@phdthesis{Fink2023,
  author    = {Fink, Julian},
  title     = {Synthese von molekularen Werkzeugen zur Visualisierung und Untersuchung des Sphingolipidmetabolismus und weiterer biologischer Prozesse},
  doi       = {10.25972/OPUS-28699},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-286992},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Die Zelle stellt die kleinste Einheit des Lebens dar und zeichnet sich durch die hoch koordinierte Anordnung von mehreren Millionen (Bio-)Molek{\"u}len zu einem mikrometergroßen Objekt aus. Als struktureller Bestandteil der Lipiddoppelschicht eukaryotischer Zellen spielt neben Sterolen und Glycerolipiden die Verbindungsklasse der Sphingolipide eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung der Membranintegrit{\"a}t.[472] Dar{\"u}ber hinaus sind bioaktive Sphingolipide bei vielen grundlegenden zellul{\"a}ren Prozessen wie Apoptose, Wachstum, Differenzierung, Migration und Adh{\"a}sion entscheidend beteiligt.[87,120] Ein gest{\"o}rtes Gleichgewicht des Sphingolipidmetabolismus und Defekte der entsprechenden Stoffwechselwege stehen im Zusammenhang mit vielen Krankheiten wie Krebs, Diabetes, Adipositas, Arteriosklerose, chronischen Entz{\"u}ndungen und Autoimmunerkrankungen sowie viraler und bakterieller Pathogenese.[22,143,473,474] Die Entwicklung und Anwendung von Sphingolipidanaloga als potenzielle Wirkstoffe r{\"u}ckten in den letzten Jahren immer weiter in den Fokus der interdisziplin{\"a}ren Forschung von Biologen, Chemikern und Medizinern. Als bekanntestes Beispiel ist Fingolimod (FTY720) zu nennen, das als Sphingosin-1-phosphat-Mimetikum heute unter dem Markennamen Gilenya® erfolgreich als Arzneistoff zur Behandlung von Multipler Sklerose eingesetzt wird.[475] Es besteht jedoch die Gefahr, dass Fingolimod zur Sch{\"a}digung anderer Zellfunktionen und zu gravierenden Nebeneffekten wie Bradykardie f{\"u}hren kann.[476] Da Sphingolipide ebenfalls in der Kontrolle von bakteriellen und viralen Infektionen essentiell beteiligt sind, spielen Sphingolipide und deren synthetisch dargestellte Derivate vermehrt eine Rolle in der Wirkstoffentwicklung im Kampf gegen pathogene Krankheitserreger.[175,477-479] Die Wirkweise von antimikrobiellen Sphingolipiden ist bisher nicht vollst{\"a}ndig aufgekl{\"a}rt. F{\"u}r eine Weiterentwicklung von bekannten Medikamenten gegen verschiedene Krankheiten oder f{\"u}r die Entwicklung neuartiger Wirkstoffe gegen Erreger ist eine umfassende Untersuchung der zugrundeliegenden zellul{\"a}ren Mechanismen auf molekularer Ebene entscheidend. Hierf{\"u}r finden aufgrund der relativ einfachen Detektion mittels Fluoreszenzmikroskopie h{\"a}ufig fluoreszenzmarkierte Sphingolipidderivate breite Anwendung.[480] Die kovalent gebundene Farbstoffeinheit bringt jedoch wesentliche Nachteile mit sich, da sich die Biomolek{\"u}le durch die ver{\"a}nderte Struktur und Polarit{\"a}t in ihren biologischen Eigenschaften von den nat{\"u}rlichen Substraten unterscheiden k{\"o}nnen. Die Verwendung von bioorthogonal funktionalisierten Biomolek{\"u}len umgeht dieses Problem, da die strukturellen {\"A}nderungen minimal gehalten werden. Nach dem zellul{\"a}ren Einbau dieser Derivate ist eine schnelle und spezifische Konjugation mit einem komplement{\"a}ren Fluorophor zu einem gew{\"u}nschten Zeitpunkt durch sogenannte Click-Reaktionen wie CuAAC oder SPAAC m{\"o}glich.[12,46] Das Prinzip der Click-Chemie wurde bereits auf eine Vielzahl an Biomolek{\"u}len wie Sphingolipide, Fetts{\"a}uren, Aminos{\"a}uren, Proteine, Kohlenhydrate, Nukleoside oder Nukleins{\"a}uren (DNA und RNA) {\"u}bertragen.[47,280] Jedoch bedarf es weiterer spezifisch modifizierter Verbindungen, die vielf{\"a}ltige bioorthogonale Reaktionen f{\"u}r die Untersuchung von Zellprozessen zulassen ‒ sowohl in vitro als auch in vivo. Um neue Therapieans{\"a}tze gegen verschiedene Krankheiten zu entwickeln und schwerwiegende Nebenwirkungen zu vermeiden, ist die detaillierte Erforschung hochkomplexer Zellvorg{\"a}nge auf molekularer Ebene von entscheidender Bedeutung. Das Ziel dieser Arbeit war daher die Synthese und Charakterisierung von molekularen Werkzeugen, die in Kombination mit verschiedenen aktuellen Mikroskopie- und Massenspektrometriemethoden die Visualisierung und Untersuchung des Sphingolipidmetabolismus und weiterer biologischer Prozesse erm{\"o}glichen. Zusammenfassend wurde in dieser Arbeit eine Vielzahl an Sphingolipiden und deren bioorthogonal funktionalisierte Analoga ausgehend von der Aminos{\"a}ure L-Serin erfolgreich synthetisiert. Die vorgestellten Verbindungen