The juvenile hormone (JH) epoxide hydrolase gene in the honey bee (Apis mellifera) genome encodes a protein which has negligible participation in JH degradation

Epoxide hydrolases are multifunctional enzymes that are best known in insects for their role in juvenile hormone (JH) degradation. Enzymes involved in JH catabolism can play major roles during metamorphosis and reproduction, such as the JH epoxide hydrolase (JHEH), which degrades JH through hydration of the epoxide moiety to form JH diol, and JH esterase (JHE), which hydrolyzes the methyl ester to produce JH acid. In the honey bee, JH has been co-opted for additional functions, mainly in caste differentiation and in age-related behavioral development of workers, where the activity of both enzymes could be important for JH titer regulation. Similarity searches for jheh candidate genes in the honey bee genome revealed a single Amjheh gene. Sequence analysis, quantification of Amjheh transcript levels and Western blot assays using an AmJHEH-specific antibody generated during this study revealed that the AmJHEH found in the fat body shares features with the microsomal JHEHs from several insect species. Using a partition assay we demonstrated that AmJHEH has a negligible role in JH degradation, which, in the honey bee, is thus performed primarily by JHE. High AmJHEH levels in larvae and adults were related to the ingestion of high loads of lipids, suggesting that AmJHEH has a role in dietary lipid catabolism. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Marine Fungi Aspergillus sydowii and Trichoderma sp Catalyze the Hydrolysis of Benzyl Glycidyl Ether

Whole cells of the marine fungi Aspergillus sydowii Gc12, Penicillium raistrickii Ce16, P. miczynskii Gc5, and Trichoderma sp. Gc1, isolated from marine sponges of the South Atlantic Ocean (Brazil), have been screened for the enzymatic resolution of (+/-)-2-(benzyloxymethyl)oxirane (benzyl glycidyl ether; 1). Whole cells of A. sydowii Gc12 catalyzed the enzymatic hydrolysis of (R,S)-1 to yield (R)-1 with an enantiomeric excess (ee) of 24-46% and 3-(benzyloxy)propane-1,2-diol (2) with ee values < 10%. In contrast, whole cells of Trichoderma sp. Gc1 afforded (S)-1 with ee values up to 60% and yields up to 39%, together with (R)-2 in 25% yield and an ee of 32%. This is the first published example of the hydrolysis of 1 by whole cells of marine fungi isolated from the South Atlantic Ocean. The hydrolases from the two studied fungi exhibited complementary regioselectivity in opening the epoxide ring of racemic 1, with those of A. sydowii Gc12 showing an (S) preference and those of Trichoderma sp. Gc1 presenting an (R) preference for the substrate.

Regulation and structure of YahD, a copper-inducible / serine hydrolase of Lactococcus lactis IL1403

Lactococcus lactis IL1403 is a lactic acid bacterium that is used widely for food fermentation. Copper homeostasis in this organism chiefly involves copper secretion by the CopA copper ATPase. This enzyme is under the control of the CopR transcriptional regulator. CopR not only controls its own expression and that of CopA, but also that of an additional three operons and two monocistronic genes. One of the genes under the control of CopR, yahD, encodes an α/β-hydrolase. YahD expression was induced by copper and cadmium, but not by other metals or oxidative or nitrosative stress. The three-dimensional structure of YahD was determined by X-ray crystallography to a resolution of 1.88 Å. The protein was found to adopt an α/β-hydrolase fold with the characteristic Ser-His-Asp catalytic triad. Functional testing of YahD for a wide range of substrates for esterases, lipases, epoxide hydrolases, phospholipases, amidases and proteases was, however, unsuccessful. A copper-inducible serine hydrolase has not been described previously and YahD appears to be a new functional member of this enzyme family.

Genetic variation in genes for the xenobiotic-metabolizing enzymes CYP1A1, EPHX1, GSTM1, GSTT1, and GSTP1 and susceptibility to colorectal cancer in Lynch syndrome.

