Synthetische Glycopeptide mit Sulfatyl-Lewis X-Struktur als potenzielle Inhibitoren der Zelladhäsion

Zelladhäsionsprozesse sind von großer Bedeutung für zahlreiche biologische Prozesse, wie etwa die Immunantwort, die Wundheilung und die Embryogenese. Außerdem spielen sie eine entscheidende Rolle im Verlauf inflammatorischer Prozesse. An der Zelladhäsion sind verschiedene Klassen von Adhäsionsmolekülen beteiligt. Die erste leichte „rollende“ Adhäsion von Leukozyten am Ort einer Entzündung wird durch die Selektine vermittelt. Diese binden über die Kohlenhydrat-Strukturen Sialyl-Lewisx und Sialyl-Lewisa über eine calciumabhängige Kohlenhydrat-Protein-Bindung an ihre spezifischen Liganden und vermitteln so den ersten Zellkontakt, bevor andere Adhäsionsmoleküle (Cadherine, Integrine) die feste Adhäsion und den Durchtritt durch das Endothel bewirken. Bei einer pathogenen Überexpression der Selektine kommt es jedoch zu zahlreichen chronischen Erkrankungen wie z. B. rheumatoider Arthritis, Erkrankungen der Herzkranzgefäße oder dem Reperfusions-syndrom. Außerdem wird eine Beteiligung der durch die Selektine vermittelten Zellkontakte bei der Metastasierung von Karzinomzellen angenommen. Ein Ansatzpunkt für die Behandlung der oben genannten Erkrankungen ist die Gabe löslicher kompetitiver Inhibitoren für die Selektine. Ziel der Arbeit war die Modifikation des Sialyl-Lewisx-Leitmotivs zur Steigerung der metabolischen Stabilität und dessen Einbau in die Peptidsequenz aus der für die Bindung verantwortlichen Domäne des endogenen Selektin-Liganden PSGL-1. Dazu wurden mit einer modifizierten Lewisx-Struktur glycosylierte Aminosäurebausteine dargestellt (Abb.1). Die Verwendung von Arabinose und des Sulfatrestes anstelle von Fusose und Sialinsäure sollte außerdem zu einer gesteigerten metabolischen Stabilität des synthetischen Liganden beitragen. Die so erhaltenen Glycosylaminosäuren sollten nun in die Festphasenpeptidsynthese eingesetzt werden. Aufgrund der großen säurelabilität konnte hier nicht auf das Standartverfahren (Wang-Harz, Abspaltung mit TFA) zurückgegriffen werden. Deshalb kam ein neuartiges UV-labiles Ankersystem zum Einsatz. Dazu wurde ein Protokoll für die Synthese und Abspaltung von Peptiden an diesem neuen System entwickelt. Daran gelang die Synthese des nichtglycosylierten Peptidrückgrats sowie eines mit der dem sulfatierten Lewisx-Motiv versehenen Glycopeptids. Ein vierfach sulfatiertes Glycopeptid, welches durch den Einsatz von im Vorfeld chemisch sulfatierer Tyrosin-Bausteinen dargestellt werden sollte, konnte massenspektrometrisch nachgewiesen werden.

Selektiv deblockierbare Diamino-D-Galactose-Scaffolds für die kombinatorische Synthese potentieller RNA-Liganden

Die Aufklärung der Schlüsselrolle der RNA in zahlreichen biologischen Prozessen, die sich aus ihren selektiven Wechselwirkungen mit anderen RNA-Molekülen, Proteinen, Peptiden bzw. Antibiotika ergibt, ist für die Wirkstoffforschung von großer Bedeutung. Die Aminoglycoside und Antibiotika, die durch eine Hemmung der Proteinbiosynthese schon seit längerem bekannt sind, dienen als Leitstrukuren für die Synthese von weiteren Wirkstoffen. Die meisten Aminoglycosid-Antibiotika beinhalten Aminozucker, die mit dem rn2-Desoxystreptamin-Gerüst verbunden sind. Die stereochemische Vielfalt der Substitutionsstellen für Amino- und Hydroxylgruppen in diesem Gerüst und deren beschränkte konformative Flexibilität bieten vielseitige Möglichkeiten, um potenzielle RNA-Liganden so zu gestalten, dass es zu einer spezifischen Erkennung von RNA-Strukturen kommen kann. Ein wichtiger Vertreter dieser Antibiotika, Neomycin B, von dessen Struktur die Entwicklung des Diaminogalactose-Templates abgeleitet wurde, wurde in dieser Arbeit als Leitstruktur gewählt. Die Synthese von Diaminogalactose-Scaffolds wurde zunächst in Lösung durchgeführt. Anschließend wurden die Bausteine 2 und 4 an einen polymeren Träger gebunden.rnNach Prüfung der orthogonalen Stabilität der Schutzgruppen wurde mit den Scaffolds 2 und 4 eine Bibliothek von 65 Verbindungen hergestellt. Mit 42 dieser Verbindungen wurden anschließend Zellassays im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 579 (RNA-Liganden-Wechselwirkungen) durchgeführt, um ihre Cytotoxizität zu prüfen. Für einzelne Verbindungen konnten die optimalen Konzentrationen bestimmt werden, bei denen zukünftige Tests für die Tat/TAR Wechselwirkung ohne störende cytotoxische Effekte durchgeführt werden können.rn