eignen sich in Kombination mit Massenspektrometrie und Fluoreszenz- oder Elektronenmikroskopie als molekulare Werkzeuge zur Untersuchung des komplexen Sphingolipidmetabolismus sowie des Einbaus und der Dynamik von Sphingolipiden in Modell- und Zellmembranen. Sowohl in humanen und tierischen Zellen als auch in Bakterien wurden die azidmodifizierten Sphingolipide durch Click-Reaktionen visualisiert, um ein verbessertes Verst{\"a}ndnis von bakteriellen und viralen Infektionsprozessen zu erhalten. Der modulare Ansatz der Click-Chemie erm{\"o}glicht die Verwendung verschiedener komplement{\"a}r funktionalisierter Farbstoffe, die unterschiedliche Eigenschaften bez{\"u}glich der Membrandurchg{\"a}ngigkeit oder Absorptions- und Emissionswellenl{\"a}ngen besitzen und somit je nach biologischer Fragestellung gezielt eingesetzt werden k{\"o}nnen. Alles in allem tragen die in dieser Arbeit synthetisierten Verbindungen dazu bei, die Rolle von Sphingolipiden bei Infektionsprozessen und Krankheitsverl{\"a}ufen auf subzellul{\"a}rer Ebene aufzukl{\"a}ren. Dadurch wird ein entscheidender Beitrag f{\"u}r die Entwicklung neuartiger Wirkstoffe gegen bakterielle oder virale Erreger sowie innovativer Therapien gegen verschiedene humane Krankheiten geliefert.},
  subject      = {Chemische Synthese},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mut2023,
  author    = {Mut, J{\"u}rgen},
  title     = {Synthese komplexer funktionaler Mono- und Oligosaccharid-Bausteine zur Untersuchung und Modifikation von Membranoberfl{\"a}chen humaner mesenchymaler Stromazellen},
  doi       = {10.25972/OPUS-32065},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-320654},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Bei der Biofabrikation werden Zellen mit einem Biomaterial versetzt (vereint werden diese als Biotinte definiert) und durch additive Fertigungsmethoden wie dem 3D-Druck zu hierarchischen Strukturen aufgebaut. Zur Herstellung von k{\"u}nstlichen Gewebe und zuk{\"u}nftig auch von funktionalen Organen ist ein detailliertes Zellverst{\"a}ndnis essentiell. Im Rahmen dieser Dissertation wurden Systeme generiert, um die Zellmembranen von mesenchymalen Stromazellen gezielt zu ver{\"a}ndern und um die Modifikationen zu charakterisieren. Durch Inkubation mit unnat{\"u}rlichen Zuckern werden diese von Zellen aufgenommen und in den Zellmetabolismus eingeschleust und auf die Glycoproteine {\"u}bertragen. Diese Methode ist als metabolic glycoengineering bekannt. Dazu wurden diverse humane Saccharid-Analoga mit bioorthogonalen Gruppen (Azid oder Alkin) synthetisiert. Alle in dieser Arbeit vorgestellten Molek{\"u}le wurden NMR-spektroskopisch als auch massenspektrometrisch charakterisiert. Die acetylierten Mannosamin-Derivate konnten {\"u}ber zwei Stufen und die Sialins{\"a}ure-Derivate {\"u}ber sechs Stufen synthetisiert werden. Sialins{\"a}uren sind die terminalen Zucker an Glycanketten von Proteinen mit wichtigen biologischen Funktionen. Im Rahmen des SFB TRR225 konnte in Kooperation mit der Gruppe von Prof. Dr. R. Ebert der Einbau der Saccharide in mesenchymalen Stromazellen durch Fluoreszenzmikroskopie evaluiert werden. Aufgrund des effizienteren Einbaus der Sialins{\"a}ure mit Alkingruppe gegen{\"u}ber der mit Azidgruppe, wurde dieser in den folgenden massenspektrometrischen Analysen eingesetzt. Die Messungen der markierten Glycoproteine wurden von Dr. Marc Driessen durchgef{\"u}hrt und der metabolische Einbau von SiaNAl und Ac4ManNAl in den Stromazellen gegen{\"u}bergestellt. 55 Glycoproteine konnten durch SiaNAl und 94 durch Ac4ManNAl charakterisiert werden. Ein Abgleich der Proteindatenbanken eine Anreicherung von Proteine durch F{\"u}tterung von SiaNAl die in Signaltransduktion, Zellkontakte und Differenzierung involviert sind, womit metabolic glycoengineering prinzipiell zur Optimierung von Biofabrikationsprozessen genutzt werden kann.},
  subject      = {Glykane},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Roth2021,
  author    = {Roth, Patrick},
  title     = {Metalltricarbonyl-basierte CO-releasing molecules (CORMs): Variation der Freisetzungskinetik und Biokonjugation},