Individuals with Lynch syndrome are predisposed to cancer due to an inherited DNA mismatch repair gene mutation. However, there is significant variability observed in disease expression likely due to the influence of other environmental, lifestyle, or genetic factors. Polymorphisms in genes encoding xenobiotic-metabolizing enzymes may modify cancer risk by influencing the metabolism and clearance of potential carcinogens from the body. In this retrospective analysis, we examined key candidate gene polymorphisms in CYP1A1, EPHX1, GSTT1, GSTM1, and GSTP1 as modifiers of age at onset of colorectal cancer among 257 individuals with Lynch syndrome. We found that subjects heterozygous for CYP1A1 I462V (c.1384A>G) developed colorectal cancer 4 years earlier than those with the homozygous wild-type genotype (median ages, 39 and 43 years, respectively; log-rank test P = 0.018). Furthermore, being heterozygous for the CYP1A1 polymorphisms, I462V and Msp1 (g.6235T>C), was associated with an increased risk for developing colorectal cancer [adjusted hazard ratio for AG relative to AA, 1.78; 95% confidence interval, 1.16-2.74; P = 0.008; hazard ratio for TC relative to TT, 1.53; 95% confidence interval, 1.06-2.22; P = 0.02]. Because homozygous variants for both CYP1A1 polymorphisms were rare, risk estimates were imprecise. None of the other gene polymorphisms examined were associated with an earlier onset age for colorectal cancer. Our results suggest that the I462V and Msp1 polymorphisms in CYP1A1 may be an additional susceptibility factor for disease expression in Lynch syndrome because they modify the age of colorectal cancer onset by up to 4 years.

Biochemical analysis of the phosphatase domain of the human soluble epoxide hydrolase (sEH)

