@phdthesis{Dude2009,
  author    = {Dude, Marie-Adrienne},
  title     = {Die Expression der Multiadh{\"a}sionsdom{\"a}nenproteine PfCCp5 und PfFNPA in Plasmodium falciparum und Cysteinprotease-Inhibitoren als potentielle Wirkstoffe gegen Malaria},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-45863},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Der Erreger der Malaria tropica, Plasmodium falciparum, ist f{\"u}r eine j{\"a}hrliche Todesrate von {\"u}ber einer Million Menschen verantwortlich. Rasch zunehmende Erregerresistenzen gegen g{\"a}ngige Antimalariamedikamente und das Fehlen eines Impfstoffes machen die Suche nach neuen therapeutischen Ans{\"a}tzen und Medikamenten unerl{\"a}sslich. Sexualstadienspezifische Oberfl{\"a}chenproteine des Parasiten sind attraktive Zielstrukturen f{\"u}r die Entwicklung von TBV, welche eine Entwicklung von P. falciparum in der M{\"u}cke unterbrechen. Die Suche nach multiplen tier- oder bakterien{\"a}hnlichen, extrazellul{\"a}ren Adh{\"a}sionsdom{\"a}nen im Genom von P. falciparum f{\"u}hrte zur Identifizierung einer Familie von sechs Proteinen mit hochkonservierten Adh{\"a}sionsmodulen, die vermutlich an Parasit-Parasit- oder Parasit-Wirtsinteraktionen beteiligt sind, was sie zu potentiellen Kandidaten f{\"u}r Komponenten von TBV macht. Aufgrund ihrer gemeinsamen LCCL-Dom{\"a}ne wurden diese Proteine PfCCp1 bis PfCCp5 sowie PfFNPA benannt. PfFNPA besitzt keine LCCL-Dom{\"a}ne, es ist jedoch {\"a}hnlich aufgebaut wie PfCCp5 und wurde daher mit in die PfCCp-Familie integriert. Die in der parasitophoren Vakuole reifer Gametozyten lokalisierenden PfCCp1- bis PfCCp3-Proteine werden w{\"a}hrend der Gametogenese teilweise freigesetzt und umgeben matrix{\"a}hnlich entstehende Exflagellationszentren. In PfCCp2- und PfCCp3-defizienten Parasiten ist die Wanderung der Sporozoiten aus den Mitteldarmoozysten in die Speicheldr{\"u}sen der M{\"u}cke blockiert. Sexualstadien-spezifische Expression und eine wichtige Funktion bei der Entwicklung des Erregers in der M{\"u}cke sind die Hauptkriterien f{\"u}r potentielle TBV-Kandidaten. Diese viel versprechenden Daten waren Anlass, in der vorliegenden Arbeit, die bisher nur hypothetischen PfCCp5- und PfFNPA-Proteine genauer zu untersuchen. Expressionsstudien von PfCCp5 und PfFNPA mittels RT-PCR, Western-Blot-, Immunfluoreszenz- und Transmissionselektronenmikroskopischen-Analysen zeigten, dass sie sowohl plasmamembranassoziiert in der parasitophoren Vakuole als auch intrazellul{\"a}r in reifen Gametozyten exprimiert werden. Beide Proteine sind in Gameto-zyten ab dem Stadium II detektierbar und weisen in unreifen Gametozyten ein punktiertes Expressionsmuster auf. In reifen Gametozyten konzentriert sich ihre Expression dagegen v. a. auf die Zellpole. Ferner werden PfCCp5 und PfFNPA auf der Oberfl{\"a}che von Makrogameten, jedoch nicht in Mikrogameten und Ookineten exprimiert. Zus{\"a}tzlich wird PfCCp5 in einem Teil reifer Schizonten eines gametozyten-bildenden Parasiten-Stammes exprimiert. Durch Integration eines Komplementations-Konstukts in die 3-untranslatierte Region von PfCCp5 bzw. PfFNPA konnte gezeigt werden, dass beide Gene genetisch manipulierbar sind. Mit PfCCp5- bzw. PfFNPA-KO-Konstrukten transfizierte WT-Parasiten wachsen nach erfolgter positiver Selektion jedoch nicht mehr. Diese Daten lassen vermuten, dass PfCCp5 und PfFNPA eine essentielle Funktion in den Blutstadien bzw. bei Gametozytenbildung haben. Zur weiteren Analyse von PfFNPA wurde ein verk{\"u}rztes Protein durch Integration eines weiteren PfFNPA-KO-Konstrukts in