Sabine Niedermeier

• Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand die Substanzgruppe der 4-Chinolone, die zum einen über ein intrinsisches antiparasitäres Potenzial gegen Erreger wie Plasmodien, Trypanosomen oder Mykobakterien verfügt und zum anderen über gezielte Substitution auch die Möglichkeit zu strukturellen Modifikationen bietet. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit war der Aufbau einer strukturell möglichst diversen Substanzbibliothek und deren sukzessive Testung innerhalb des SFB630. Auf diese Weise sollten neue antiparasitäre Leitstrukturen als Ausgangspunkt für weitereIm Mittelpunkt dieser Arbeit stand die Substanzgruppe der 4-Chinolone, die zum einen über ein intrinsisches antiparasitäres Potenzial gegen Erreger wie Plasmodien, Trypanosomen oder Mykobakterien verfügt und zum anderen über gezielte Substitution auch die Möglichkeit zu strukturellen Modifikationen bietet. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit war der Aufbau einer strukturell möglichst diversen Substanzbibliothek und deren sukzessive Testung innerhalb des SFB630. Auf diese Weise sollten neue antiparasitäre Leitstrukturen als Ausgangspunkt für weitere strukturelle Optimierungen erhalten werden. Der Chinolon-Grundkörper sollte hierzu gemäß Gould-Jacobs-Reaktion aufgebaut werden. Zur Synthese diverser Amid-Derivate wurden verschiedene Synthese-strategien verfolgt. Alternativ wurden, ebenfalls über eine nukleophile Substitution (Piperidin-Derivat), in 7-Position modifizierte Verbindungen generiert, die unter Verwendung des Kupplungs-reagenzes PyBOB (Benzotriazol-1-yloxytri-pyrrolidinophosphonium Hexafluorphosphat) in die entsprechenden 1-Alkyl-1,4-dihydro-7-piperidinyl-4-oxo-chinolin-3-carboxamide transformiert wurden. Die in dieser Arbeit generierte Substanzbibliothek wurde anschließend innerhalb des SFB630 getestet. Hierbei zeigte sich, dass die Amidierung der 3-Carbonsäurefunktion eine Steigerung der antimikrobiellen Wirkung gegen Trypanosoma brucei mit sich brachte. Es kristallisierten sich aktive Verbindungen heraus, die erstmals eine Aktivität derartiger Derivate gegen Trypanosomen belegen und so zukünftig als Leitstrukturen für weitere strukturelle Modifizierungen herangezogen werden können. Mit dem in dieser Arbeit angewandten Random-Chemistry-Verfahren sollte in die Suche nach neuen Leitstrukturen gezielt das Zufallsprinzip integriert werden bzw. es sollten neue aktive Verbindungen generiert werden, die über die klassischen kombinatorischen Syntheseschemata bzw. die gängigen Reaktionsmechanismen nur schwer zugänglich sind. Eine Reihe von Fluorchinolon-Derivaten wurden in verschiedenen Lösungsmitteln, meist DMSO mit Zusätzen von Methanol oder Chloroform, gelöst bzw. suspendiert und anschließend einer ionisierenden γ-Strahlung von 500 kGy ausgesetzt. Die Testung mittels HPLC / FCPC generierter Fraktionen ergab zum Teil höhere antitrypanosomale Aktivitäten als die der korrespondie¬renden Ausgangsverbindungen. Eine Aktivität gegen Makrophagen konnte nicht festgestellt werden. Darüber hinaus wurde im Rahmen dieser Arbeit in Kooperation mit Prof. Schneider-Schaulies an der Identifizierung viraler Fusionsinhibitoren ausgewählter Paramyxoviren (Masern-Virus, Nipah-Virus) gearbeitet. Aus einer Ähnlichkeitssuche, basierend auf dem literaturbekannten Masern-Fusionsinhibitor 2-(4-Chlorphenyl)-N-(2-hydroxy-4-nitrophenyl)acetamid (AM-2), konnte die Struktur eines Chinolinamides identifiziert werden, woraufhin die generierte Substanzbibliothek auf antiviral-aktive Verbindungen gescreent werden sollte. Die Kristallstruktur des Nipah-Virus-Fusionsproteins wurde im Jahre 2006 aufgeklärt. Mit diesen Informationen konnte mittels Molecular-Modelling eine Bindetasche innerhalb der HR1-Domäne des F-Proteins identifiziert werden, mit der die erzielten inhibitorischen Aktivitäten gut in Einklang gebracht werden konnten. Diese Bindetasche befindet sich in einem Bereich weitreichender Umstrukturierungsvorgängen: Durch die Einlagerung des Liganden 7-(4-Carbamoyl-piperidin-1-yl)-N-(2,4-dichlorbenzyl)-1-cyclopropyl-6-fluor-4-oxo-1,4-dihydro-chinolin-3-carboxamid, in diese hydrophobe Tasche werden Wechselwirkungen mit den korrespondierenden Aminosäuren in der HR2-Domäne und so auch dessen Anlagerung unterbunden. In 1 μmolarer Konzentration konnte die Fusionsaktivität um 42% reduziert werden, die verwendeten Referenzsubstanz (OX-1) erzielte in selbiger Konzentration keine Wirkung.…