  doi       = {10.25972/OPUS-24017},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-240171},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Kohlenstoffmonoxid ist ein wichtiges kleines Signalmolek{\"u}l das im menschlichen K{\"o}rper durch die enzymatische Wirkung von H{\"a}m-Oxygenase (HO) auf H{\"a}m produziert wird. F{\"u}r eine thera-peutische Anwendung werden Metallcarbonyl-Komplexe als CO-releasing molecules (CORMs) untersucht, die eine kontrollierte Freisetzung in biologischen Zielstrukturen erlauben. Daf{\"u}r wird entweder die Ligandenperipherie ("drug sphere") modifiziert oder die CORMs an bio-molekulare Tr{\"a}gersysteme konjugiert. Im Rahmen dieser Arbeit stand dabei die lichtinduzierte Freisetzung von Kohlenstoffmonoxid aus Mangan(I)tricarbonyl-Komplexen im Vordergrund. Die oktaedrische Koordinationssph{\"a}re des Metallzentrums wurde dabei durch verschiedene faciale tridentate Liganden komplettiert, welche außerdem eine einfache und modulare Verkn{\"u}pfung mit biologischen Tr{\"a}ger-molek{\"u}len erm{\"o}glichen sollten. Als Chelatoren wurden Derivate von N,N-Bis(pyridin-2-ylmethyl)amin (bpa) ausgew{\"a}hlt, in denen das zentrale Stickstoffatom mit Alkylaminen unterschiedlicher Kettenl{\"a}nge funktionalisiert ist, welche {\"u}ber Amid-Bindungen mit Carboxylat-modifizierten Tr{\"a}germolek{\"u}len verkn{\"u}pft werden k{\"o}nnen. Diesen bpa-Liganden sollte ein neuartiges Ligandensystem auf der Basis von N-(Phenanthridin-6-ylmethyl)-N-(chinolin-2-ylmethyl)ethan-1,2-diamin (pqen) gegen{\"u}bergestellt werden, in denen die Phenanthridin-Gruppe interessante photophysikalische und photochemische Eigenschaften erwarten l{\"a}sst. Die CO-releasing molecules sollten zudem mit den isostrukturellen Rhenium(I)tricarbonyl-Komplexen verglichen werden, die als Marker f{\"u}r die Fluoreszenz-mikroskopie dienen.},
  subject      = {Metallcarbonyle},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Seupel2018,
  author    = {Seupel, Raina},
  title     = {Antiinfektive und Antitumorale Naphthylisochinolin-Alkaloide: Isolierung und Strukturaufkl{\"a}rung, Totalsynthese und Untersuchungen zum Wirkmechanismus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-167950},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Bedingt durch ihre strukturelle Diversit{\"a}t und biologischen Eigenschaften sind Naturstoffe seit jeher Quelle und Inspiration f{\"u}r Arzneimittel vor allem im therapeutischen Bereich der Onkologie und der Infektionskrankheiten. Ihr einzigartiges pharmakologisches Potenzial wird durch die selektive Interaktion mit einer Vielzahl von Zielmolek{\"u}len hervorgerufen. Aufgrund der zentralen Bedeutung von Naturstoffen in der Entdeckung und Entwicklung von neuen Arzneimitteln sind nach wie vor die Isolierung und Strukturaufkl{\"a}rung, die totalsynthetische Darstellung und Derivatisierung sowie die Identifizierung der Zielmolek{\"u}le und die Aufkl{\"a}rung des Wirkmechanismus dieser nat{\"u}rlichen Wirkstoffe unabdingbar. Die kleine, aber spannende Klasse der Naphthylisochinolin-Alkaloide, die ausschließlich aus den beiden Pflanzenfamilien der Dioncophyllaceae und der Ancistrocladaceae gewonnen werden, zeichnet sich mit ihren mehr als 200 Vertretern nicht nur durch ihre strukturelle Vielfalt aus, sondern zeigt vor allem pharmakologisch interessante Wirksamkeiten. Neben ausgepr{\"a}gten In-vitro-Aktivit{\"a}ten gegen protozoische Erreger wie Leishmanien, Plasmodien und Trypanosomen besitzen die Vertreter dieser einzigartigen Naturstoffklasse nach neuesten Untersuchungen auch vielversprechende antitumorale Aktivit{\"a}ten. F{\"u}r deren Weiterentwicklung zu m{\"o}glichen Arzneistoffen ist es daher unabdingbar, ihr pharmakologisches Potenzial tiefergehend zu untersuchen. Ziel der vorliegenden Dissertation war die Entwicklung totalsynthetischer Zug{\"a}nge zu biologisch interessanten Naphthylisochinolin-Alkaloiden mit Hilfe unterschiedlicher Synthesestrategien. Ebenfalls sollten durch die Darstellung strukturell vereinfachter Derivate sowie markierter Naturstoffe in Zusammenarbeit mit Kooperationspartnern m{\"o}gliche Zielmolek{\"u}le identifiziert und Beitr{\"a}ge zum Wirkmechanismus untersucht werden.},
  subject      = {Naphthylisochinolinalkaloide},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wehle2016,
  author    = {Wehle, Sarah},
