@phdthesis{Stempka2011,
author = {Stempka, Martin},
title = {Expression und Reinigung der SARS-Coronavirus-Mpro und deren Co-Kristallisation mit spezifischen Inhibitoren},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-57083},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2011},
abstract = {Bei SARS („Schweres akutes respiratorisches Syndrom") handelt es sich um eine Infektionskrankheit des Menschen, welche im November 2002 erstmalig auftrat. Als Erreger dieser Krankheit wurde das SARS-assoziierte Coronavirus identifiziert. Dessen viruseigene Reproduktionsmaschinerie wird vor allem durch die katalytische Aktivit{\"a}t einer Cysteinprotease, der SARS-Coronavirus-Hauptprotease (SARS-CoV-Mpro), und die damit verbundene Prozessierung von viralen Polyproteinen, aufrechterhalten. Diese Schl{\"u}sselfunktion der SARS-CoV-Mpro macht sie zu einem vielversprechenden Zielobjekt bei der Entwicklung von spezifischen Inhibitoren f{\"u}r diese Protease, welche somit eine Vermehrung des Virus verhindern. In dieser Arbeit wurde die SARS-CoV-Mpro mit optimierten Methoden exprimiert und gereinigt. Mit der Methode der ESI-MS-Analyse konnte ein kovalentes, irreversibles Bindungsverhalten verschiedener Inhibitoren gezeigt werden und erstmals auch die Bindung von Fragmenten von Inhibitormolek{\"u}len an die Protease. So zeigten die SARS-CoV-Mpro-Inhibitoren MH211A und UK-VI-1g eine kovalente Bindung des kompletten Molek{\"u}ls pro Enzym-Monomer: {\"u}berraschenderweise hatten bis zu vier Molek{\"u}le MH211A bzw. zwei Molek{\"u}le UK-VI-1g an ein Proteasemolek{\"u}l gebunden. Die Bindung von UK-VI-1g an die Protease wurde an zwei Peptiden im Bereich von den Aminos{\"a}uren 62 bis 76 bzw. 280 bis 298 nachgewiesen, wobei beide nicht in der N{\"a}he der active site lokalisiert sind. Im Falle des Inhibitors Lit1 bindet der 2,6-Dinitro-4-trifluoromethyl-phenyl-Rest, bei TS48 das Zimts{\"a}ure-Thioester-Fragment kovalent an jedes Monomer im dimeren Enzym. Die SARS-CoV-Mpro wurde erstmals ohne Abtrennung des C-terminalen His-tag mit spezifischen Inhibitoren co-kristallisiert. Drei m{\"o}gliche Orientierungen des Inhibitors TS174 wurden in der active site der Protease identifiziert. Aufgrund der schwachen Elektronendichte des Inhibitors konnten diese nicht weiter untersucht werden. Das Iod-Isatin-Derivat IISBT wurde ebenfalls mit der SARS-CoV-Mpro zusammen co-kristallisiert und es konnte erstmalig eine kovalente Bindung eines Isatin-Derivats an die SARS-CoV-Mpro anhand einer R{\"o}ntgenstruktur klar gezeigt werden. Diese Struktur zeigte dann, dass fr{\"u}her ver{\"o}ffentlichte molekulare docking-Studien, die eine nicht-kovalente Bindung von IISBT und anderen Isatin-Derivaten veranschaulichen, nochmal {\"u}berdacht werden sollten. Basierend auf einer ESI-MS-Analyse und fr{\"u}heren Ergebnissen von MALDI- und Dialyse-Experimenten, kann man sicher annehmen, dass IISBT in einer kombinierten kovalent-reversiblen Art und Weise an die SARS-CoV-Mpro bindet.},
subject = {SARS},
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}
}
@phdthesis{Herb2011,
author = {Herb, Monika},
