Glycopeptidliganden von Zelladhäsionsrezeptoren mit sulfatierter Arabino-Lewis a-Struktur

Abstract

Selektine sind eine Gruppe von Transmembranglycoproteinen, welche als Adhäsionsmoleküle innerhalb des vaskulären Systems Zelladhäsionsprozesse zwischen Leukozyten und Endothelzellen vermitteln. Das Sialyl-Lewisa Epitop und verwandte Kohlenhydratstrukturen wurden als Liganden der E- und P-Selektine identifiziert. Durch die chemische Synthese verwandter Strukturen verspricht man sich, die im Laufe inflammatorischer Prozesse exprimierten Rezeptoren gezielt blockieren zu können und dadurch pathologische Abläufe wie hämatogene Metastasierungen oder Abstoßungsreaktionen zu bekämpfen.

Einige Bereiche der Aminosäuresequenz des E-Selektin-Ligand-1 (ESL-1) treten hochkonservativ auch in anderen Selektinliganden wie MG160 oder PSGL-1 auf und wurden deshalb für die N-Glycosylierung mit einem sulfatierten Oligosaccharid ausgewählt (11).

-Val665-Glu-Cys-Arg-Asp-Ile-Val-Gly-Asn(Sulfo-Lea)-Leu-Tyr-Glu-Leu-Glu-Ser-Glu-Asp-Ile682- 11

Im ersten Teil der Arbeit wurde eine Strategie ausgearbeitet, das sulfatierte Trisaccharid 60 im Multigrammaßstab zu synthetisieren. Der endogene Ligand 2 wurde an drei Positionen modifiziert: Austausch der α-L-Fucose gegen die biologisch stabilere α-D-Arabinose, Einführung einer Sulfatgruppe anstelle der N-Acetylneuraminsäure sowie Übergang von O- zu N-glykosidischer Verknüpfung. Die hochregioselektive Einführung der Sulfatgruppe gelingt in sehr guten Ausbeuten durch Vorkomplexierung mit Dibutylzinnoxid und anschließende Umsetzung mit Schwefeltrioxid/Trimethylamin. Durch die Verwendung des anomeren Azids als permanente Schutzgruppe kann das Trisaccharid nach schonender Reduktion zum Amin an ein Asparaginsäurederivat angekuppelt und in einer linearen Synthese nach Fmoc-Strategie als N-Glycosylaminosäure in die Synthese eingebracht werden. Das in der Arbeitsgruppe Kunz entwickelte PTMSEL-Ankersystem 20a erlaubt sowohl die problemlose Synthese als auch die Abspaltung vom polymeren Träger unter sehr milden Bedingungen. Nach dem Entfernen der Benzylester und -ether durch Pd(0) – katalysierte Hydrierung können sulfatierte Glycopeptidsequenzen des Typs 11 über NMR-Spektroskopie (korrelierte Spektren) und Massenspektroskopie (ESI, MALDI) identifiziert werden.

Selectines, a group of transmembraneglycoproteins, mediate the interaction between leucocytes and vascular endothelial cells in cell adhesion processes. As ligands for E- and P-Selectine were identified the Oligosaccharides Sialyl-Lewisa and Sialyl-Lewisx respectively. To block those receptors, which are expressed during inflammatorial processes, the main goal is to provide the corresponding ligands through chemical synthesis.

One part of the aminoacid-sequence of the E-Selectine-Ligand 1 (ESL-1) can also be found highly conserved in other Selectine ligands like MGF-160 or PSGL-1 and was therefore been chosen for N-glycosidation with an sulfated Arabino-Lewisa-Trisaccharide.

-Val665-Glu-Cys-Arg-Asp-Ile-Val-Gly-Asn(Sulfo-Lea)-Leu-Tyr-Glu-Leu-Glu-Ser-Glu-Asp-Ile682- 11

In the first part of the thesis, a general strategie for multigramm synthesis of the sulfated Arabino-Lewisa Trisaccharide had been elaborated. The endogene ligand was changed on three positions: exchange of α-L-Fucose through α-D-Arabinose which should be more stable under biological conditions, introduction of an O-sulfate-group instead of N-Acetylneuraminicacid and transition from O- to N-glycosidic linkage. The high-regioselective introduction of the O-sulfate can be achieved by previous complexation with dibutyltinoxide and further convertation with sulphurtrioxide/trimethylamine. After smooth reduction of the azide protection group, the sugar-moiety can be coupled with standard peptide reagents to an asparagine-acid derivative and then be brought into a linear Fmoc-strategie synthesis. The PTMSEL-linker allows the synthesis of glycopeptides like 11, which are cleaved under almost neutral conditions with TBAF*3H2O in dichloromethane from the polymer bead. All benzyl-ether and –ester were cleaved by Pd(OH)2 and H2 in Methanol/Dioxan.

The glycopeptides have been characterized by two-dimensional NMR, ESI-MS and MALDI-MS respectively.