  title     = {In silico Studien zu Bis-Tacrinen, Chinazolinen und Chinazolinonen sowie Synthese von Chinazoliniumverbindungen als Inhibitoren von Cholinesterasen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-139955},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Die Alzheimer'sche Erkrankung wird derzeit durch die Gabe von Acetylcholinesterase- Inhibitoren (AChEI) symptomatisch behandelt. Durch die AChE-Hemmung steht mehr Acetylcholin (ACh) f{\"u}r die Neurotransmission zur Verf{\"u}gung. Bei Progression der Erkran-kung nimmt der Anteil an AChE drastisch ab, so dass die Enzymisoform Butyrylcholin- esterase (BChE) die Hydrolyse des Neurotransmitters ACh {\"u}bernimmt. In sp{\"a}ten Phasen der Alzheimer'schen Erkrankung ist daher der Einsatz selektiver BChE-Hemmer erfolgsver- sprechend. Inhibitoren k{\"o}nnen verschiedene Bindestellen in der Cholinesterase-Bindetasche adressie-ren und dadurch in dieser stabilisiert werden. Zu den Bindestellen z{\"a}hlen die katalytisch aktive Stelle (CAS) am Ende eines 20 {\AA} langen Bindetaschentunnels, die Oxyanion-Vertie-fung, die Cholinbindestelle, sowie die periphere anionische Bindestelle (PAS), welche am Bindetascheneingang lokalisiert ist. In der vorliegenden Arbeit wurden durch in silico Dockingstudien gezielt Protein-Ligand- Interaktionen untersucht, um Strukturmerkmale hochaffiner Inhibitoren von Cholinesterasen zu identifizieren. Damit soll die zuk{\"u}nftige Entwicklung von Cholinesteraseinhibitoren hinsichtlich der Affinit{\"a}t zum Enzym verbessert werden. Ferner dienten synthetische Untersuchungen eines Naturstoffes dazu, Chinazoliniumverbindungen als Leitstruktur f{\"u}r die Inhibition der Cholinesterasen zu etablieren. F{\"u}r hochaffine tri- und tetrazyklische aminsubstituierte AChE-selektive Chinazolin- und Chinazolinoninhibitoren sollte die bevorzugte Orientierung der Liganden in der Bindetasche ermittelt werden. Hierf{\"u}r ist die Lokalisation des Aminsubstituenten in der CAS (invertierter Bindemodus) oder die dortige Bindung des Chinazolin-/Chinazolinonger{\"u}stes (klassischer Bindemodus) denkbar. Anhand eines pr{\"a}ferierten einheitlichen Bindemodus sollten die Struktur-Aktivit{\"a}ts-Beziehungen erkl{\"a}rt werden. Dockingstudien zeigten die klare Pr{\"a}ferenz f{\"u}r den invertierten Bindemodus, bei dem der Aminsubstituent in der N{\"a}he der CAS platziert wird. Ein strukturelles Merkmal f{\"u}r hochaffine Inhibitoren ist ein unter Assaybedingungen protoniertes Amin, welches eine Kation-π-Wechselwirkung zu dem Indolringsystem des Tryptophans der Cholinbindestelle eingehen kann. F{\"u}r das Ligandengrundger{\"u}st wurde lediglich f{\"u}r tetrazyklische Verbindungen eine π-π-Interaktion mit der peripheren Bindestelle (PAS) am Bindetascheneingang identifiziert. Der Datensatz umfasste auch chirale Chinazolinon- und Chinazolinderivate mit hydrierter C=N-Doppelbindung, die eine schw{\"a}chere Affinit{\"a}t zu AChE zeigten. Diese ist vermutlich auf das nicht-planare Ligandengrundger{\"u}st zur{\"u}ckzuf{\"u}hren, da vor allem f{\"u}r tetrazyklische chi-rale Verbindungen die Stabilisierung des Ligandengrundger{\"u}stes durch π-π-Interaktionen am Bindetascheneingang aufgrund der Sterik entweder gar nicht, oder nur f{\"u}r ein Enantio-mer m{\"o}glich ist. Aufgrund der nanomolaren Affinit{\"a}t der achiralen Chinazolin- und Chinazolinonverbindungen wurden weitere gerichtete Wechselwirkungen in der Bindetasche erwartet. Derartige Wechselwirkungen konnten in Form von Wasserstoffbr{\"u}cken durch die Verwendung von sieben ausgew{\"a}hlten strukturellen Wassermolek{\"u}len im Docking identifiziert werden. Durch diese Wassermolek{\"u}le werden Wasserstoffbr{\"u}cken vom Ligandengrundger{\"u}st zum Protein vermittelt. Diese Wechselwirkungen scheinen essentiell f{\"u}r die Stabilisierung hoch-affiner Chinazolin- und Chinazolinoninhibitoren in der AChE-Bindetasche zu sein. Zwei photochrome Bis-Tacrin-Konstitutionsisomere (Ring-ge{\"o}ffnete und Ring-geschlossene Form) inhibieren die AChE und zeigen einen unterschiedlichen Effekt in der Hemmung der Amyloid-β Fibrillenbildung. Die Fibrillenbildung wird durch eine unbesetzte periphere Bindestelle (PAS) am Eingang der AChE-Bindetasche katalysiert, weshalb eine unterschiedliche Interaktion der Liganden mit ebendieser Bindestelle vermutet wird. Dockingstudien lieferten f{\"u}r beide Konstitutionsisomere einen {\"a}hnlichen Bindemodus, der vor dem Hintergrund der {\"a}hnlichen IC50-Werte von 4.3 und 1.8 nM f{\"u}r die Ring-ge{\"o}ffnete und Ring-geschlossene Form plausibel erscheint. Durch die Auswahl einer geeigneten R{\"o}ntgenstruktur wurden Dockingl{\"o}sungen erhalten, bei denen ein Tacrinsubstituent in der PAS bindet und dort π-π-Interaktionen mit einem Tryptophan und einem Tyrosin eingeht. Eine solche Lage des PAS-bindenden Tacrinsubstituenten ist energetisch bevorzugt und dr{\"u}ckt sich durch bessere Scores gegen{\"u}ber Dockingl{\"o}sungen, bei denen dieser auf der Protein-oberfl{\"a}che lokalisiert ist, aus. Der andere Tacrinsubstituent bindet in der CAS wie dies von bereits kristallisierten Tacrinderivaten bekannt ist. Mittels molekulardynamischer Simulati-onen wurde die Stabilit{\"a}t der Protein-Dockingl{\"o}sungs-Komplexe beider Konstitutionsiso-mere