den Locus von WT-Parasiten generiert. Erste Analysen des PfFNPA-KO-Ph{\"a}notyps deuten darauf hin, dass durch die Ausschaltung der 3'-Region des Gens das Protein nicht mehr korrekt exprimiert wird, obwohl keine morphologischen Ver{\"a}nderungen der Blutstadien des Parasiten feststellbar sind. Außerdem werden PfCCp5 und PfFNPA ko-abh{\"a}ngig in PfCCp1-, PfCCp2- und PfCCp3-KO-Gametozyten exprimiert. Ko-Immunpr{\"a}zipitationsstudien zeigten, dass beide Proteine mit den anderen PfCCp-Mitgliedern interagieren. Affinit{\"a}tschromato-graphiestudien deckten dann direkte Interaktionen einzelner PfCCp-Dom{\"a}nen auf. Hierbei sind v. a. die LCCL-, die SR- und die NEC- Dom{\"a}ne an Proteininteraktionen beteiligt, was die Hypothese einer Komplexbildung der PfCCp-Familie w{\"a}hrend der Gametogenese des Erregers st{\"u}tzt. Transmissionsblockierungsstudien sollen nun die Eignung ausgew{\"a}hlter PfCCp-Proteine als TBV-Komponenten n{\"a}her beleuchten. Zunehmende Resistenzen gegen gebr{\"a}uchliche Malariamedikamente veranlassen zur Suche nach neuen Angriffspunkten zur Behandlung der Erkrankung. Die maßgeblich an der H{\"a}moglobinhydrolyse beteiligten plasmodialen Cysteinproteasen Falcipain-2 und Falcipain-3 sind m{\"o}gliche Ziele f{\"u}r die Entwicklung neuer Antimalariawirkstoffe. In der vorliegenden Arbeit wurden peptidomimetische 1,4-Benzodiazepin- und nicht-peptidische Etacryns{\"a}urederivate in vitro auf ihre antiplasmodiale Wirkung an P. falciparum-Blutstadien getestet. Ein erstes Screening hatte gezeigt, dass die eine Vinylsulfonkopfgruppe tragenden 1,4 Benzodiazepinderivate rekombinant exprimiertes Falcipain-2 irreversibel hemmen. In vitro konnte dann auch eine antiplasmodiale Aktivit{\"a}t f{\"u}r diese Verbindungen festgestellt werden. Dockingstudien und HPLC-Assays mit den Etacryns{\"a}urederivaten deckten eine Hemmung der Cysteinprotease Papain und der SARS-Mpro-Hauptprotease der Coronaviren auf. Weiterhin konnte in einem Screening an rekombinant exprimiertem Falcipain-2 und Falcipain-3 eine inhibitorische Wirkung f{\"u}r einen Teil dieser Etacryns{\"a}urederivate festgestellt werden. Der In-vitro-Test an P. falciparum-Blutstadien deckte dann eine schwache antiplasmodiale Aktivit{\"a}t von fluorsubstituierten Etacryns{\"a}urederivaten und von Derivaten mit einer modifizierten Etacryns{\"a}urepartialstruktur auf. Der viel versprechendste Inhibitor dieser Studie wurde nun zur Identifizierung potentieller Bindungspartner mittels Affinit{\"a}tsbindungsstudien biotyniliert. Zusammenfassend besitzen beide getesteten Wirkstoffklassen eine inhibierende Aktivit{\"a}t gegen{\"u}ber Cysteinproteasen womit sie die Grundlage f{\"u}r die Entwicklung neuer, effektiverer plasmodialer Cysteinproteaseinhibitoren bieten.},
  subject      = {Plasmodium falciparum},
  language  = {de}
}
@article{ZukherNovikovaTikhonovetal.2014,
  author    = {Zukher, Inna and Novikova, Maria and Tikhonov, Anton and Nesterchuk, Mikhail V. and Osterman, Ilya A. and Djordjevic, Marko and Sergiev, Petr V. and Sharma, Cynthia M. and Severinov, Konstantin},
  title     = {Ribosome-controlled transcription termination is essential for the production of antibiotic microcin C},
  series = {Nucleic Acids Research},
  volume    = {42},
  journal   = {Nucleic Acids Research},
  number    = {19},
  issn      = {0305-1048},
  doi       = {10.1093/nar/gku880},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-114839},
  pages     = {11891-11902},
  year      = {2014},