Die lösliche Epoxidhydrolase (sEH) gehört zur Familie der Epoxidhydrolase-Enzyme. Die Rolle der sEH besteht klassischerweise in der Detoxifikation, durch Umwandlung potenziell schädlicher Epoxide in deren unschädliche Diol-Form. Hauptsächlich setzt die sEH endogene, der Arachidonsäure verwandte Signalmoleküle, wie beispielsweise die Epoxyeicosatrienoic acid, zu den entsprechenden Diolen um. Daher könnte die sEH als ein Zielenzym in der Therapie von Bluthochdruck und Entzündungen sowie diverser anderer Erkrankungen eingesetzt werden. rnDie sEH ist ein Homodimer, in dem jede Untereinheit aus zwei Domänen aufgebaut ist. Das katalytische Zentrum der Epoxidhydrolaseaktivität befindet sich in der 35 kD großen C-terminalen Domäne. Dieser Bereich der sEH s wurde bereits im Detail untersucht und nahezu alle katalytischen Eigenschaften des Enzyms sowie deren dazugehörige Funktionen sind in Zusammenhang mit dieser Domäne bekannt. Im Gegensatz dazu ist über die 25 kD große N-terminale Domäne wenig bekannt. Die N-terminale Domäne der sEH wird zur Haloacid Dehalogenase (HAD) Superfamilie von Hydrolasen gezählt, jedoch war die Funktion dieses N-terminal Domäne lange ungeklärt. Wir haben in unserer Arbeitsgruppe zum ersten Mal zeigen können, dass die sEH in Säugern ein bifunktionelles Enzym ist, welches zusätzlich zur allgemein bekannten Enzymaktivität im C-terminalen Bereich eine weitere enzymatische Funktion mit Mg2+-abhängiger Phosphataseaktivität in der N-terminalen Domäne aufweist. Aufgrund der Homologie der N-terminalen Domäne mit anderen Enzymen der HAD Familie wird für die Ausübung der Phosphatasefunktion (Dephosphorylierung) eine Reaktion in zwei Schritten angenommen.rnUm den katalytischen Mechanismus der Dephosphorylierung weiter aufzuklären, wurden biochemische Analysen der humanen sEH Phosphatase durch Generierung von Mutationen im aktiven Zentrum mittels ortsspezifischer Mutagenese durchgeführt. Hiermit sollten die an der katalytischen Aktivität beteiligten Aminosäurereste im aktiven Zentrum identifiziert und deren Rolle bei der Dephosphorylierung spezifiziert werden. rnrnAuf Basis der strukturellen und möglichen funktionellen Ähnlichkeiten der sEH und anderen Mitgliedern der HAD Superfamilie wurden Aminosäuren (konservierte und teilweise konservierte Aminosäuren) im aktiven Zentrum der sEH Phosphatase-Domäne als Kandidaten ausgewählt.rnVon den Phosphatase-Domäne bildenden Aminosäuren wurden acht ausgewählt (Asp9 (D9), Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124), Lys160 (K160), Asp184 (D184), Asp185 (D185), Asn189 (N189)), die mittels ortsspezifischer Mutagenese durch nicht funktionelle Aminosäuren ausgetauscht werden sollten. Dazu wurde jede der ausgewählten Aminosäuren durch mindestens zwei alternative Aminosäuren ersetzt: entweder durch Alanin oder durch eine Aminosäure ähnlich der im Wildtyp-Enzym. Insgesamt wurden 18 verschiedene rekombinante Klone generiert, die für eine mutante sEH Phosphatase Domäne kodieren, in dem lediglich eine Aminosäure gegenüber dem Wildtyp-Enzym ersetzt wurde. Die 18 Mutanten sowie das Wildtyp (Sequenz der N-terminalen Domäne ohne Mutation) wurden in einem Expressionsvektor in E.coli kloniert und die Nukleotidsequenz durch Restriktionsverdau sowie Sequenzierung bestätigt. Die so generierte N-terminale Domäne der sEH (25kD Untereinheit) wurde dann mittels Metallaffinitätschromatographie erfolgreich aufgereinigt und auf Phosphataseaktivität gegenüber des allgemeinen Substrats 4-Nitophenylphosphat getestet. Diejenigen Mutanten, die Phosphataseaktivität zeigten, wurden anschließend kinetischen Tests unterzogen. Basiered auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen wurden kinetische Parameter mittels vier gut etablierter Methoden berechnet und die Ergebnisse mit der „direct linear blot“ Methode interpretiert. rnDie Ergebnisse zeigten, dass die meisten der 18 generierten Mutanten inaktiv waren oder einen Großteil der Enzymaktivität (Vmax) gegenüber dem Wildtyp verloren (WT: Vmax=77.34 nmol-1 mg-1 min). Dieser Verlust an Enzymaktivität ließ sich nicht durch einen Verlust an struktureller Integrität erklären, da der Wildtyp und die mutanten Proteine in der Chromatographie das gleiche Verhalten zeigten. Alle Aminosäureaustausche Asp9 (D9), Lys160 (K160), Asp184 (D184) und Asn189 (N189) führten zum kompletten Verlust der Phosphataseaktivität, was auf deren katalytische Funktion im N-terminalen Bereich der sEH hindeutet. Bei einem Teil der Aminosäureaustausche die für Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124) und Asn185 (D185) durchgeführt wurden, kam es, verglichen mit dem Wildtyp, zu einer starken Reduktion der Phosphataseaktivität, die aber dennoch für die einzelnen Proteinmutanten in unterschiedlichem Ausmaß zu messen war (2 -10% and 40% of the WT enzyme activity). Zudem zeigten die Mutanten dieser Gruppe veränderte kinetische Eigenschaften (Vmax allein oder Vmax und Km). Dabei war die kinetische Analyse des Mutanten Asp11  Asn aufgrund der nur bei dieser Mutanten detektierbaren starken Vmax Reduktion (8.1 nmol-1 mg-1 min) und einer signifikanten Reduktion der Km (Asp11: Km=0.54 mM, WT: Km=1.3 mM), von besonderem Interesse und impliziert eine Rolle von Asp11 (D11) im zweiten Schritt der Hydrolyse des katalytischen Zyklus.rnZusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass alle in dieser Arbeit untersuchten Aminosäuren für die Phosphataseaktivität der sEH nötig sind und das aktive Zentrum der sEH Phosphatase im N-terminalen Bereich des Enzyms bilden. Weiterhin tragen diese Ergebnisse zur Aufklärung der potenziellen Rolle der untersuchten Aminosäuren bei und unterstützen die Hypothese, dass die Dephosphorylierungsreaktion in zwei Schritten abläuft. Somit ist ein kombinierter Reaktionsmechanismus, ähnlich denen anderer Enzyme der HAD Familie, für die Ausübung der Dephosphorylierungsfunktion denkbar. Diese Annahme wird gestützt durch die 3D-Struktur der N-terminalen Domäne, den Ergebnissen dieser Arbeit sowie Resultaten weiterer biochemischer Analysen. Der zweistufige Mechanismus der Dephosphorylierung beinhaltet einen nukleophilen Angriff des Substratphosphors durch das Nukleophil Asp9 (D9) des aktiven Zentrums unter Bildung eines Acylphosphat-Enzym-Zwischenprodukts, gefolgt von der anschließenden Freisetzung des dephosphorylierten Substrats. Im zweiten Schritt erfolgt die Hydrolyse des Enzym-Phosphat-Zwischenprodukts unterstützt durch Asp11 (D11), und die Freisetzung der Phosphatgruppe findet statt. Die anderen untersuchten Aminosäuren sind an der Bindung von Mg 2+ und/oder Substrat beteiligt. rnMit Hilfe dieser Arbeit konnte der katalytischen Mechanismus der sEH Phosphatase weiter aufgeklärt werden und wichtige noch zu untersuchende Fragestellungen, wie die physiologische Rolle der sEH Phosphatase, deren endogene physiologische Substrate und der genaue Funktionsmechanismus als bifunktionelles Enzym (die Kommunikation der zwei katalytischen Einheiten des Enzyms) wurden aufgezeigt und diskutiert.rn