verglichen. Dabei wurde die bessere Stabilisierung des CAS-bindenden Tacrinsubsti-tuenten f{\"u}r die Ring-ge{\"o}ffnete Form des Liganden ermittelt. Ferner zeigt sich f{\"u}r die Ring-ge{\"o}ffnete Inhibitorform w{\"a}hrend der Simulation der Einstrom von sechs Wassermolek{\"u}len in einen Hohlraum der PAS. Dies hat zur Folge, dass der PAS-bindende Tacrinsubstituent w{\"a}hrend der H{\"a}lfte der Simulationszeit durch Wasserstoffbr{\"u}cken in der PAS stabilisiert wird. Ein Wasserstoffbr{\"u}ckennetzwerk diesen Ausmaßes kann f{\"u}r die Ring-geschlossene Inhibitorform nicht ermittelt werden. Die bessere Hemmung der Amyloid-β Fibrillenbildung der Ring-ge{\"o}ffneten Inhibitorform wird daher auf die bessere Stabilisierung des Liganden durch Wasserstoffbr{\"u}cken in der AChE-Bindetasche zur{\"u}ckgef{\"u}hrt. F{\"u}r carbamatsubstituierte Tetrahydrochinazolinverbindungen sollten die bevorzugten Interaktionen in der BChE-Bindetasche ermittelt werden. Die Carbamatverbindungen sind pseudo-irreversible Inhibitoren und zeigen eine zeitabh{\"a}ngige Hemmung mit diversen Interaktionszust{\"a}nden zwischen Protein und Ligand. Dar{\"u}ber hinaus stellen Dockingstudien in der BChE bislang eine Herausforderung dar, da es derzeit nur zwei R{\"o}ntgenstrukturen dieses Enzyms mit reversiblen Liganden gibt, weshalb kaum Studien zur Identifikation einer geeigneten Bewertungsfunktion durchgef{\"u}hrt werden k{\"o}nnen. Im Docking wurde sich f{\"u}r die Analyse des reversiblen Anlagerungskomplexes entschieden, da das Docking des tetraedrischen {\"U}bergangszustandes energetisch entartete Dockingl{\"o}sungen lieferte. Eine weitere Herausforderung stellte die Gr{\"o}ße der BChE-Bindetasche dar, die auch im reversiblen Docking entartete Dockingl{\"o}sungen lieferte. Aufgrund einer {\"a}hnlichen {\"U}bertragungsrate aller getesteten Inhibitoren wurde eine konservierte Lage des Carbamates in der Bindetasche angenommen. Deshalb wurde eine repr{\"a}sentative Dockingl{\"o}sung einer Referenzverbindung als Ausgangspose f{\"u}r einen Modelling-Ansatz gew{\"a}hlt, die hinsichtlich der Interaktionen in der Bindetasche ausgew{\"a}hlt wurde. Diese Interaktionen sind: 1) Eine Wasserstoffbr{\"u}ckendistanz zwischen der Carbamat-Carbonylgruppe und der Oxyanion-Vertiefung sowie 2) eine Distanz, die den nucleophilen Angriff des Serins auf den Carbamatkohlenstoff erlaubt. Im Modelling-Ansatz wurde die repr{\"a}sentative Bindepose dazu verwendet die entsprechenden Inhibitoren in der Bindetasche aufzubauen. Die bevorzugte Position der N-Methylgruppe wurde f{\"u}r beide Enantiomere {\"u}ber die berechneten Spannungsenergien der Bindeposen abgesch{\"a}tzt. F{\"u}r die S-Enantiomere ergab sich die pr{\"a}ferierte Bindung mit quasi-„axialer" Methlygruppe und f{\"u}r die R-Enantiomere mit quasi-„{\"a}quatorialer" Stellung dieser. Die Carbamatstrukturen liegen somit mit der Heptylkette in der Acyltasche und die Ligandengrundger{\"u}ste werden in einer Seitentasche der BChE-Bindetasche platziert, in der hydrophobe Wechselwirkungen dominieren. Zus{\"a}tzlich zu den hochaffinen Chinazolinonverbindungen sollten artverwandte Chinazolini-umverbindungen als Leitstruktur f{\"u}r Cholinesteraseinhibitoren untersucht werden. Zun{\"a}chst erfolgten Studien zur chemischen Reaktivit{\"a}t und Stabilit{\"a}t des Naturstoffes Dehydroevodiamin (DHED) sowie seines Benz-Derivates (Benz-DHED). Insbesondere Benz-DHED war unter den bisher verwendeten und in der Literatur beschriebenen Synthesemethoden instabil. Die Untersuchungen erforderten daher zun{\"a}chst die Einf{\"u}hrung einer geeigneten Syntheseroute, in diesem Fall die Oxidation mit KMnO4, einhergehend mit der Verbesserung der Ausbeute und ohne Nebenproduktbildung. F{\"u}r die zuk{\"u}nftige Synthese von Derivaten wurde die Verwendung einer geeigneten Lewis-S{\"a}ure-labilen Schutzgruppe herausgearbeitet. Die untersuchten Chinazoliniumverbindungen zeigen die Eigenschaft, dass sie in Abh{\"a}ngigkeit der Reaktionsbedingungen in zwei Formen (Ring-ge{\"o}ffnet und Ring-geschlossen = Chi-nazoliniumsalz) isoliert werden k{\"o}nnen. Mittels UV/Vis-Untersuchungen wurde das Gleich-gewicht dieser Spezies aufgekl{\"a}rt und in w{\"a}ssrigen alkalischen L{\"o}sungen die Anreicherung einer dritten, bislang nicht in diesem Zusammenhang beschriebenen, Spezies beobachtet. Als biologisch aktive Spezies konnte die Chinazoliniumform identifiziert werden. In Dockingstudien der Chinazoliniumform von Benz-DHED, nach dem f{\"u}r Carbamatverbindungen entwickelten Modelling-Ansatz, konnte auch hierf{\"u}r die Stabilisierung der