Dokument: Entwicklung niedermolekularer Sonden als pharmakologische Werkzeuge
| Titel: | Entwicklung niedermolekularer Sonden als pharmakologische Werkzeuge | |||||||
| Weiterer Titel: | Development of small chemical probes as pharmacological tools | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=55873 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20210414-083553-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Hagenow, Jens [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Stark, Holger [Gutachter] Prof. Dr. Gohlke Holger [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
| Beschreibungen: | Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und Synthese niedermolekularer chemischer Sonden für die Untersuchung des Histamin-H4-Rezeptors (H4R) sowie der Monoaminoxidasen (MAO) A und B.
Die Entwicklung neuer H4R-Liganden konzentrierte sich auf die Bereitstellung fluoreszenter Sonden. In der Vergangenheit konnten Fluoreszenzliganden bereits erfolgreich zur Markierung von G-Protein gekoppelten Rezeptoren genutzt werden. Die Markierung von humanen H4R mit fluoreszenten chemischen Sonden könnte unter anderem die Untersuchung des Expressionsmusters der H4R unterstützen. Die Struktur der generierten Sonden wurde unter anderem spektroskopisch charakterisiert und deren H4R-Affinität mittels Radioliganden-Verdrängungsexperimenten bestimmt. Den Ausgangspunkt der Syntheseplanung stellten bekannte Pharmakophore dar, die über eine hohe H4R-Affinität verfügten und auf ihre Möglichkeiten zur Derivatisierung mit Fluorophoren untersucht wurden. Dabei wurden Fälle betrachtet, die sowohl eine integrative Kopplung des Fluorophors einschlossen, als auch die Verknüpfung mit oder ohne Linker. Die integrative Kopplung erbrachte mit Verbindung 19 einen H4R-Liganden, der über eine moderate Affinität verfügte (Ki = 400 nM), dessen Emissionsmaximum (λmaxEm = 400 nm) jedoch zu nahe am Autofluoreszenzbereich von Zell- und Gewebematerial lag und sich daher nicht zur Rezeptormarkierung eignet. Die Grundstruktur dieser Verbindung orientierte sich dabei an borhaltigen Fluorophoren und Aminopyrimidinen, die für ihre hohe H4R-Affinität bekannt sind. Die Chalconderivate 10 und 11, bei denen eine Kopplung ohne Linker realisiert wurde, zeigten gute Fluoreszenzeigenschaften, jedoch waren die H4R-Affinitäten zu gering, um diese als pharmakologische Werkzeuge einzusetzen. Bei den Verbindungen 21 – 29 wurde unter Verwendung von unterschiedlichen Linkern Fluorophore an H4R-affine Aminopyrimidine gekoppelt. Dabei wurde zunächst mit dem Modellfluorophor 2,4-Dinitrobenzol die optimale Linker-Anbindung evaluiert. Es ging Verbindung 26 als Leitstruktur mit einem Butyl-Linker hervor. Die Variation des Fluorophors erbrachte Verbindung 30 (Ki = 428 nM), bei der eine biologisch aktive Substanz mit dem BOPPY Fluorophor verknüpft wurde. BOPPY zeichnet sich durch geeignete Absorptions- und Emissionseigenschaften sowie eine gute Quantenausbeute aus, was eine Rezeptormarkierung in Zell- und Gewebsproben erlaubt. Bei der Bereitstellung der chemischen Sonden zur Untersuchung der MAO-Isoformen wurden aromatische Amide erzeugt, die als Ausgangspunkte für ein Design von multitargeting ligands (MTLs) genutzt werden können. Die Verbindungen (31*, 33*, 34*, 55* und 65*) inhibierten präferierend MAO B im nanomolaren Konzentrationsbereich und Dockingexperimente zeigten eine gute Oberflächen-komplementarität zwischen den chemischen Sonden und der MAO B-Bindetasche. Weiterführende Untersuchungen der aktivsten Verbindung 55* zeigten ein reversibles und kompetitives Bindungsverhalten gegenüber MAO B auf. Zusammenfassend wurden in dieser Arbeit sowohl Fluoreszenzliganden für den H4R als auch Inhibitoren für MAO A und MAO B erzeugt. Die hier präsentierten fluoreszenz-markierten Aminopyrimidinderivate (21 - 30) wurden als erfolgsversprechendste Substanzklasse identifiziert, von denen Verbindung 26 (Ki = 149 nM) die höchste Affinität aufwies. Somit wurden erstmalig fluoreszente Liganden mit H4R-Affinität im nanomolaren Konzentrationsbereich synthetisiert, die den Grundstein für weitere Strukturoptimierungen legen.The present work deals with the development and synthesis of small chemical probes for in-vestigation of the histamine-H4-receptor (H4R) and the monoamine oxidases (MAO) A and B. The development of new H4R ligands focused on the preparation of fluorescent ligands. In the past, fluorescent ligands have already been used to successfully label G protein-coupled receptors. The labeling of human H4R with fluorescent chemical probes could be an additional support to the study of the expression patterns of the H4R. The structure of the herein generated probes were characterized spectroscopically among other methods and their H4R affinity was determined by means of radioligand displacement experiments. The plan of synthesis started from known pharmacophores, showing a high affinity towards the H4R and were investigated for possible derivatization sites for fluorescent groups. Different strategies were applied either by integrating the fluorophore into the pharmacophore or by coupling it directly or via a linker to the pharmacophore. Integrative coupling resulted in compound 19, showing moderate H4R-affinity (Ki = 400 nM) but its emission maximum (λmaxEm = 400 nm) is too close to the autofluorescence of cell and tissue material. The structure of this compound originated from H4R affine aminopyrimidines and boron-containing fluorophores. The direct coupled Chalcone derivatives 10 and 11 exhibited good fluorescence properties but with only low to moderate H4R-affinity, thus limiting their utilization as pharmacological tools. Using a variety of linkers, different fluorophores were coupled to aminopyrimidines resulting in compounds 21 – 29. Initially, 2,4-dinitrobenzene was used as a reference-fluorophore to evaluate the optimal nature of the linker. Compound 26 containing a butyl linker showed the highest affinity and was established as a lead structure for subsequent fluorophore variations. Compound 30 (Ki = 428 nM) represents a biologically active compound containing the BOPPY fluorophore. BOPPY shows promising absorbtion and emission properties as well as a high quantum yield enabeling it for H4R labelling in cells and tissue. Providing chemical probes for the investigation of the MAO isoforms, aromatic amides were generated which can be used as starting material for the design of multitargeting ligands (MTLs). The compounds (31*, 33*, 34*, 55* and 65*) inhibited MAO B preferentially in the nanomolar concentration range and docking experiments showed good surface complementarity between the chemical probes and the MAO B binding pocket. Further investigations of the most active compound 55* showed a reversible and competitive binding behavior towards MAO B. In summary, both fluorescent ligands for the H4R and inhibitors for MAO A and MAO B were generated in this work. The fluorescence-labeled aminopyrimidine derivatives (21 - 30) presented here were identified as the most promising class of substances with compound 26 (Ki = 149 nM) as the most active one. Fluorescent ligands with H4R affinity in the nanomolar concentration range were thus synthesized for the first time, laying the foundation for further structural optimization. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Pharmazie » Pharmazeutische und Medizinische Chemie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 14.04.2021 | |||||||
| Dateien geändert am: | 14.04.2021 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 08.10.2020 | |||||||
| Datum der Promotion: | 25.03.2021 |