Quantification of carbamazepine, carbamazepine-10,11-epoxide, phenytoin and phenobarbital in plasma samples by stir bar-sorptive extraction and liquid chromatography

A sensitive and reproducible stir bar-sorptive extraction and high-performance liquid chromatography-UV detection (SBSE/HPLC-UV) method for therapeutic drug monitoring of carbamazepine, carbamazepine-10,11-epoxide, phenytoin and phenobarbital in plasma samples is described and compared with a liquid:liquid extraction (LLE/HPLC-UV) method. Important factors in the optimization of SBSE efficiency such as pH, extraction time and desorption conditions (solvents, mode magnetic stir, mode ultrasonic stir, time and number of steps) assured recoveries ranging from 72 to 86%, except for phenytoin (62%). Separation was obtained using a reverse phase C-18 column with UV detection (210 nm). The mobile phase consisted of water: acetonitrile (78:22, v/v). The SBSE/HPLC-UV method was linear over a working range of 0.08-40.0 mu g mL(-1) for carbamazepine, carbamazepine-10,11-epoxide and phenobarbital and 0.125-40.0 mu g mL(-1) for phenytoin, The intra-assay and inter-assay precision and accuracy were studied at three concentrations (1.0, 4.0 and 20.0 mu g mL(-1)). The intra-assay coefficients of variation (CVs) for all compounds were less than 8.8% and all inter-CVs were less than 10%. Limits of quantification were 0.08 mu g mL(-1) for carbamazepine, carbamazepine-10,11-epoxide and phenobarbital and 0.125 mu g mL(-1) for phenytoin. No interference of the drugs normally associated with antiepileptic drugs was observed. Based on figures of merit results, the SBSE/HPLC-UV proved adequate for antiepileptic drugs analyses from therapeutic levels. This method was successfully applied to the analysis of real samples and was as effective as the LLE/HPLC-UV method. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

The microsomal epoxide hydrolase Tyr113His polymorphism: Association with risk of ovarian cancer

