Synthese und Evaluierung von neuen Cystein-Proteaseinhibitoren und Inhibitoren der Afrikanischen Trypanosomiasis
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Die vorliegende Arbeit beschreibt die Synthese und Evaluierung von Enzyminhibitoren. Der erste Teil bezieht sich dabei auf neue Cystein-Proteaseinhibitoren. Cysteinproteasen spielen eine wichtige Rolle bei verschiedenen vernachlässigten tropischen Krankheiten, wie z.B. der Afrikanischen Trypanosomiasis, Chagas-Krankheit, Leishmaniose oder Malaria. Cathepsine, ebenfalls Cysteinproteasen, werden mit Krebs, Alzheimer oder Osteoporose in Verbindung gebracht. Es sollten Inhibitoren für bestimmte Proteasen dieser Art hergestellt werden, die jedoch, im Gegensatz zu gängigen Cystein- Proteaseinhibitoren, einen elektrophilen Aromaten als reaktive Spezies am N-Terminus besitzen. Die synthetisierten Inhibitoren basieren auf dem Dipeptid Phenylalanin-Leucin, das C-terminal mit unterschiedlichen Gruppierungen geschützt wurde. Bei der Testung der Inhibitoren wurde eine unerwartete Reaktion des Enzyms Rhodesain beobachtet, welches eine C-terminale Benzylgruppe ab- spaltet und die freie Säure freisetzt, die einen um ein Vielfaches potenteren Inhibitor darstellt. Dieses „pro-drug“-ähnliche Verhalten konnte für verschiedene reaktive Spezies gezeigt werden. Außerdem wurde gezeigt, dass die anschließende Inhibition des Enzyms durch den elektrophilen Aromaten nicht über eine nukleophile aromatische Substitution geschieht. Berechnungen und Docking-Studien legen nahe, dass es sich um einen Meisenheimer-Komplex handeln könnte. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese von 2-(Chlormethyl)-5-(4-fluorphenyl)-thieno[2,3-d]pyrimidin-4(3H)-on und seinen Derivaten. Dieses Molekül stellt einen Tryparedoxin-Inhibitor dar. Tryparedoxin ist eine Oxidoreduktase und spielt eine wichtige Rolle im Stoffwechsel der Erreger der Afrikanischen Schlafkrankheit, Trypanosoma brucei. Der Inhibitor konnte dabei wie geplant über eine 3-stufige Synthese dargestellt werden, die Modifikationen an interessan- ten Positionen innerhalb des Moleküls zulässt. Ebenso konnte die Synthese der Verbindung ohne Abgangsgruppe bewerkstelligt werden, was wichtig für weitere Untersuchungen des Inhibitionsmechanismus war. Genauere Einblicke in die Bindung des Inhibitors an das Enzym zeigten, dass es sich bei 2-(Chlormethyl)-5-(4-fluorphenyl)-thieno[2,3-d]pyrimidin-4(3H)-on um einen „small-molecule- dimerizer“ handelt, d.h. sich zwei Inhibitoren und zwei Enzyme zusammenlagern. Dabei tendieren weder Inhibitor noch Enzym alleine zur Dimerisierung.