Oligodeoxynucleotide-polypeptide block copolymers

Synthesis and characterization of monodisperse oligonucleotide-polypeptide di- and triblock copolymers are described. These block copolymers are promising building blocks for the formation of defined structures by sequential DNA self-assembly. The oligonucleotide sequences (ODN, 46 bases) obtained from standard solid phase synthesis were designed to form four-arm DNA junctions. The hybridization of the four single stranded oligonucleotides at room temperature to a stable four-arm junction is selective and quantitative. The junctions exhibit good thermal stability as proven by polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) and UV analysis. The second block consists of monodisperse elastin-like polypeptides (ELPs) with a pentapeptide repeat unit of (Val-Pro-Gly-Val-Gly) synthesized by genetic engineering. ODN-ELP diblock copolymers were obtained either by thiol coupling or by activated ester chemistry. Taking advantage of the endgroup control of both components (ODN, ELP), combination of the two different synthetic approaches leads to the synthesis of ODN-ELP-ODN triblock copolymers. Dynamic light scattering measurements of the single components and the synthesized diblock copolymers reveal their monodispersity. Hybridization of four ODN-ELP diblock copolymers carrying the four junction sequences shows quantitative self-assembly. In conclusion, this work provides the first example of the synthesis of perfectly defined ODN-ELP block copolymers and their potential use in DNA self-assembly.

DNA-Polymer-Hybride als molekulare Bausteine

Die DNA hat sich durch die herausstechende Eigenschaft zur Selbstorganisation in den Naturwissenschaften zu einem beliebten Werkzeug entwickelt. In dieser Arbeit wurde die Oligonukleotidselbsterkennung zum Aufbau komplexer Multiblockcopolymere genutzt. Dabei dienten komplementäre einzelsträngige Oligonukleotidsequenzen (ssDNA) als adressierbare Verbindungsstücke zwischen synthetischen Blöcken. Als Bausteine wurden asymmetrische Dreiblockcopolymere der Form DNA1-Polymer-DNA2 aus einer flexiblen Polymereinheit (PEO bzw. PPO) die an beiden Enden mit unterschiedlichen Oligonukleotidsequenzen „funktionalisiert“ ist, verwendet. Diese Bausteine konnten durch die Kombination von Festphasensynthese der Oligonukleotide und Blockkopplung dargestellt werden. Die Oligonukleotidsequenzen wurden so gewählt, dass deren Hybridisierung zu einer bei Raumtemperatur stabilen Verbindung führt. Durch die Verwendung dieser Bausteine erhält man ein modulares System, dass sich durch seine hohe Flexibilität auszeichnet. Aus den dargestellten Dreiblockcopolymeren konnten verschiedene alternierende Multiblockcopolymere aufgebaut werden, wobei die Anzahl der Blöcke (von 11 bis 15) und das PEO / PPO- Verhältnis variiert wurden. Derartige Strukturen sind auf der Grundlage chemischer Synthesen unerreichbar. Die Flexibilität dieses modularen Systems konnte gezeigt werden, indem einzelne Blockbausteine zur Strukturaufklärung einfach ausgetauscht oder weggelassen werden konnten. Durch geeignete Wahl der DNA-Sequenzen konnte zusätzlich das Polymerisationsverhalten dieser Bauelemente untersucht werden. Die Integration längerer kettensteifer DNA-Abschnitte in die Multiblockstrukturen erfolgte durch die Verwendung teilkomplementärer Oligonukleotide. Diese bieten den Vorteil, dass bis zu einer Größe von etwa 150 bp sowohl die Länge als auch die Sequenz der Doppelstrangabschnitte und sticky-ends frei variiert werden können. Die biosynthetischen Dreiblockcopolymere dienten hier als Linkermoleküle zwischen den einzelnen dsDNA-Blöcken. Nach diesem Konzept wurde ein Nonamer als Modellsystem eines mehrfach gebrochenen Stäbchens synthetisiert. Außerdem wurden mit Hilfe der Polymerase Kettenreaktion (PCR) semiflexible DNA Abschnitte erzeugt. Durch die Wahl des Synthesewegs konnte sowohl die Länge der semiflexiblen Einheit als auch die Länge und die Sequenz des sticky-ends variiert werden. Anhand dieser Modellverbindungen wurde dann das Hybridisierungsverhalten in Abhängigkeit der Linker- und Segmentlängen untersucht.