Functional significance has been demonstrated in vitro for the exon 3 T-->C Tyr113His amino acid substitution polymorphism of the microsomal epoxide hydrolase (EPHX) gene. The higher activity or fast TT genotype was previously reported to be associated with an increased risk of ovarian cancer, and this association may reflect enhanced activation of endogenous or exogenous substrates to more reactive and mutagenic derivatives. Components of cigarette smoke are examples of exogenous substrates subject to such bioactivation, and smoking exposure may thus modify the risk associated with the EPHX polymorphism. We examined 545 cases of epithelial ovarian cancer and 287 unaffected controls for this EPHXT-C genetic variant to investigate whether, in the Australian population, the TT genotype was associated with (i) specific ovarian tumor characteristics; (ii) risk of ovarian cancer, overall or for specific subgroups; and (iii) risk of ovarian cancer in smokers specifically. Genotyping was carried out using the Perkin-Elmer ABI Prism 7700 Sequence Detection System for fluorogenic polymerase chain reaction allelic discrimination. Stratification of the ovarian cancer cases according to tumor behavior (low malignant potential or invasive), grade, stage, and p53 immunohistochemical status failed to show any heterogeneity with respect to the genotype defined by the EPHX polymorphism. There was a suggestion of heterogeneity with respect to histologic subtype (P= 0.03), largely due to a decreased frequency of the TT genotype in endometrioid tumors. EPHX genotype distribution did not differ significantly between unaffected controls and ovarian cancer cases (overall, low malignant potential, or invasive) either overall or after stratification by smoking status. However, the TT genotype was associated with a decreased risk of invasive ovarian cancer of the endometrioid subtype specifically (age-adjusted odds ratio = 0.38, 95% confidence interval=0.17-0.87). The results suggest that the proposed EPHX-mediated bioactivation of components of cigarette smoke to mutagenic forms is unlikely to be involved in the etiology of ovarian cancer in general but that a greater rate of EPHX-mediated detoxification may decrease the risk of endometrioid ovarian cancer. (C) 2001 Wiley-Liss, Inc.

A formin-nucleated actin aster concentrates cell wall hydrolases for cell fusion in fission yeast.

Cell-cell fusion is essential for fertilization. For fusion of walled cells, the cell wall must be degraded at a precise location but maintained in surrounding regions to protect against lysis. In fission yeast cells, the formin Fus1, which nucleates linear actin filaments, is essential for this process. In this paper, we show that this formin organizes a specific actin structure-the actin fusion focus. Structured illumination microscopy and live-cell imaging of Fus1, actin, and type V myosins revealed an aster of actin filaments whose barbed ends are focalized near the plasma membrane. Focalization requires Fus1 and type V myosins and happens asynchronously always in the M cell first. Type V myosins are essential for fusion and concentrate cell wall hydrolases, but not cell wall synthases, at the fusion focus. Thus, the fusion focus focalizes cell wall dissolution within a broader cell wall synthesis zone to shift from cell growth to cell fusion.

Genistein protects human mammary epithelial cells from benzo(a)pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide and 4-hydroxy-2-nonenal genotoxicity by modulating the glutathione/glutathione S-transferase system

Epidemiological studies have shown that ingestion of isoflavone-rich soy products is associated with a reduced risk for the development of breast cancer. In the present study, we investigated the hypothesis that genistein modulates the expression of glutathione S-transferases (GSTs) in human breast cells, thus conferring protection towards genotoxic carcinogens which are GST substrates. Our approach was to use human mammary cell lines MCF-10A and MCF-7 as models for non-neoplastic and neoplastic epithelial breast cells, respectively. MCF-10A cells expressed hGSTA1/2, hGSTA4-4, hGSTM1-1 and hGSTP1-1 proteins, but not hGSTM2-2. In contrast, MCF-7 cells only marginally expressed hGSTA1/2, hGSTA4-4 and hGSTM1-1. Concordant to the protein expression, the hGSTA4 and hGSTP1 mRNA expression was higher in the non-neoplastic cell line. Exposure to genistein significantly increased hGSTP1 mRNA (2.3-fold), hGSTP1-1 protein levels (3.1-fold), GST catalytic activity (4.7-fold) and intracellular glutathione concentrations (1.4-fold) in MCF-10A cells, whereas no effects were observed on GST expression or glutathione concentrations in MCF-7 cells. Preincubation of MCF-10A cells with genistein decreased the extent of DNA damage by 4-hydroxy-2-nonenal (150 mu M) and benzo(a)pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide (50 mu M), compounds readily detoxified by hGSTA4-4 and hGSTP1-1. In conclusion, genistein pretreatment protects non-neoplastic mammary cells from certain carcinogens that are detoxified by GSTs, suggesting that dietary-mediated induction of GSTs may be a mechanism contributing to prevention against genotoxic injury in the aetiology of breast cancer.