title = {Synthese von Pyridin-, Pyridylessigs{\"a}ure- und Thiazol-Derivaten als potentielle Inhibitoren der SARS-CoV-Mpro},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-66495},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2011},
abstract = {Einen m{\"o}glichen Ansatzpunkt f{\"u}r eine antivirale Therapie gegen SARS-Coronaviren bildet die Hemmung der Cysteinproteasen SARS-CoV-Mpro und SARS-CoV-PLpro. Diese {\"u}bernehmen die Polyprotein-Spaltung w{\"a}hrend der Virusreplikation und sind damit essentiell f{\"u}r das {\"U}berleben und die Verbreitung des Virus. Im Rahmen dieser Arbeit wurden potentielle Inhibitoren der SARS-CoV-Mpro synthetisiert, die Pyridin-, Piperidin-, Pyrrolidin-, Pyridylessigs{\"a}ure- und Thiazol-Derivate als Grundbausteine enthalten. Durch Strukturmodifikationen wurde eine Serie neuer Verbindungen erhalten, deren inhibitorische Aktivit{\"a}ten in fluorimetrischen Assays (FRET-Assays) an den Enzymen SARS-CoV-Mpro und SARS-CoV-PLpro untersucht wurden. Weiterhin wurden Testungen an Coronaviren, den Protozoen Leishmania major und Typanosoma brucei brucei und an Makrophagen durchgef{\"u}hrt. Die synthetisierten Verbindungen wurden in sechs Strukturklassen eingeteilt. Strukturklasse 1 enth{\"a}lt Pyridin-, Piperidin-, Pyrrolidin- und Pyridylessigs{\"a}ure-Derivate ohne Seitenkette in α-Position. Diese bestehen aus einem peptidischen Carbons{\"a}ure-Fragment mit N-Heterozyklus. Die Strukturklasse 2 bilden Pyridylessigs{\"a}ure-Derivate mit einer zus{\"a}tzlichen aliphatischen Seitenkette in α-Position zur Carboxylfunktion. Die Seitenkette sollte durch Adressierung der S1'- bzw. S2'-Bindetasche der SARS-CoV-Mpro die Affinit{\"a}t zum Enzym erh{\"o}hen. In den Strukturklassen 3 bis 6 bilden Thiazolamide das bestimmende Strukturelement. In der Strukturklasse 3 kamen dabei unterschiedlich substituierte aromatische Carbons{\"a}uren zum Einsatz, die mit einer Reihe 4,5-substituierter Thiazolamine verkn{\"u}pft wurden. In den {\"u}brigen Stoffklassen, in denen ausschließlich 5-Acetyl-4-methylthiazolamin als Amin-Fragment diente, wurde der Einfluss von S{\"a}ure-Bausteinen ohne Michael-System (Strukturklasse 4) bzw. mit Michael-System (Strukturklasse 5), sowie die Einf{\"u}hrung einer Seitenkette am Benzolring oder am Michael-System (Strukturklasse 6) untersucht. Bei den durchgef{\"u}hrten Enzymassays an der SARS-CoV-Mpro zeigten die synthetisierten Verbindungen insgesamt nur eine geringe Hemmung der Protease (<30 \%, 20 µM). Daher lassen sich aus den erhaltenen Ergebnissen keine Struktur-Wirkungsbeziehungen ableiten. Dennoch sind in den Ergebnissen Trends erkennbar. Alle aktiven Verbindungen (Hemmung >10 \% bei 20 μM) der Pyridin-, Pyrrolidin-, Piperidin- und Pyridylessigs{\"a}ure-Derivate enthielten als Strukturmerkmal gr{\"o}ßere Seitenketten wie n-Pentyl, Cyclopropylmethyl und Crotyl (Strukturklasse 2). Bei den Thiazolamiden der Strukturklassen 3-6 f{\"u}hrte die Einf{\"u}hrung eines Michael-Systems in der Strukturklasse 5 zu etwas aktiveren Verbindungen. Den gr{\"o}ßten Einfluss auf die Aktivit{\"a}t zeigte jedoch die Einf{\"u}hrung einer Seitenkette in α-Postion zur Carboxylgruppe (Strukturklasse 6). In den Strukturklassen 3 und 4 erwiesen sich nur sehr wenige Verbindungen als aktiv.},
subject = {Coronaviren},
language = {de}
}