Synthese von MUC1-Glycopeptid-Konjugaten mit fluorierten Analoga des Thomsen-Friedenreich-Antigens

Krebserkrankungen gehen oft mit der Überexpression von mucinartigen Glycoproteinen auf der Zelloberfläche einher. In vielen Krebserkrankungen wird aufgrund der fehlerhaften Expression verschiedener Glycosyltransferasen das transmembranständige Glycoprotein MUC1, mit verkürzten Glycanstrukturen, überexprimiert. Das Auftreten der verschiedenen tumor-assoziierten Antigene (TACA) korreliert meist mit dem Fortschreiten des Krebs und der Metastasierung. Daher stellen TACAs interessante Zielmoleküle für die Entwicklung einer aktiven Tumorimmuntherapie zur spezifischen Behandlung von Adenokarzinomen dar. In dieser Arbeit galt das Interesse dem epithelialen Mucin MUC1, auf Basis dessen ein synthetischer Zugang zu einheitlichen Antitumorvakzinen, welche aus mucinanalogen Glyco-peptid¬konjugaten des MUC1 und Carrierproteinen bestehen, hergestellt werden sollten.rnUm eine tumorspezifische Immunantwort zu erhalten, müssen die selbst schwach immunogenen MUC1-Antigene über einen nicht-immunogenen Spacer mit einem geeigneten Trägerprotein, wie Tetanus Toxoid oder Rinderserumalbumin (BSA), verbunden werden. rnDa ein Einsatz von Glycokonjugaten in Impfstoffen durch die metabolische Labilität der O-glycosidischen Bindungen eingeschränkt ist, wurden hierzu erstmals fluorierte Vetreter von MUC1-analogen Glycopeptiden verwendet, in denen das Kohlenhydrat-Epitop durch den strategischen Einbau von Fluor¬atomen gegenüber einem raschen Abbau durch Glycosidasen geschützt werden soll. Dazu wurden auf Basis des literaturbekannten Thomsen-Friedenreich-Antigens Synthesestrategien zur Herstellung eines 2’F- und eines 2’,6’-bisfluorierten-Analogons erarbeitet. rnSchlüsselschritte in der Synthese stellten neben der elektrophilen Fluorierung eines Galactalvorläufers auch die -selektive 3-Galactosylierung des TN-Antigen-Bausteins zum 2’F- und 2’,6’-bisfluorierten-Analogons des TF-Disaccharids dar. Durch entsprechende Schutzgruppentransformationen wurden die beiden Derivate in entsprechende Glycosyl¬amino-säure-Bausteine für die Festphasensynthese überführt.rnNeben den beiden Analoga des TF-Antigens wurde auch erstmals ein 2F-Analogon des 2,6-Sialyl-T-Antigens hergestellt. Dazu wurde der entsprechende 2’F-TF-Baustein mit Sialinsäure-xanthogenat nach bereits bekannten Syntheseprotokollen umgesetzt. Aufgrund von Substanzmangel konnte die Verbindung nicht zur Synthese eines MUC1-Glycopeptid-Analogons herangezogen werden.rnDer Einbau der hergestellten Glycosylaminosäure-Bausteine erfolgte in die aus 20 Amino-säuren bestehende vollständige Wiederholungseinheit aus der tandem repeat-Sequenz des MUC1, wobei die entsprechenden Glycanseitenketten stets in Position 6 eingeführt wurden. Um die erhaltenen Glycopeptide für immunologische Studien an Carrier-Proteine anbinden zu können und so ggf. zu funktionsfähigen Impfstoff-Konjugaten zu gelangen, wurden diese stets N-terminal mit einem nicht-immunogenen Triethylenglycol-Spacer verknüpft. Die anschließende Funktionalisierung mit Quadratsäurediethylester erlaubte die spätere chemoselektive Konjugation an Trägerproteine, wie Tetanus Toxoid oder BSA.rnIn ersten immunologischen Bindungsstudien wurden die synthetisierten BSA-Glycopeptid-Konjugate mit Serum-Antikörpern aus Vakzinierungsstudien von MUC1-Tetanus Toxoid-Konjugaten, die (i) eine natürliche TF-Antigenstruktur und (ii) ein entsprechendes TF-Antigenderivat mit Fluorsubstituenten an C-6 des Galactosamin-Bausteins und C-6’ des Galactoserests tragen, untersucht.rn

