Authors:	Filser, Christian
Title:	Synthese von Sialyl-Lewis X -Glycopeptiden und -Mimetika als Zelladhäsionsinhibitoren für E-Selektin
Online publication date:	7-Oct-2005
Year of first publication:	2005
Language:	german
Abstract:	Die Selektine initiieren im Verlauf von Entzündungsprozessen einen ersten Zellkontakt zwischen Leukozyten und Endothelzellen und ermöglichen so die Auswanderung der Leukozyten aus den Blutgefäßen in das umliegende Gewebe, wo sie ihre immunologische Wirkung entfalten können. Viele Krankheiten gehen allerdings mit einer übermäßigen, durch Selektine vermittelten Zelladhäsion einher. Daher war es das Ziel dieser Arbeit, Selektininhibitoren zu synthetisieren, die pathologische Zelladhäsionsprozesse, wie man sie z.B. bei rheumatoider Arthritis, bei Erkrankungen der Herzkranzgefäße oder im Verlauf von Tumormetastasierungen findet, unterbinden können. Als Leitstruktur für solche Inhibitoren dient das auf den natürlichen Selektinliganden vorkommende Tetrasaccharid Sialyl- Lewis-X. Sialyl-Lewis-X stellt aber nur einen Teil der natürlichen Selektinliganden dar. Es bindet auch nur im millimolaren Bereich an die Selektine. Die komplexen natürlichen Selektinliganden wie z.B. ESL-1 (E-Selektin-Ligand-1), die an verschiedenen Glycosylierungs-stellen des Glycoproteins Sialyl-Lewis-X präsentieren, binden mit deutlich höherer Affinität an die Selektine. Für eine spezifische Rezeptorbindung sind daher außer dem Tetrasaccharid weitere Partialstrukturen verantwortlich, wobei gezeigt werden konnte, dass ein Anknüpfen von Sialyl-Lewis-X-Derivaten an die Partialsequenz 672-681 des ESL-1 eine Affinitätssteigerung hervorruft. Ein weiterer Nachteil des natürlichen Sialyl-Lewis-X-Tetrasaccharids im Hinblick auf seine pharmakologische Verwendung besteht darin, dass sowohl die fucosidische Bindung als auch die glycosidische Verknüpfung zur Neuraminsäure durch Enzyme leicht gespalten werden, wodurch Sialyl-Lewis-X als potenzielles Anti-Adäsionsmolekül an Wert verliert. Um die Kohlenydratliganden vor einem solchen enzymatischen Abbau zu bewahren, wurden in dieser Arbeit neben der im Sialyl-Lewis-X vorliegenden L-Fucose die im Menschen nicht vorkommenden Kohlenhydrate D-Arabinose und L-Galactose sowie neben der Neuraminsäure die (S)-Cyclohexylmilchsäure zur Herstellung der sechs Glycopeptid-Selektinliganden 1-6 mit der Partialsequenz 672-681 des ESL-1 verknüpft. Die Tetrasaccharide und Tetrasaccharid-Mimetika können aus den geschützten Monosacchariden und der geschützten Cyclohexylmilch-säure in parallelen Synthesen im Gramm-Maßstab hergestellt werden. Die automatisierten Glycopeptid-Festphasensynthesen wurden an einem Peptidsynthesizer nach der Fmoc-Strategie unter Verwendung von mit Asparaginsäure vorbeladenen TentaGel®-Harzen durchgeführt. Die Strukturen aller sechs Glycopeptide 1-6 wurden sowohl durch hoch auflösende massenspektrometrische Analysen als auch durch ein- und zweidimensionale NMR-Experimente belegt. Als Ergebnis dieser Arbeit liegen sechs Sialyl-Lewis-X- Glycopeptide und -Mimetika mit der Partialsequenz 672-681 des ESL-1 vor. Diese werden in Kürze auf ihre Wirksamkeit als Zelladhäsions-inhibitoren für E-Selektin getestet. Daraus sollen sich Erkenntnisse über Struktur-Wirkungs-Beziehungen gewinnen lassen, insbesondere was das kooperative Zusammenwirken von Saccharid- und Peptidteilstrukturen in der Erkennung der Liganden durch das E-Selektin anbetrifft. The adhesion between circulating leukocytes and the endothelium is essential for many biological processes such as the immune response or the inflammatory cascade. However, the overzealous recruitment of lymphocytes from the vasculature to a location suspected by the body to be a site of injury can cause acute diseases, such as reperfusion injury during surgery, and inflammatory diseases, such as psoriasis or rheumatoid arthritis. Therefore, recent efforts focus on preventing initial adhesion events which are mediated by a family of cell-surface receptors, the selectins (selective carbohydrate binding proteins). Our goal was to synthesise soluble selectin ligands, which bind competitively to the selectins and thus suppress the overzealous recruitment of leukocytes. The lead structure of such cell adhesion inhibitors is the tetrasaccharide sialyl Lewis X - an essential part of the natural selectin ligands. Nevertheless, sialyl Lewis X displays only a part of the natural selectin ligands and bind only in a millimolar range to the selectins. Complex natural selectin ligands as ESL-1 (E-selectin ligand-1), which present sialyl Lewis X at different glycosylation sites, bind in much higher affinity to the selectins. Apart from the tetrasaccharide there are further partial structures responsible for a specific receptor binding. It could be shown that binding of sialyl Lewis X derivatives to the partial sequence 672-681 of ESL-1 causes an enhancement of affinity. Another disadvantage of the natural sialyl Lewis X tetrasaccharide in regard of its pharmacological use is the easy cleavage of the fucosidic bond as well as the glycosidic linkage to the sialic acid caused by human enzymes. To protect the carbohydrate ligands against such enzymatic degradation, D-arabinose and L-galactose were used as mimetics for the L-fucose and a lactic acid derivative was used as a mimetic for sialic acid. These mimetics do not occur in humans but have the desired binding properties. Starting from the protected monosaccharides and the protected lactic acid derivative, the tetrasaccharides and the tetrasaccharide-mimetics can be obtained in a gram scale in parallel syntheses. The automated solid phase glycopeptide syntheses were carried out in a peptide synthesiser according to Fmoc strategy using TentaGel®-resin. The structures of all six glycopeptides 1-6 could be confirmed by high resolution mass spectrometry and one- and two-dimensional NMR spectroscopy. As the result of this work six sialyl Lewis X glycopeptides and mimetics with the partial sequence 672-681 of ESL-1 could be obtained. The potency of these substances as cell adhesion inhibitors of E-selectin will soon be tested. From these results it should be possible to get insights into structure-activity relations, particularly about the cooperation between carbohydrate and peptide partial structures during recognition of the ligands with E-selectin.
DDC:	540 Chemie 540 Chemistry and allied sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-1921
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-8653
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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