  abstract  = {Microcin C (McC) is a peptide-nucleotide antibiotic produced by Escherichia coli cells harboring a plasmid-borne operon mccABCDE. The heptapeptide MccA is converted into McC by adenylation catalyzed by the MccB enzyme. Since MccA is a substrate for MccB, a mechanism that regulates the MccA/MccB ratio likely exists. Here, we show that transcription from a promoter located upstream of mccA directs the synthesis of two transcripts: a short highly abundant transcript containing the mccA ORF and a longer minor transcript containing mccA and downstream ORFs. The short transcript is generated when RNA polymerase terminates transcription at an intrinsic terminator located in the intergenic region between the mccA and mccB genes. The function of this terminator is strongly attenuated by upstream mcc sequences. Attenuation is relieved and transcription termination is induced when ribosome binds to the mccA ORF. Ribosome binding also makes the mccA RNA exceptionally stable. Together, these two effects-ribosome induced transcription termination and stabilization of the message-account for very high abundance of the mccA transcript that is essential for McC production. The general scheme appears to be evolutionary conserved as ribosome-induced transcription termination also occurs in a homologous operon from Helicobacter pylori.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schulz2006,
  author    = {Schulz, Franziska},
  title     = {Synthese und Testung von Aziridin-2-carboxylaten als Cystein-Protease-Inhibitoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-19891},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, eine neue Struktur abgeleitet von den potenten Aziridin-2,3-dicarboxylaten zu synthetisieren und diese dann an verschiedenen humanen und parasit{\"a}ren Cystein-Proteasen zu testen. Daf{\"u}r wurde als Baustein die Aziridin-2-carbons{\"a}ure gew{\"a}hlt, die an C3-Position unsubstituiert ist und an C2-Position eine Carboxyl-Funktion tr{\"a}gt. Außerdem sollte der Ringstickstoff im Gegensatz zu den bisher bekannten N-acylierten Aziridin-2,3-dicarboxylaten basische Eigenschaften besitzten. Die Struktur der synthetisierten Azridin-2-carboxylate ist daher wie folgt gew{\"a}hlt worden: Die durch Cromwell-Synthese erhaltenen Verbindungen wurden als Racemate oder als Diastereomerengemische erhalten. Dabei wurden die Diastereomeren-Verh{\"a}ltnisse der einzelnen Verbindungen {\"u}ber die Integrale in den 1H-NMR-Spektren bestimmt. Die an Position R3 mit einer Aminos{\"a}ure substituierten Aziridin-2-carboxylate wurden durch eine Modifikation der Cromwell-Synthese erhalten. Es wurden insgesamt 27 Azridin-2-carboxylate synthetisiert, die dann an verschiedenen Proteasen getestet wurden. Zu den getesteten Cystein-Proteasen geh{\"o}ren die parasit{\"a}ren Enzyme Falcipain 2, 3 und Rhodesain, die virale SARS-CoV Mpro und die humanen Proteasen Cathepsin B und L. Es wurde jeweils ein Screening der Substanzen an den Proteasen durchgef{\"u}hrt. Bei den wirksamen Verbindungen wurden dann die Ki-, ki-, k2nd- oder IC50-Werte bestimmt. Außerdem wurden die Substanzen auch an der SAP2, einer Aspartat-Protease aus Candida albicans, getestet, an der sie allerdings kaum eine Hemmwirkung zeigten. Bei den nicht-selektiven Inhibitoren stellte sich die Verbindung 9.1a, die auch an Rhodesain eine gute Aktivit{\"a}t besitzt, als ein noch potenterer Inhibitor heraus. Haupts{\"a}chlich zeigten an Rhodesain Verbindungen eine gute Hemmwirkung, die N\&\#949;- oder N\&\#945;-gesch{\"u}tztes Lysin-, Phenylalanin- oder Asparagins{\"a}ureester als Substituenten enthalten. Dabei waren die Verbindungen 9.1a/b, 4.9b