Ruthenium-based light harvesting complexes

Polypyridylkomplexe von Ruthenium(II) besitzen eine Vielzahl von Anwendungen, z. B. in Farbstoff-sensibilisierten Solarzellen und als Photokatalysatoren. [Ru(bpy)3]2+ ist einer der prominentesten Ruthenium(II)-Komplexe und besitzt langlebige angeregte 3MLCT-Zustände mit einer Lebensdauer von 1 µs und einer Lumineszenz-Quantenausbeute von 10%. [Ru(bpy)3]2+ ist chiral und kann Stereoisomere bilden, wenn die Liganden unsymmetrisch substituiert sind oder im Falle von oligonuklearen rac/meso-Komplexen. Bis-tridentate Komplexe wie [Ru(tpy)2]2+ sind achiral und umgehen damit unerwünschte Stereoisomere. [Ru(tpy)2]2+ besitzt jedoch enttäuschende photophysikalische Eigenschaften mit einer 3MLCT-Lebensdauer von nur etwa 0.2 ns und einer Quantenausbeute von ≤ 0.0007%. Die Anbringung von Substituenten an [Ru(tpy)2]2+ sowie die Aufweitung der Liganden-Bisswinkel auf 90° bewirken deutlich verbesserte Eigenschaften der emittierenden 3MLCT-Zustände. rnDieser Strategie folgend wurden in der vorliegenden Arbeit neue bis-tridentate Ruthenium(II)-Komplexe entwickelt, synthetisiert und charakterisiert. Durch Anbringen von Ester-Substituenten und Verwenden von Liganden mit erweiterten Bisswinkeln konnten 3MLCT-Lebensdauern von bis zu 841 ns und Quantenausbeuten von bis zu 1.1% erreicht werden. Die neuen bis-tridentaten Komplexe weisen eine deutlich erhöhte Photostabilität im Vergleich zu tris-bidentatem [Ru(bpy)3]2+ auf. rnDie Komplexe wurden als Emitter in Licht-emittierenden elektrochemischen Zellen eingebaut und zeigen Elektrolumineszenz mit einer tiefroten Farbe, die bis ins NIR reicht. Ebenso wurden die Komplexe als Lichtsammler in Farbstoff-sensibilisierten Solarzellen getestet und erreichen Licht-zu-Energie-Effizienzen von bis zu 0.26%. rnDinukleare, stereochemisch einheitliche Ruthenium(II)-Komplexe wurden oxidiert um die Metall-Metall-Wechselwirkung zwischen Ru(II) und Ru(III) in der einfach oxidierten Spezies zu untersuchen. Die unterschiedlichen Redoxeigenschaften der beiden Rutheniumzentren in den verwendeten dinuklearen Verbindungen führt zu einer valenzlokalisierten Situation in der keine Metall-Metall-Wechselwirkung beobachtet wird. Ebenso wurde die Oxidation eines einkernigen Ruthenium(II)-Komplexes sowie dessen spontane Rückreduktion untersucht.rnEnergietransfersysteme wurden mittels Festphasensynthese hergestellt. Dabei ist ein Bis(terpyridin)ruthenium(II)-Komplex als Energie-Akzeptor über eine unterschiedliche Anzahl an Glycineinheiten mit einem Cumarin-Chromophor als Energie-Donor verknüpft. Bei einer kleinen Zahl an Glycineinheiten (0, 1) findet effektiver Energietransfer vom Cumarin- zum Ruthenium-Chromophor statt, wogegen bei zwei Glycineinheiten ein effektiver Energietransfer verhindert ist.rnLicht-induzierte Ladungstrennung wurde erreicht, indem Bis(terpyridin)ruthenium(II)-Komplexe als Chromophore in einem Donor-Chromophor-Akzeptor-Nanokomposit eingesetzt wurden. Dabei wurde ein Triphenylamin-enthaltendes Blockcopolymer als Elektronendonor und ZnO-Nanostäbchen als Elektronenakzeptor verwendet. Bei Bestrahlung des Chromophors werden Elektronen in die ZnO-Nanostäbchen injiziert und die Elektronenlöcher wandern in das Triphenylamin-enthaltende Blockcopolymer. rnrn