Epoxide ring opening in a zinc(II) complex in water without any Lewis acid catalyst: formation of only one diastereomer out of 2

The epoxide ring in 5,6-dihydro-5,6-epoxy-1,10-phenanthroline (L) opens up in its reaction with 4-methylaniline and 4-methoxyaniline in water in equimolar proportion at room temperature without any Lewis acid catalyst to give a monohydrate of 6-(4-methyl-phenylamino)-5,6-dihydro-1,10-phenanthrolin-5-ol (L′·H2O) and 6-(4-methoxyphenyl-amino)-5,6-dihydro-1,10-phenanthrolin-5-ol (L″) respectively. Reaction time decreases from 72 to 14 h in boiling water. But the yields become less. Reaction of L with Zn(ClO4)2·6H2O in methanol in 3:1 molar ratio at room temperature affords white [ZnL3](ClO4)2·H2O. The X-ray crystal structure of the acetonitrile solvate [ZnL3](ClO4)2·MeCN has been determined which shows that the metal has a distorted octahedral N6 coordination sphere. [ZnL3](ClO4)2·2H2O reacts with 4-methylaniline and 4-methoxyaniline in boiling water in 1:3 molar proportion in the absence of any Lewis acid catalyst to produce [ZnL′3](ClO4)2·4H2O and [ZnL″3](ClO4)2·H2O, respectively in 1–4 h time in somewhat low yield. In the 1H NMR spectra of [ZnL′3](ClO4)2·4H2O and [ZnL″3](ClO4)2·H2O, only one sharp methyl signal is observed implicating that only one diastereomer out of the 23 possibilities is formed. The same diastereomers are obtained when L′·H2O and L″ are reacted directly with Zn(ClO4)2·6H2O in tetrahydrofuran at room temperature in very good yields. Reactions of L′·H2O and L″ with Ru(phen)2Cl2·2H2O (phen = 1,10-phenanthroline) in equimolar proportion in methanol–water mixture under refluxing condition lead to the isolation of two diastereomers of [Ru(phen)2L′](ClO4)2·2H2O and [Ru(phen)2L″](ClO4)2·2H2O.

Reactions of toluquinone - cyclopentadiene Diels -Alder epoxide adducts with nucleophiles under heterogeneous conditions

Toluquinone-cyclopentadiene Diels-Alder epoxide adducts react with sulfur and oxygen nucleophiles under heterogeneous conditions, leading to products resulting from the epoxide ring opening and from skeletal rearrangement, respectively. Pyrolysis of the sulfanyl adducts gave the new 3-sulfanyltoluquinones (1).

An epoxide ring-opening approach for a short and stereoselective synthesis of icetexane diterpenoids

A new approach for the synthesis of the core skeleton of icetexane diterpenoids is presented and deals with an epoxide ring-opening reaction by metallated aromatic compounds. Employing this strategy, a short synthesis of an icetexane analogue of brussonol was achieved in just four steps from 2-allyl-cyclohexanone. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Functional characterization and target discovery of glycoside hydrolases from the digestome of the lower termite Coptotermes gestroi

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Hydrolases in the hypopharyngeal glands of workers of Scaptotrigona postica and Apis mellifera (Hymenoptera, Apinae)

Hydrolytic enzymes from hypopharyngeal gland extracts of newly emerged, nurse and foraging workers of two eusocial bees, Scaptotrigona postica, a native Brazilian stingless bee, and the Africanized honey bee (Apis mellifera) in Brazil, were compared. The hypopharyngeal gland is rich in enzymes in both species. Fifteen different enzymes were found in the extracts, with only a few quantitative differences between the species. Some of the enzymes present in the extracts may have intracellular functions, while others seem to be digestive enzymes. Scaptotrigona postica, had lower β-glucosidase and higher lipase esterase activities than A. mellifera. The differences may be due to different feeding habits and behavioral peculiarities of the two species. ©FUNPEC-RP.