und 4.8a/b die potentesten Inhibitoren am Rhodesain und 9.1b, 9.2, 4.4b und 4.8b an Falcipain 2 und 3. An der SARS-CoV Mpro hemmte die Verbindung 9.1b am besten. Es wurde weiterhin die Abh{\"a}ngigkeit der Aktivit{\"a}t der parasit{\"a}ren Cystein-Protease Rhodesain vom pH-Wert bestimmt, indem die Fluoreszenzzunahme durch die hydrolytische Spaltung des Substrates durch das Enzym bei pH-Werten zwischen 2.5 und 8.0 {\"u}ber 30 min vermessen wurde. Dabei zeigte sich, dass das Rhodesain in einem sehr weiten pH-Bereich von 3.0 - 8.0 eine sehr hohe Aktivit{\"a}t aufweist (80 - 100 \%) und erst im relativ sauren Bereich bei pH 2.5 die Aktivit{\"a}t nachl{\"a}sst (~ 60 \%). Außerdem wurde auch die Hemmung von Rhodesain durch 9.1b in Abh{\"a}ngigkeit vom pH-Wert analysiert, wobei die Hemmst{\"a}rke im sauren pH-Bereich durch die Protonierung des Stickstoffes des Aziridinringes sehr stark zunahm. Im Rahmen des SFB630 („Erkennung, Gewinnung und funktionale Analyse von Wirkstoffen gegen Infektionskrankheiten") konnten viele der synthetisierten Verbindungen an verschiedenen Krankheitserregern, wie Trypanosoma brucei brucei, Leishmania major, sowie an sog. Problemkeimen, zu denen die gram-negativen Erreger Pseudomonas aeruginosa und Escheria coli, sowie die gram-positiven Staphylococcus-Arten S. aureus (Linie 325, 8325) und S. epidermidis (Linie RP62) geh{\"o}ren, untersucht werden. Dabei stellten sich die Verbindungen 9.1a/b an Trypanosoma brucei brucei als wirksame Inhibitoren gegen den Erreger heraus. Dies korreliert auch sehr gut mit der hohen Aktivit{\"a}t der beiden Verbindungen gegen Rhodesain (9.1a: Ki: 15.41 µM; 9.1b: Ki: 2.99 µM), wobei die Verbindung 9.1b allerdings an Makrophagen toxisch wirkte (9.1b: IC50: 80 µM). Außerdem war 9.1b auch ein Inhibitor des Wachstumes und der Biofilmbildung von S. aureus. Gegen{\"u}ber Plasmodium falciparum zeigten die Verbindungen 4.9a/b (4.9a: IC50: 0.5 µM; 4.9b: IC50: 2.2 µM) und 9.4 (9.4: IC50: 1.7 µM) die gr{\"o}ßte Aktivit{\"a}t, wobei allerdings diese Verbindungen keine Hemmung an den Falcipainen aufwiesen und somit das Target der Inhibition noch ungekl{\"a}rt ist. Im Rahmen eines Auslandsaufenthaltes in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Philip Rosenthal, San Francisco, California, wurde außerdem ein Screening verschiedener im Arbeitskreis synthetisierter Substanzklassen an Falcipain 2, 3 und an Plasmodium falciparum durchgef{\"u}hrt. Die dabei getesteten Substanzklassen sind in Abb. 6.1 aufgezeigt. Die Aziridin-2,3-dicarboxylate II-c, I-v und I-j zeigten dabei die beste Aktivit{\"a}t, sowohl an den Falcipainen als auch an dem Parasiten. Unter den Epoxiden und an Position C3 substituierten Aziridin-2-carboxylaten ist die Verbindung IV-2 die einzige, die eine Hemmwirkung aufweist. Unter den anderen getesten Verbindungen zeigten nur die Ethacryns{\"a}ure-Derivate VII-b und VII-f eine antiplasmodiale Aktivit{\"a}t.},
  subject      = {Aziridine},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Messerer2017,
  author    = {Messerer, Regina},