Influence of different spacers on the biological profile of a DOTA-somatostatin analogue

Radiolabeled somatostatin analogues have been successfully used for targeted radiotherapy and for imaging of somatostatin receptor (sst1-5)-positive tumors. Nevertheless, these analogues are subject to improving their tumor-to-nontarget ratio to enhance their diagnostic or therapeutic properties, preventing nephrotoxicity. In order to understand the influence of lipophilicity and charge on the pharmacokinetic profile of [1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA)]-somatostatin-based radioligands such as [DOTA,1-Nal3]-octreotide (DOTA-NOC), different spacers (X) based on 8-amino-3,6-dioxaoctanoic acid (PEG2), 15-amino-4,7,10,13-tetraoxapentadecanoic acid (PEG4), N-acetyl glucosamine (GlcNAc), triglycine, beta-alanine, aspartic acid, and lysine were introduced between the chelator DOTA and the peptide NOC. All DOTA-X-NOC conjugates were synthesized by Fmoc solid-phase synthesis. The partition coefficient (log D) at pH = 7.4 indicated that higher hydrophilicity than [111In-DOTA]-NOC was achieved with the introduction of the mentioned spacers, except with triglycine and beta-alanine. The high affinity of [InIII-DOTA]-NOC for human sst2 (hsst2) was preserved with the structural modifications, while an overall drop for hsst3 affinity was observed, except in the case of [InIII-DOTA]-beta-Ala-NOC. The new conjugates preserved the good affinity for hsst5, except for [InIII-DOTA]-Asn(GlcNAc)-NOC, which showed decreased affinity. A significant 1.2-fold improvement in the specific internalization rate in AR4-2J rat pancreatic tumor cells (sst2 receptor expression) at 4 h was achieved with the introduction of Asp as a spacer in the parent compound. In sst3-expressing HEK cells, the specific internalization rate at 4 h for [111In-DOTA]-NOC (13.1% +/- 0.3%) was maintained with [111In-DOTA]-beta-Ala-NOC (14.0% +/- 1.8%), but the remaining derivatives showed <2% specific internalization. Biodistribution studies were performed with Lewis rats bearing the AR4-2J rat pancreatic tumor. In comparison to [111In-DOTA]-NOC (2.96% +/- 0.48% IA/g), the specific uptake in the tumor at 4 h p.i. was significantly improved for the 111In-labeled sugar analogue (4.17% +/- 0.46% IA/g), which among all the new derivatives presented the best tumor-to-kidney ratio (1.9).