Tailored epoxide monomers as building units for multifunctional poly(ethylene glycol)

Poly(ethylenglykol) (PEG) ist eines der wichtigsten Polymere für pharmazeutische und biomedizinische Zwecke. Dies lässt sich vor allen Dingen auf seine ausgezeichnete Biokompatibilität, seine hohe chemische Stabilität sowie seine sehr gute Wasserlöslichkeit zurückführen. Neben seiner Anwendung in Produkten wie Lebensmitteln und Kosmetika ist PEG vor allem im pharmazeutischen Bereich unersetzlich geworden. Hier dient PEG als Grundlage für Salben, es kommt aber auch in der sogenannten „PEGylierung“ zum Einsatz. Unter PEGylierung versteht man die kovalente Verknüpfung von PEG mit Wirkstoffmolekülen, beispielsweise Proteinen oder niedermolekularen Medikamenten. In der akademischen Forschung sind aber auch PEGylierte Nanopartikel oder durch PEG stablisierte Liposomen für die Applikation im Bereich der Medizin von hohem Interesse. Trotz seiner breiten Verwendung hat PEG zwei entscheidende Nachteile: Zum einen benötigt man gerade im Hinblick auf PEGylierungen viele funktionelle Gruppe, jedoch trägt PEG maximal zwei Hydroxyl-Gruppen (die Endgruppen), die für kovalente Verknüpfungen genutzt werden können. Zum anderen ist PEG nicht in physiologischer Umgebung abbaubar und kann daher in vivo oberhalb eines Molekulargewichts von 40 000 g/mol nicht eingesetzt werden, da sonst eine Ausscheidung über die Niere nicht möglich ist und eine ungewollte Anreicherung im Körper stattfindet.rnDie durch die geringe Anzahl an Endgruppen limitierte Beladungsdichte kann durch das Design neuer Epoxid-Derivate und deren statistischen Einbau in das PEG Rückgrat deutlich verbessert werden. Im ersten Teil dieser Arbeit werden drei neuartige funktionelle Oxirane vorgestellt, die systematisch mit Ethylenoxid copolymerisiert wurden, was die selektive Einführung verschiedener funktioneller Gruppen am Polymerrückgrat ermöglicht. Im Vordergrund der Betrachtungen standen die Eigenschaften der neuartigen multifunktionellen (mf)-PEG Copolymere im Hinblick auf ihr thermisches Verhalten sowie die Verteilung der funktionellen Gruppen (Mikrostruktur) innerhalb des PEG-Rückgrats. Die gezielte Adressierbarkeit der funktionellen Gruppen konnte durch verschiedene Modellreaktionen bestätigt werden. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass sich mit der vorgestellten Synthesestrategie komplexe Hybridmaterialien, beispielsweise metallhaltige Polyether, darstellen lassen. Mit Hinblick auf die biomedizinischen Anwendungen und die Konkurrenz zu etablierten PEG-Hompolymeren, standen die Wasserlöslichkeit und die Toxizität der synthetisierten Materialien im Zentrum weiterer Untersuchungen. Alle dargestellten Polymere zeigten einen Trübungspunkt in Wasser, der sich in Abhängigkeit der Zusammensetzung und Hydrophobizität der Comonomere über ein weites Temperaturspektrum variieren und somit systematisch einstellen ließ. Die Toxizität der statistischen mf-PEGs lag im Bereich von PEG, was die mf-PEGs interessant für biomedizinische Anwendung macht.rnIm zweiten Teil der Arbeit wurden Copolymerisationen verwendet, um über erstmals hergestellte Epoxid-Inimere sauer spaltbare Einheiten in das Polyetherrückgrat einzuführen. Die neuen, verzweigten Strukturen wurden auf die Zersetzung in physiologisch relevantem Milieu untersucht. Die erzielte pH-abhängige Spaltbarkeit, kann für potenzielle Anwendungen beispielsweise in der Krebstherapie, von Vorteil sein.rn