  title     = {Synthesis of Dualsteric Ligands for Muscarinic Acetylcholine Receptors and Cholinesterase Inhibitors},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-149007},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {The study is dealing with the synthesis and pharmacological investigation of newly designed dualsteric ligands of muscarinic acetylcholine receptors belonging to the superfamily of G protein-coupled receptors. Such bipharmacophoric ligands combine the advantages of the orthosteric binding site (high-affinity) and of the topographically distinct allosteric binding site (subtype-selectivity) resulting in compounds with reduced side effects. This opens the way to a new therapeutic approach in the treatment of e.g. chronic pain, drug withdrawal, Parkinson`s and Alzheimer`s disease. Furthermore, the newly synthesized dualsteric compounds were pharmacologically investigated in order to get a better understanding of the activation and signaling processes in muscarinic acetylcholine receptors, especially with regard to partial agonism. The development of the "dynamic ligand binding" concept offers new perspectives for ligand binding and signaling at G protein-coupled receptors. GPCRs are no longer considered as simple on/off switches. Dualsteric ligands can bind in a dualsteric pose, reflecting an active receptor state as well as in a purely allosteric binding pose, characterized by an inactive receptor state resulting in partial agonism. The degree of partial agonism depends on the ratio of active versus inactive receptor populations. On this basis, orthosteric/orthosteric hybrid ligands consisting of the antagonist atropine and scopolamine, respectively, as well as of the agonist iperoxo and isoxazole, respectively, linked via different alkyl chain length were synthesized in order to investigate partial agonism (Figure 1). Figure 1: Structures of the synthesized iperoxo/isoxazole-atropine/scopolamine-hybrids. Furthermore, different sets of quaternary and tertiary homodimers consisting either of two iperoxo or two acetylcholine units were synthesized in order to study their extent on partial agonism (Figure 2). The two agonists were connected by varying alkyl chain length. Binding studies on CHO-hM2 cells of the quaternary compounds revealed that dimerization of the agonist results in a loss of potency. The iperoxo-dimers reached higher maximum effects on the Gi- as well as on the Gs pathway in comparison to the acetylcholine-dimers. Besides the choice of the orthosteric building block (potency of the agonist), the alkyl chain length is also crucial for the degree of partial agonism. Figure 2: Structures of the synthesized quat./tert. iperoxo/acetylcholine-homodimers. Quinolone-based hybrids connected to the superagonist iperoxo and to the endogenous ligand acetylcholine, respectively, linked through an alkyl chain of different length were synthesized in order to develop further partial agonists (Figure 3). FRET studies confirmed M1 subtype-selectivity as well as linker dependent receptor response. The greatest positive FRET signal was observed with quinolone-C6-iper resulting from a positive cooperativity between the two separated moieties, alloster and orthoster. However, the corresponding hybrids with a longer linker led to an inverse FRET signal indicating a different binding mode, e.g. purely allosteric, in contrast to the shorter linked hybrids. Furthermore, the flexible alkyl spacer was replaced by a rigidified linker resulting in the hybrid quinolone-rigid-iperoxo (Figure 3). FRET studies on the M1 receptor showed reduced FRET kinetics, resulting from interactions between the bulky linker and the aromatic lid, located between the orthosteric and allosteric binding site. A bitopic binding mode of the rigidified hybrid is presumed. For further clarity, mutational studies are necessary. Figure 3: M1-selective hybrid compounds. Another aim of this work was the design and synthesis of new hybrid compounds, acting as agonists at the M1 and M2 receptor and as inhibitors for AChE and BChE in the context of