziel war die Modifikation des Naturstoffes, um daraus bioaktive Sonden zu gewinnen, die für die Aufklärung des Wirkmechanismus in biologischen Untersuchungen in vitro und in vivo eingesetzt werden können. Im ersten Teil der Arbeit wird die erfolgreiche Synthese von strukturvereinfachten Naturstoffderivaten dargelegt. Es wurde eine Strategie erarbeitet, ein geschütztes Oxazolon über ein Thioamid mit einem Disulfid-enthaltenen Oligopeptid zu verknüpfen. Darüber hinaus werden in dem anschließenden Kapitel Fragmente einer möglichen Totalsynthese von Methanobactin OB3b beschrieben. In ersten Versuchen konnte die Verbindung zweier Fragmente und eine weitere Funktionalisierung erzielt werden. Abschließend wird die Naturstoffmodifikation von Methanobactin OB3b mittels Disulfide-Rebridging diskutiert. Im Weiteren wurden aus dem modifizierten Naturstoff bioaktive Sonden erhalten, mit denen auf zellulärer Ebene eine zeitabhängige Lokalisation in den Lysosomen nachgewiesen werden konnte. Mithilfe von in vivo Bildgebungsverfahren wurde eine zeitlich aufgelöste Bioverteilung in athymischen Mäusen ermittelt und eine bevorzugte Anreicherung in der Leber der Tiere sowie eine renale Exkretion der eingesetzten Sonde nachgewiesen.

AB - Morbus Wilson (MW) ist eine autosomal rezessive Stoffwechselerkrankung, bei der eine Mutation des sogenannten „Wilson-Gens“ einen Defekt der Kupfer-transportierenden ATPase ATP7B hervorruft.Infolgedessen kommt es zu einer Akkumulation von Kupfer vorwiegend in der Leber, die sowohl eine schwerwiegende Schädigung dieses Organs als auch neurologische Defekte verursacht. Die zur Behandlung von MW bereits zugelassenen Therapieansätze auf Grundlage von niedermolekularen Chelatoren und der Gabe von Zink-reicher Nahrung zeigen nur eine eingeschränkte Wirksamkeit bei schweren Verläufen. Mit dem Ziel, einen neuartigen Therapieansatz zu entwickeln, wurde in vorangegangen Studien gezeigt, dass Methanobactin OB3b ein potentieller Wirkstoff gegen MW sein kann. Bei diesem Naturstoff handelt es sich um einen Vertreter von ribosomal produzierten, posttranslational modifizierten, peptidischen Kupfer-Chelatoren aus methanotrophen Bakterien. Diese Moleküle zeichnen sich durch eine außerordentlich hohe Affinität gegenüber diesem Metallion aus, die zu den höchsten, jemals in biologischen Systemen gemessenen gehört. Das Ziel dieser Arbeit war es, synthetische Studien zu Methanobactin OB3b durchzuführen. Dabei sollten zunächst strukturvereinfachte Naturstoffderivate als neue Wirkstoffe gegen MW ergänzend zu Methanobactin OB3b hergestellt werden. Darauf aufbauend sollte ein totalsynthetischer Ansatz von Methanobactin OB3b entwickelt werden. Eine besondere Herausforderung stellte die Synthese der Kupfer-Koordinationsmotive in Form von Enthiol-substituierten Oxazolonen dar. Ein weiteres Ziel war die Modifikation des Naturstoffes, um daraus bioaktive Sonden zu gewinnen, die für die Aufklärung des Wirkmechanismus in biologischen Untersuchungen in vitro und in vivo eingesetzt werden können. Im ersten Teil der Arbeit wird die erfolgreiche Synthese von strukturvereinfachten Naturstoffderivaten dargelegt. Es wurde eine Strategie erarbeitet, ein geschütztes Oxazolon über ein Thioamid mit einem Disulfid-enthaltenen Oligopeptid zu verknüpfen. Darüber hinaus werden in dem anschließenden Kapitel Fragmente einer möglichen Totalsynthese von Methanobactin OB3b beschrieben. In ersten Versuchen konnte die Verbindung zweier Fragmente und eine weitere Funktionalisierung erzielt werden. Abschließend wird die Naturstoffmodifikation von Methanobactin OB3b mittels Disulfide-Rebridging diskutiert. Im Weiteren wurden aus dem modifizierten Naturstoff bioaktive Sonden erhalten, mit denen auf zellulärer Ebene eine zeitabhängige Lokalisation in den Lysosomen nachgewiesen werden konnte. Mithilfe von in vivo Bildgebungsverfahren wurde eine zeitlich aufgelöste Bioverteilung in athymischen Mäusen ermittelt und eine bevorzugte Anreicherung in der Leber der Tiere sowie eine renale Exkretion der eingesetzten Sonde nachgewiesen.

U2 - 10.15488/11957

DO - 10.15488/11957

M3 - Dissertation

CY - Hannover

ER -