NON-CHROMATOGRAPHIC PURIFICATION OF SYNTHETIC BIO-OLIGOMERS

Synthetic oligonucleotides and peptides have found wide applications in industry and academic research labs. There are ~60 peptide drugs on the market and over 500 under development. The global annual sale of peptide drugs in 2010 was estimated to be $13 billion. There are three oligonucleotide-based drugs on market; among them, the FDA newly approved Kynamro was predicted to have a $100 million annual sale. The annual sale of oligonucleotides to academic labs was estimated to be $700 million. Both bio-oligomers are mostly synthesized on automated synthesizers using solid phase synthesis technology, in which nucleoside or amino acid monomers are added sequentially until the desired full-length sequence is reached. The additions cannot be complete, which generates truncated undesired failure sequences. For almost all applications, these impurities must be removed. The most widely used method is HPLC. However, the method is slow, expensive, labor-intensive, not amendable for automation, difficult to scale up, and unsuitable for high throughput purification. It needs large capital investment, and consumes large volumes of harmful solvents. The purification costs are estimated to be more than 50% of total production costs. Other methods for bio-oligomer purification also have drawbacks, and are less favored than HPLC for most applications. To overcome the problems of known biopolymer purification technologies, we have developed two non-chromatographic purification methods. They are (1) catching failure sequences by polymerization, and (2) catching full-length sequences by polymerization. In the first method, a polymerizable group is attached to the failure sequences of the bio-oligomers during automated synthesis; purification is achieved by simply polymerizing the failure sequences into an insoluble gel and extracting full-length sequences. In the second method, a polymerizable group is attached to the full-length sequences, which are then incorporated into a polymer; impurities are removed by washing, and pure product is cleaved from polymer. These methods do not need chromatography, and all drawbacks of HPLC no longer exist. Using them, purification is achieved by simple manipulations such as shaking and extraction. Therefore, they are suitable for large scale purification of oligonucleotide and peptide drugs, and also ideal for high throughput purification, which currently has a high demand for research projects involving total gene synthesis. The dissertation will present the details about the development of the techniques. Chapter 1 will make an introduction to oligodeoxynucleotides (ODNs), their synthesis and purification. Chapter 2 will describe the detailed studies of using the catching failure sequences by polymerization method to purify ODNs. Chapter 3 will describe the further optimization of the catching failure sequences by polymerization ODN purification technology to the level of practical use. Chapter 4 will present using the catching full-length sequence by polymerization method for ODN purification using acid-cleavable linker. Chapter 5 will make an introduction to peptides, their synthesis and purification. Chapter 6 will describe the studies using the catching full-length sequence by polymerization method for peptide purification.

Two-dimensional supramolecular polymers: controlled formation and visualization on the surface

Self – assembly is a powerful tool for the construction of highly organized nanostructures. Therefore, the possibility to control and predict pathways of molecular ordering on the nanoscale level is a critical issue for the production of materials with tunable and adaptive macroscopic properties. 2D polymers are attractive objects for the field of material sciences due to their exceptional properties. [1] As shown before, amphiphilic oligopyrenotides (produced via automated solid-phase synthesis) form rod–like supramolecular polymers in water. [2] These assemblies form 1D objects. [3] By applying certain changes to the design of the oligopyrenotide units the dimensionality of the formed assemblies can be influenced. Herein, we demonstrate that Py3 (see Figure 1) forms defined supramolecular assemblies under thermodynamic conditions in water. To study Py3 self-assembly, we carried out whole set of spectroscopic (UV/vis, fluorescence, DLS) and microscopic experiments (AFM). The obtained results suggest that oligopyrenotides with the present type of geometry and linker length leads to formation of 2D supramolecular assemblies.

PEG spacers of different length influence the biological profile of bombesin-based radiolabeled antagonists

INTRODUCTION The gastrin-releasing peptide receptor (GRPR) was shown to be expressed with high density on several types of cancers. Radiolabeled peptides for imaging and targeted radionuclide therapy have been developed. In this study, we evaluated the potential of statine-based bombesin antagonists, conjugated to 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA) through oligoethyleneglycol spacers, labeled with (177)Lu and we determined the effect of polyethyleneglycol (PEG) spacer length on in vitro and in vivo properties. METHODS The bombesin antagonists were synthesized on solid phase using Fmoc chemistry; the spacers Fmoc-dPEGx-OH (x=2, 4, 6 and 12) and the DOTA(tBu)3 were coupled using a standard procedure. The peptides were labeled with (177)Lu and evaluated in vitro (lipophilicity, serum stability, internalization and binding affinity assays). Biodistribution studies were performed in PC-3 tumor-bearing nude mice. RESULTS The solid-phase synthesis was straightforward with an overall yield ranging from 30% to 35% based on the first Fmoc cleavage. The hydrophilicity increased with spacer length (logD: -1.95 vs -2.22 of PEG2 and PEG12 analogs, respectively). There is a tendency of increased serum stability by increasing the spacer length (T1/2=246±4 and 584±20 for PEG2 and PEG6 analogs, respectively) which seems to reverse with the PEG12 analog. The IC50 values are similar with the only significant difference of the PEG12 analog. The (177)Lu-labeled PEG4 and PEG6 conjugates showed similar pharmacokinetic with high tumor uptake and excellent tumor-to-kidney ratios (7.8 and 9.7 at 4h for the PEG4 and PEG6 derivatives, respectively). The pancreas uptake was relatively high at 1h but it shows fast washout (0.46%±0.02% IA/g and 0.29%±0.08% IA/g already at 4h). CONCLUSION Among all the studied analogs the PEG4 and PEG6 showed significantly better properties. The very high tumor-to-non-target organ ratios, in particular tumor-to-kidney ratios, already at early time point will be important in regard to safety concerning kidney toxicity.