Docking- l{\"o}sung {\"u}ber eine Wasserstoffbr{\"u}cke in der BChE-Bindetasche zu einem strukturellen Wassermolek{\"u}l identifiziert werden. Dies verdeutlicht erneut, dass die Ber{\"u}cksichtigung von Wassermolek{\"u}len in Dockingstudien dazu dienen kann zus{\"a}tzliche Protein-Ligand-Interaktionen festzustellen. Auf Grundlage der Forschung zu Chinazoliniumverbindungen kann die zuk{\"u}nftige Inhibitorentwicklung von Strukturen basierend auf dieser Substanzklasse erfolgen. Die durchgef{\"u}hrten synthetischen und theoretischen Studien liefern wichtige Beitr{\"a}ge zum Verst{\"a}ndnis der Wechselwirkungen zwischen Inhibitoren und Cholinesterasen, die in der zuk{\"u}nftigen Inhibitorentwicklung Anwendung finden k{\"o}nnen.},
  subject      = {Cholinesteraseinhibitor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Gehrold2016,
  author    = {Gehrold, Andreas Christian},
  title     = {Synthese und stereochemische Eigenschaften von monomeren Henkelporphyrinen und deren Einsatzm{\"o}glichkeiten in di- und trimeren Systemen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-134048},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Tetrapyrrole sind nicht nur in nat{\"u}rlichen Systemen von herausragender Bedeutung, sondern haben sich im letzten Jahrhundert zu einem zentralen Forschungsgegenstand verschiedener Naturwissenschaften entwickelt. Chirale Vertreter sind, trotz ihrer Bedeutung in der Natur, hierbei nur am Rande untersucht worden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde, ausgehend von p-Xylylen-verbr{\"u}ckten Porphyrinen, sogenannten Henkelporphyrinen, eine Vielzahl an chiralen Strukturen synthetisiert und stereochemisch untersucht. Die monomeren Vertreter waren abh{\"a}ngig vom Substitutionsmuster der Henkeleinheit achiral oder planar-chiral. {\"U}ber eine kurze und effiziente Syntheseroute wurden die Grundk{\"o}rper im Multigramm-Maßstab aufgebaut und anschließend sowohl strukturell modifiziert als auch funktionalisiert. Die chiralen Vertreter wurden mittels HPLC an chiraler Phase in die Enantiomere getrennt und mittels online-ECD-Spektroskopie wurden die ECD-Spektren im stopped-flow-Modus gemessen. Der Vergleich mit quantenchemisch berechneten ECD-Kurven erlaubte die sichere Zuordnung der Absolutkonfigurationen. Des Weiteren wurden die Monomere r{\"o}ntgenkristallographisch, UV-Vis-spektroskopisch und elektrochemisch eingehend untersucht. Ausgehend von den monomeren Vertretern wurden mittels direkter oxidativer Kupplung oder {\"u}ber {\"U}bergangsmetall-katalysierte Verfahren di- und trimere Systeme aufgebaut. Diese lagen als axial-, helikal- oder planar-chirale Strukturen vor. HPLC-ECD-Kopplung in Verbindung mit quantenchemischen Rechnungen erlaubte auch hier die Aufkl{\"a}rung der absoluten Stereostrukturen. Neben klassischen Porphyrin-Vertretern wurden im Rahmen dieser Arbeit erstmals Henkelchlorine durch OsO4-vermittelte Dihydroxylierung der Henkelporphyrine synthetisiert und vollst{\"a}ndig charakterisiert. Außerdem gelang in Kooperation mit Prof. Br{\"u}ckner (UConn) die Aufkl{\"a}rung der Absolutkonfigurationen helikal-chiraler Indachlorine. Die Arbeit liefert insgesamt eine breite Plattform an chiralen Porphyrinoiden, die f{\"u}r weitere Untersuchungen zu Reaktivit{\"a}t und Struktur von gr{\"o}ßtem Interesse sind, sowie erste detaillierte Einblicke in die faszinierenden Eigenschaften dieser Substanzklasse.},
  subject      = {Porphyrin},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Buettner2013,
  author    = {B{\"u}ttner, Tobias},
  title     = {Totalsynthese mono- und dimerer Naphthylisochinolin-Alkaloide sowie Isolierung acetogeniner Sekund{\"a}rmetabolite aus Wurzelkulturen von Triphyophyllum peltatum},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-77371},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die pal{\"a}otropischen Pflanzenfamilien der Ancistrocladaceae und Dioncophyllaceae sind die bisher einzig bekannten Produzenten von Naphthylisochinolin-Alkaloiden. Diese spezielle Klasse acetogeniner Sekund{\"a}rmetabolite weist durch die verschiedenen Kupplungspositionen der beiden namensgebenden Molek{\"u}lbausteine eine breite strukturelle Diversit{\"a}t auf und zeichnet sich durch vielf{\"a}ltige pharmakologische Wirksamkeiten, z.B. antiplasmodiale, antileishmaniale oder antitrypanosomale Aktivit{\"a}ten, aus. Zur Synthese dieser Naturstoffe wurde im Arbeitskreis Bringmann eigens eine Methodik entwickelt, das Lacton -Konzept. Diese Methode erlaubt durch eine Vorfixierung der beiden Molek{\"u}lh{\"a}lften durch eine Esterbr{\"u}cke, anschließender intramolekularer Kupplungsreaktion und der stereoselektiven {\"O}ffnung des erhaltenen Lactons den atropselektiven Aufbau der Naphthylisochinoline. Als Ziele dieser Arbeit ergaben sich somit die Synthese pharmakologisch und strukturell interessanter Naphthylisochinolin-Alkaloide mittels des Lacton-Konzepts sowie die Isolierung und Strukturaufkl{\"a}rung weiterer Sekund{\"a}rmetabolite aus Triphyophyllum peltatum (Dioncophyllaceae), welche anschließend auf ihre Bioaktivit{\"a}t hin untersucht werden sollten, um potenziell neue Leitstrukturen f{\"u}r neue Wirkstoffe zu finden.},
