A. Synthesis of an isoguaninyl amino acid and alanyl-PNA oligomers B.Cyclic peptides for DNA binding and bending

Author: Roda Bravo, Roberto Göttingen, 28. July 2004 pages: 114 edition: 1 language: ISBN-10: 3865371280 ISBN-13: 9783865371287 allocated areas: Chemie source of supply Print Version 16,00 € 13.6 in the shopping basket eBook (647.1 kB) 16 in the shopping basket

Kurzbeschreibung

Die Synthese eines zur DNA alternativen Informationssystems in Form von Alanyl-PNA Hexameren, bestehend aus Isoguanin- und Guanin-Einheiten, war Ziel der Arbeit. Für die Synthese des PNA Monomers N-Boc--(isoguanin-9-yl)-alanin wurden zwei Ansätze verfolgt. Zunächst die racemische Synthese mit anschließender Racematspaltung durch Acylase, was sich durch die mangelnde Umsatzrate des Enzyms als nicht praktikabel erwies. Der Zugang zum gewünschten Monomer gelang durch nucleophile Ringöffnung am Serinlacton mittels 2,6-Diaminopurin, welches anschließend durch Diazotierung in N-Boc--(isoguanin-9-yl)-alanin umgewandelt werden konnte. Der Aufbau der Oligomer aus den genannten Monomeren gelang, trotz Aggregationsproblemen. Eine Isolierung der Oligomere war indes nicht möglich.

Im zweiten Teil der Arbeit wurden Systeme synthetisiert, die der HMG-I/Y (high mobility group) Proteingruppe ähneln. Diese Proteingruppe bindet über die Sequenz PRGRP an die kleine Furche der DNA und ähnelt in Struktur und Bindungsmodus dem Antibiotikum Netropsin. Synthetisiert werden sollte eine kleine Bibliothek an Cyclopeptiden. Die Seitenkettencyclisierung am Harz erwies sich indessen als nicht durchführbar, auch die Verwendung von Linkern bleib erfolglos.

Ferner wurde im dritten Teil der für die sequenzspezifische Bindung an DNA verantwortliche Teil des Proteins IHF (integration host factor) in Form eines zweifach cyclisierten Peptids synthetisiert. Zwei zusätzliche Aminosäuren mussten eingebaut werden, um einerseits die cyclischen Eigenschaften zu stabilisieren und andererseits eine Anbindungsstelle für eine Verknüpfung zu einem Dendrimer bereitzustellen. Die konformationelle Freiheit des Cyclopeptids wurde durch den Einbau einer Esterbrücke eingeschränkt, um eine gewisse Rigidität zu gewährleisten. Die Anbindung an ein Lysin-Dendrimer wurde über die Seitenkette von (S)-N-Fmoc-N-Z-diaminopropiosäure im Cyclopeptid ermöglicht. Die Verwendung der Z-Schutzgruppe ergibt sich aus der Orthogonalität zur Fmoc- und Boc-Schutzgruppe, da auf die Festphasensynthese ein Kupplung in Lösung folgt.


In order to obtain an alternative information system to DNA the synthesis of alanyl-PNA hexamers of isoguanine and guanine has been attempted. Synthesis of the monomer N-Boc--(isoguanine-9-yl)-alanine for solid phase peptide synthesis has been attempted in two different ways. Racemic synthesis failed when attempting the racemic resolution via acylase reaction with the acylated derivative. The synthesis of the monomers succeeded via lactone opening using 2,6-diaminopurine as nucleophile and later transformation via diazotation reaction. Solid phase synthesis of the oligomers lead to difficulties in form of aggregation and although the intended product was detected, isolation was not possible.
HMG-I/Y group of proteins bind to the minor groove of DNA via a conserved peptide called an AT-hook whose sequence PRGRP resembles in structure and binding mode the antibiotic netropsin. In order to synthesize a little library of cyclic peptides of this binding motif, side chain cyclization on resin was tried without success, either via direct attachment of the side chains or using a dicarboxylic acid as linker. Dicarboxylic acids as linkers were also used to gain peptides which can bind to DNA in a bidentate mode.
The IHF protein has two structural characteristics found to be responsible for the bent of DNA. An intercalating wedge is located in two -ribbon arms outside the core of the protein. A sequence fragment of the arm of the IHF  subunit has been cyclized to stabilize the -turn and an additional cyclization has been introduced to limit the conformational mobility. The monomer (S)-N-Fmoc-N-Z-diaminopropionic acid for SPPS was synthesized. The introduction of this monomer in the peptide sequence may allow the tri-orthogonal protection needed for the two cyclizations and provides the amino function required for the attachment of a linker sustaining an IHF core mimetic.