Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Optimierung der Festphasenpeptidsynthese (SPPS) am Beispiel eines ausgewählten Pentamers, sowie deren direkte Anwendung bei der Synthese von Filaggrin-Peptiden.
Inhaltsverzeichnis
1. EINLEITUNG
1.1 Festphasenpeptidsynthese - State of the Art
1.2 Rheumatoide Arthritis
1.3 Filaggrin-Peptide & ACCP’s
2. AUFGABE & THEMENSTELLUNG
3. OPTIMIERUNG DER SPPS
3.1 Manuelle Festphasenpeptidsynthese der Pentamere 1-7
3.1.1 Strukturaufklärung der Pentamere
3.1.2 Ergebnisse und Vergleich der Syntheserouten
3.2 Mikrowellensynthese des Pentamers
4. FILAGGRINE - SYNTHESE & STRUKTURAUFKLÄRUNG
4.1 Automatisierte Synthese der Filaggrin-Derivate 8-10
4.1.1 Strukturaufklärung der Filaggrin-Derivate
4.2 Zyklisierung der Filaggrin-Derivate 8 und 9 in Lösung
4.2.1 Beschreibung der Syntheserouten
4.2.2 Strukturaufklärung der zyklisierten Filaggrin-Derivate
4.3 Vergleich der eingesetzten Schutzgruppen Trt und Acm
4.4 Automatisierte SSPPS und Zyklisierung der Filaggrin-Derivate 14-18
4.4.1 Beschreibung der Syntheserouten
4.4.2 Strukturaufklärung der zyklisierten Filaggrin-Derivate
5. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
6. EXPERIMENTELLER TEIL
7. ABBILDUNG DER 1H-NMR-SPEKTREN
8. LITERATURVERZEICHNIS
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit verfolgt das Ziel, die Festphasenpeptidsynthese (SPPS) zu optimieren, indem die Kupplungs- und Entschützungszeiten verkürzt und der Verzicht auf das Reagenz HOBt evaluiert wird, um anschließend effizientere Syntheserouten für Filaggrin-Peptide zur Diagnostik der rheumatoiden Arthritis zu entwickeln.
- Optimierung der Syntheseparameter für die Festphasenpeptidsynthese.
- Strukturaufklärung synthetisierter Pentamere und Filaggrin-Derivate mittels NMR-Spektroskopie.
- Entwicklung und Vergleich von Strategien zur oxidativen Zyklisierung von Peptiden.
- Evaluation verschiedener Cystein-Schutzgruppen (Trt vs. Acm).
- Untersuchung der Konformationsänderungen bei Filaggrin-Mutanten.
Auszug aus dem Buch
3.1 Manuelle Festphasenpeptidsynthese der Pentamere 1-7
Die Pentamere mit der Sequenz Phe1-Gly2-Val3-Met4-Hxa5 wurden manuell auf einem polymeren Träger synthetisiert. Bei der Synthese wurde als polymerer Träger 2-Chlorotrityl-Chlorid-Harz verwendet und Fmoc-geschützte Aminosäuren eingesetzt. Das Harz wurde vorerst im größeren Maßstab über den C-Terminus mit Fmoc-Hxa-OH beladen und für die folgenden Synthesen als Edukt verwendet. Dadurch wurden Beladungseffekte, bzw. Chargendifferenzen vermieden, indem jede Synthese mit dem gleichen Harz und der gleichen Beladung verwendet wurden. Zur Bestimmung der Beladung wurden ca. 2 mg des beladenen Harzes mit 20% Piperidin in DMF behandelt und anschließend mittels UV-Spektroskopie die Konzentration an freiem Fluorenyladdukt bestimmt. Anhand der Konzentration kann die Beladung des Harzes berechnet werden.
Bei der Synthese wurde vorerst das Harz in DMF aufgequellt und die Fmoc-Schutzgruppe abgespalten. Anschließend wurde die nächste Aminosäure mit Hilfe von HBTU, DIPEA und je nach Syntheseroute mit oder ohne HOBt gekuppelt. Nach der Kupplung wurde das Harz mit DMF gewaschen und die beschriebenen Schritte dreimal wiederholt, bis die gewünschte Sequenz erlangt wurde. Das Peptid wurde mit DCM gewaschen, getrocknet und mit einer Lösung aus TFA/H2O (95:5) vom Harz abgespalten. Die erhaltene Abspalt-Lösung wurde eingeengt, mit Methanol aufgenommen und in kaltem abs. Diethylether gefällt, gewaschen und lyophilisiert. Nach dieser Art wurden die Pentamere 1-7 mit Variation der Kupplungszeiten, der Entschützungszeiten, sowie der Verwendung von HOBt synthetisiert. Die verschiedenen Synthesebedingungen der einzelnen Pentamere sind in Tabelle 1 aufgelistet. Eine mittels HyperChemTM berechnete Struktur des Pentamers ist in Abbildung 12 gegeben.