M. Alzheimer. Several sets of hybrid compounds consisting of different pharmacophoric units (catalytic active site: phthalimide, naphthalimide, tacrine; peripheric anionic site: iperoxo, isoxazole) linked through a polymethylene chain of varying length were synthesized. Tac-C10-iper (Figure 4), consisting of tacrine and the superagonist iperoxo linked by a C10 polymethylene spacer, was found to have excellent anticholinesterase activity for both AChE (pIC50 = 9.81) and BChE (pIC50 = 8.75). Docking experiments provided a structural model to rationalize the inhibitory power towards AChE. Additionally, the tacrine related hybrids showed affinity to the M1 and M2 receptor. Such compounds, addressing more than one molecular target are favorable for multifactorial diseases such as Alzheimer. Figure 4: Structure of the most active compound regarding anticholinesterase activity. In summary, the choice of the pharmacophoric units, their connecting point as well as the nature, length, and flexibility of the linker play an important role for the activity of designed bivalent ligands. A shorter linker length cannot bridge both binding sites simultaneously in contrast to longer linker chains. On the other hand, too long linker chains can result in unwanted steric interactions. Further investigations with respect to structural variations of hybrid compounds, with or without quaternary ammonium groups, are necessary in the light of drug development.},
  subject      = {Cholinesteraseinhibitor},
  language  = {en}
}
@article{AkhoonSinghVarshneyetal.2014,
  author    = {Akhoon, Bashir A. and Singh, Krishna P. and Varshney, Megha and Gupta, Shishir K. and Shukla, Yogeshwar and Gupta, Shailendra K.},
  title     = {Understanding the Mechanism of Atovaquone Drug Resistance in Plasmodium falciparum Cytochrome b Mutation Y268S Using Computational Methods},
  series = {PLOS ONE},
  volume    = {9},
  journal   = {PLOS ONE},
  number    = {10},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0110041},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-114882},
  pages     = {e110041},
  year      = {2014},
  abstract  = {The rapid appearance of resistant malarial parasites after introduction of atovaquone (ATQ) drug has prompted the search for new drugs as even single point mutations in the active site of Cytochrome b protein can rapidly render ATQ ineffective. The presence of Y268 mutations in the Cytochrome b (Cyt b) protein is previously suggested to be responsible for the ATQ resistance in Plasmodium falciparum (P. falciparum). In this study, we examined the resistance mechanism against ATQ in P. falciparum through computational methods. Here, we reported a reliable protein model of Cyt bc1 complex containing Cyt b and the Iron-Sulphur Protein (ISP) of P. falciparum using composite modeling method by combining threading, ab initio modeling and atomic-level structure refinement approaches. The molecular dynamics simulations suggest that Y268S mutation causes ATQ resistance by reducing hydrophobic interactions between Cyt bc1 protein complex and ATQ. Moreover, the important histidine contact of ATQ with the ISP chain is also lost due to Y268S mutation. We noticed the induced mutation alters the arrangement of active site residues in a fashion that enforces ATQ to find its new stable binding site far away from the wild-type binding pocket. The MM-PBSA calculations also shows that the binding affinity of ATQ with Cyt bc1 complex is enough to hold it at this new site that ultimately leads to the ATQ resistance.},
  language  = {en}
}