  subject      = {Naphthylisochinolinalkaloide},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bischof2012,
  author    = {Bischof, Sebastian Klaus},
  title     = {Qsar-geleitete Synthese von strukturell vereinfachten antiplasmodialen Naphthylisochinolinen und Synthese von antiprotozoischen Arylchinolinium-Salzen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-76601},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Die Malaria und andere Infektionskrankheiten sind immer noch die Haupttodesursache in Entwicklungsl{\"a}ndern. Durch das jahrzehntelange Vers{\"a}umnis, neue Wirkstoffe zu entwickeln, und durch die rasante Ausbreitung von Resistenzen gegen herk{\"o}mmliche Medikamente sind in vielen Regionen der Erde besorgniserregende Zahlen {\"u}ber Neuinfektionen und Todesf{\"a}lle zu beobachten. Die Suche nach neuen Wirkstoffen ist daher dringend erforderlich und die Hauptaufgabe des Sonderforschungsbereichs 630 an der Universit{\"a}t W{\"u}rzburg. An diesem interdisziplin{\"a}ren Projekt beteiligt sich unsere Forschungsgruppe vor allem mit der Naturstoffklasse der Naphthylisochinolin-Alkaloide. Neben ihren interessanten strukturellen Eigenschaften haben mehrere Vertreter dieser Sekund{\"a}rmetabolite vielversprechende Aktivit{\"a}ten gegen Plasmodien, Leishmanien und Trypanosomen. Dioncophyllin C (24), das bisher wirksamste Naphthylisochinolin gegen P. falciparum, zeigt nicht nur eine exzellente Aktivit{\"a}t in vitro, sondern auch in vivo. In Kooperation mit der Forschergruppe von K. Baumann (Braunschweig) f{\"u}hrte man QSAR-Studien durch, um die f{\"u}r die biologische Wirkung entscheidenden Strukturmerkmale zu identifizieren und neue vereinfachte Analoga der Leistruktur 24 vorzuschlagen. Ziel der vorliegenden Arbeit war aufbauend auf Vorarbeiten in unserer Gruppe die Darstellung von strukturell vereinfachten Derivaten des Naturstoffs 24. Die Ergebnisse der biologischen Untersuchungen sollten ausgewertet und somit neue Struktur-Wirkungs-Beziehungen aufgestellt werden. Weiterhin sollten auch Chinolinium-Salze, die man als Analoga der N,C-verkn{\"u}pften Naphthylisochinoline ansehen kann, synthetisiert werden und innerhalb des SFB 630 und bei unseren Partnern am Schweizerischen Tropen- und Public-Health-Institut auf ihre biologische Aktivit{\"a}t untersucht werden. Man erhoffte sich neben m{\"o}glichen antiinfektiven Eigenschaften auch R{\"u}ckschl{\"u}sse auf Struktur-Wirkungs-Beziehungen. Zus{\"a}tzlich sollte die synthetische und analytische chemische Expertise unseren Kooperationspartnern in zwei Projekten außerhalb des SFB 630 zur Verf{\"u}gung gestellt werden. Dabei handelte es sich einerseits um die Strukturaufkl{\"a}rung von Biosyntheseintermediaten mit Hilfe der HPLC-NMR-Kopplung und andererseits um die Darstellung langkettiger Aldehyde f{\"u}r die biologische Untersuchung des Pr{\"a}-Penetrationsprozesses eines getreidesch{\"a}digenden Pilzes.},
  subject      = {Malaria},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Albert2012,
  author    = {Albert, Christian Robert},
  title     = {N,C-verkn{\"u}pfte Arylisochinoline: Synthese und Optimierung der biologischen Aktivit{\"a}ten sowie Strukturaufkl{\"a}rung von Naturstoffen durch HPLC-NMR- und HPLC-MS/MS-Kopplung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-76537},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Tropische Infektionskrankheiten wie Malaria, Leishmaniose oder auch die Afrikanische Trypanosomiase sind aufgrund von zunehmenden Resistenzen der Erreger, globaler Erw{\"a}rmung, aber auch von Vers{\"a}umnissen in der Vergangenheit bei der kontinuierlichen Weiterentwicklung bestehender sowie der Erforschung neuer Medikamente auch im 21. Jahrhundert noch eine große Bedrohung f{\"u}r Millionen von Menschen. Die Suche nach neuartigen Wirkstoffen und deren Weiterentwicklung zu potenziellen Medikamenten ist daher zwingend erforderlich. Insbesondere Produkte des Sekund{\"a}rstoffwechsels wie etwa die Alkaloide bilden wichtige