Conformational influences of glycosylation of a peptide: A possible model for the effect of glycosylation on the rate of protein folding

Improved strategies for synthesis make it possible to expand the range of glycopeptides available for detailed conformational studies. The glycopeptide 1 was synthesized using a new solid phase synthesis of carbohydrates and a convergent coupling to peptide followed by deprotection. Its conformational properties were subjected to NMR analysis and compared with a control peptide 2 prepared by conventional solid phase methods. Whereas peptide 2 fails to manifest any appreciable secondary structure, the glycopeptide 1 does show considerable conformational bias suggestive of an equilibrium between an ordered and a random state. The implications of this ordering effect for the larger issue of protein folding are considered.

Phosphotyrosyl peptides and analogues as substrates and inhibitors of purple acid phosphatases

Purple acid phosphatases are metal-containing hydrolases. While their precise biological role(s) is unknown, the mammalian enzyme has been linked in a variety of biological circumstances (e.g., osteoporosis) with increased bone resorption. Inhibition of the human enzyme is a possible strategy for the treatment of bone-resorptive diseases such as osteoporosis. Previously, we determined the crystal structure of pig purple acid phosphatase to 1.55 Angstrom and we showed that it is a good model for the human enzyme. Here, a study of the pH dependence of its kinetic parameters showed that the pig enzyme is most efficient at pH values similar to those encountered in the osteoclast resorptive space. Based on the observation that phosphotyrosine-containing peptides are good substrates for pig purple acid phosphatase, peptides containing a range of phosphotyrosine mimetics were synthesized. Kinetic analysis showed that they act as potent inhibitors of mammalian and plant purple acid phosphatases, with the best inhibitors exhibiting low micromolar inhibition constants at pH 3-5. These compounds are thus the most potent organic inhibitors yet reported for the purple acid phosphatases. (C) 2004 Published by Elsevier Inc.

Biomolecular screening with novel organosilica microspheres

Organosilica microspheres synthesised via a novel surfactant-free emulsion-based method show applicability towards optical encoding, solid-phase synthesis and high-throughput screening of bound oligonucleotide and peptide sequences.

The chemistry and biology of human relaxin-3

A novel member of the human relaxin subclass of the insulin superfamily was recently discovered during a genomics database search and named relaxin-3. Like human relaxin-1 and relaxin-2, relaxin-3 is predicted to consist of a two-chain structure and three disulfide bonds in a disposition identical to that of insulin. To undertake detailed biophysical and biological characterization of the peptide, its chemical synthesis was undertaken. In contrast to human relaxin-1 and relaxin-2, however, relaxin-3 could not be successfully prepared by simple combination of the individual chains, thus necessitating recourse to the use of a regioselective disulfide bond formation strategy. Solid phase synthesis of the separate, selectively S-protected A and B chains followed by their purification and the subsequent stepwise formation of each of the three disulfides led to the successful acquisition of human relaxin-3. Comprehensive chemical characterization confirmed both the correct chain orientation and the integrity of the synthetic product. Relaxin-3 was found to bind to and activate native relaxin receptors in vitro and stimulate water drinking through central relaxin receptors in vivo. Recent studies have demonstrated that relaxin-3 will bind to and activate human LGR7, but not LGR8, in vitro. Secondary structural analysis showed it to adopt a less ordered confirmation than either relaxin-1 or relaxin-2, reflecting the presence in the former of a greater percentage of nonhelical forming amino acids. NMR spectroscopy and simulated annealing calculations were used to determine the three-dimensional structure of relaxin-3 and to identify key structural differences between the human relaxins.

A safety catch linker for Fmoc-based assembly of constrained cyclic peptides

A new safety-catch linker for Fmoc solid-phase peptide synthesis of cyclic peptides is reported. The linear precursors were assembled on a tert-butyl protected catechol derivative using optimized conditions for Fmoc-removal. After activation of the linker using TFA, neutralization of the N-terminal amine induced cyclization with concomitant cleavage from the resin yielding the cyclic peptides in DMF solution. Several constrained cyclic peptides were synthesized in excellent yields and purities. Copyright (c) 2005 European Peptide Society and John Wiley & Sons, Ltd.