Zusammenfassung der Kapitel
1. EINLEITUNG: Dieser Abschnitt beschreibt die Bedeutung und Grundlagen der Festphasenpeptidsynthese sowie die klinische Relevanz von Filaggrin-Peptiden bei der Diagnose rheumatoider Arthritis.
2. AUFGABE & THEMENSTELLUNG: Es wird die Zielsetzung definiert, die SPPS durch verringerte Kupplungszeiten und Verzicht auf HOBt zu optimieren und diese für Filaggrin-Derivate anzuwenden.
3. OPTIMIERUNG DER SPPS: Untersuchung verschiedener Synthesebedingungen zur Optimierung der Peptidherstellung, inklusive Vergleich von NMR-Daten der synthetisierten Pentamere.
4. FILAGGRINE - SYNTHESE & STRUKTURAUFKLÄRUNG: Detaillierte Beschreibung der automatisierten Synthese und Zyklisierung verschiedener Filaggrin-Derivate sowie deren strukturelle Charakterisierung.
5. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK: Zusammenfassung der erfolgreichen Optimierung der SPPS-Parameter und der gewonnenen Erkenntnisse zur effizienten Zyklisierung von Filaggrin-Peptiden.
6. EXPERIMENTELLER TEIL: Detaillierte Auflistung der verwendeten Chemikalien, Apparaturen und experimentellen Protokolle für die Synthesen.
7. ABBILDUNG DER 1H-NMR-SPEKTREN: Zusammenstellung der analytischen Spektren zur Validierung der synthetisierten Verbindungen.
8. LITERATURVERZEICHNIS: Verzeichnis der verwendeten Quellen und Fachpublikationen.
Schlüsselwörter
Festphasenpeptidsynthese, SPPS, Filaggrin-Peptide, Rheumatoide Arthritis, NMR-Spektroskopie, Zyklisierung, Schutzgruppen, Trityl, Acm, Peptidsynthese, Mutagenese, Bioanalytik, Strukturaufklärung, HOBt, HBTU.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit?
Die Arbeit befasst sich mit der Optimierung der Festphasenpeptidsynthese (SPPS) und deren Anwendung zur Herstellung spezieller Filaggrin-Peptide, die in der medizinischen Diagnostik für rheumatoide Arthritis eine zentrale Rolle spielen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder umfassen die chemische Peptidsynthese unter variierten Bedingungen, die Untersuchung von Kupplungseffizienz, die oxidative Zyklisierung von Peptiden und die Analyse der resultierenden Molekülstrukturen durch NMR-Spektroskopie.
Was ist das primäre Ziel der Forschung?
Das primäre Ziel ist die Verkürzung der Synthesezeiten bei gleichzeitig hoher Ausbeute und Qualität der produzierten Filaggrin-Peptide sowie die Etablierung einer effizienten Zyklisierungsmethode.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Neben der automatisierten und manuellen Festphasensynthese werden NMR-Spektroskopie (1D/2D, HSQC, COSY, ROESY), Massenspektrometrie, Polarimetrie, CD-Spektroskopie und HPLC zur Analyse und Charakterisierung verwendet.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden verschiedene Syntheseversuche an Pentameren und komplexeren Filaggrin-Derivaten (inklusive Mutanten mit D-Alanin und L-Prolin) dokumentiert, wobei die Optimierung der Syntheseparameter und verschiedene Zyklisierungsansätze im Fokus stehen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie SPPS, Filaggrin-Peptide, NMR-Strukturaufklärung, oxidative Zyklisierung und rheumatoide Arthritis definiert.
Warum ist der Verzicht auf das Reagenz HOBt relevant?
Der Verzicht auf HOBt wurde im Rahmen der Optimierung untersucht, um zu prüfen, ob die Kupplungseffizienz unter den gewählten Bedingungen ohne dieses Additiv gesteigert werden kann, was laut den Ergebnissen zu einer Verbesserung der Ausbeute führte.
Welche Rolle spielt die D-Alanin bzw. L-Prolin-Mutation?
Diese Mutationen wurden eingeführt, um gezielt einen Beta-Turn in der Sequenz zu induzieren und dadurch die Ausbildung von Beta-Sheets zu begünstigen, was eine stabilere Sekundärstruktur des Peptids zur Folge hat.
- Arbeit zitieren
- BSc. Matthias Lamping (Autor:in), 2010, Optimierung der Festphasenpeptidsynthese und deren direkte Anwendung bei der Synthese von Filaggrin-Peptiden, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/204020