Grundlagen als Leitstrukturen f{\"u}r pharmazeutische Wirkstoffe. Eine solche Klasse phytochemischen Ursprungs sind die Naphthylisochinolin-Alkaloide mit interessanten strukturellen Eigenschaften sowie pharmakologischen Wirksamkeiten. Einige Vertreter zeigen ausgepr{\"a}gte In-vitro-Aktivit{\"a}ten gegen protozoische Erreger wie Plasmodien, Leishmanien und Trypanosomen. Besonders die neuartige Unterklasse ionischer N,C-verkn{\"u}pfter Naphthylisochinolin-Alkaloide, wie z.B. Ancistrocladinium A und Ancistrocladinium B, zeichnen sich durch gute antileishmaniale Wirkungen aus. In Vorarbeiten zeigten erste Studien zu Struktur-Aktivit{\"a}ts-Beziehungen (SAR-Studien) mit vereinfachten N,C-gekuppelten Arylisochinolinen, dass sich durch gezielte Strukturvariation die Aktivit{\"a}t gegen einen Erreger verbessern l{\"a}sst. Zus{\"a}tzlich wurde mit ersten Untersuchungen zum Wirkmechanismus dieser interessanten Verbindungen begonnen. Dar{\"u}ber hinaus erm{\"o}glicht die kontinuierliche Verbesserung der analytischen Methoden inzwischen die schnelle und gezielte Suche nach neuen Verbindungen aus der Natur. Durch die Anwendung von Online-Analyse-Verfahren, wie z.B. die Kopplung von HPLC mit NMR und MS, gelingt die Aufkl{\"a}rung der Konstitution von Substanzen direkt aus Extrakten. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Verbesserung der biologischen Aktivit{\"a}ten der N,C-verkn{\"u}pften Arylisochinoline durch strukturelle Derivatisierung sowie Beitr{\"a}ge zur Aufkl{\"a}rung des Wirkmechanismus mittels markierter Verbindungen. Zus{\"a}tzlich sollten Naturstoffe unter Verwendung moderner HPLC-Kopplungstechniken untersucht und strukturell aufgekl{\"a}rt werden.},
  subject      = {HPLC},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schneider2011,
  author    = {Schneider, Thomas},
  title     = {Synthese von reversiblen und kovalent-reversiblen Cysteinprotease-Inhibitoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-67491},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Als Vorlage f{\"u}r diese Inhibitoren diente der kovalent gebundene Inhibitor 9IN aus der Kristallstruktur 2AMD. Die Entwicklung der neuen Leitstruktur (Abbildung 7-1) erfolgte dabei durch Fragmentierung mit dem Programm FRED im Arbeitskreis Prof. Knut Baumann (Univ. Braunschweig). Die dargestellten Verbindungen wurden als nicht-kovalent gebundene Inhibitoren entwickelt und sowohl an SARS-CoV-Mpro als auch an SARSCoV-PLpro getestet. Da die Basisverbindung 34j (R = H) in durchgef{\"u}hrten Dockingstudien die Enzym-Bindetaschen S1, S2 und S4 bereits ausreichend besetzt hatte, war das Ziel v.a. die noch freie Bindetasche S1' mit eingef{\"u}gten Resten R zu besetzen. Dazu wurden in der Reihe 34a-t verschiedene Alkylreste eingef{\"u}gt. Die Verbindungen 37a-cc bzw. 38a-p besitzen hingegen die Reste C(O)NHR, CO2R, CH2C(O)NHR und CH2CO2R. Im Verlauf der Synthese wurde der teure Baustein 4-Methylcyclohexancarbons{\"a}ure durch die g{\"u}nstigere Verbindung Cyclohexancarbons{\"a}ure ersetzt. Keine der dargestellten Verbindungen wies eine besondere Hemmung auf. Trotz geringer Hemmung konnte Verbindung 34e mit dem Enzym SARS-CoV-Mpro co-kristallisiert werden. Die genaue Lage des Inhibitors in der Bindetasche ist bislang noch nicht eindeutig gekl{\"a}rt. Der zweite Teil der vorliegenden Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Entwicklung von kovalent-reversiblen Inhibitoren von Cysteinproteasen auf Grundlage von Vinylsulfonen. Bisherige bekannte Vinylsulfone reagieren wie ein Michaelsystem in einer irreversiblen Addition. Es wurden durch QM-Rechnungen in der Arbeitsgruppe Prof. Bernd Engels substituierte Vinylsulfone vorgeschlagen, die f{\"a}hig sein sollten, mit Cysteinproteasen eine kovalent-reversible Bindung eingehen zu k{\"o}nnen. Durch die Wahl sowohl eines geeigneten Substituenten als auch einer geeigneten Abgangsgruppe sollte die Reaktion reversibel sein, wenn sie thermoneutral bis schwach endergon verl{\"a}uft. Um diese Berechnungen zu best{\"a}tigen, wurden die dargestellten Verbindungen mit einem {\"U}berschuss 2-Phenylethanthiol umgesetzt und der Reaktionsverlauf durch NMR-Spektroskopie verfolgt. Dabei konnte die Einstellung eines Gleichgewichts und damit auch die Reversibilit{\"a}t der Reaktion beobachtet werden. Aus den berechneten Gleichgewichtskonstanten konnten die freien Reaktionsenergien ΔG berechnet werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Reaktionen nahezu thermoneutral verlaufen und best{\"a}tigen damit die QM-Berechnungen.},
  subject      = {Coronaviren},
  language  = {de}
}