• The present work focuses on the chemical class of 4-quinolones, which possess intrinsic antiparasitic activity against pathogens such as plasmodia, trypanosomes and mycobacteria and is amenable to chemical modification. The primary objective was to build up a library of structurally diverse compounds and to screen them subsequently within the SFB630 against the aforementioned parasites to obtain leads and subsequent lead optimisation. The quinolone skeletons were built up using the Gould-Jacobs’ procedure starting with the correspondinglyThe present work focuses on the chemical class of 4-quinolones, which possess intrinsic antiparasitic activity against pathogens such as plasmodia, trypanosomes and mycobacteria and is amenable to chemical modification. The primary objective was to build up a library of structurally diverse compounds and to screen them subsequently within the SFB630 against the aforementioned parasites to obtain leads and subsequent lead optimisation. The quinolone skeletons were built up using the Gould-Jacobs’ procedure starting with the correspondingly substituted aniline derivatives. For the synthesis of the desired amide derivatives different strategies were applied. Piperidinyl-substituents at position 7 were introduced by nucleophilic substitution and the resulting compounds were coupled to the corresponding amides using benzotriazol-1-yl-oxy-tris-pyrrolidino-phosphonium hexafluorophosphat (PyBOP) as activating agent. Screening of the library produced revealed that amidation of the 3-carboxylic acid function produced an increase in the antimicrobial activity against Trypanosoma brucei. Some compounds exhibited high activity against trypanosomes and can be regarded as lead structure for further modifications. The random chemistry method was used search deliberately in this work to look for new prototypes or produce new active compounds that are difficult to access through classical combinational synthetic pathways and conventional reaction mechanisms. A series of fluoroquinolone derivatives were dissolved or suspended in various solvents, mainly DMSO with the addition of methanol or chloroform, and were then exposed to ionizing γ-radiation of 500 kGy. The fractions generated were separated by HPLC / FCPC and screened against trypanosomes and macrophages. Some fractions proved to have higher anti-trypanosomal activity than the corresponding precursor compounds. No activity against macrophages was found. Furthermore, in cooperation with Prof. Schneider-Schaulies, another part of this work focused on the identification of viral fusion inhibitors regarding distinct paramyxoviruses like measles and nipah viruses. A similarity search based on a known inhibitor of the fusion process - 2-(4-chlorophenyl)-N-(2-hydroxy-4-nitrophenyl)acetamide (AM-2) - led to the identification of the structure of a β-keto-carboxylic amide whereupon the designed library would be screened for compounds with antiviral activity. The structure of the nipah fusion protein in its post-fusion state was solved in 2006. By subsequent molecular modelling experiments a corresponding target structure within the HR1 domain of the F-protein was identified and concorded well with the obtained testing results. According to the location, this binding pocket is located where extensive conformational changes take place, mediating membrane fusion: The identified ligand 7-(4-carbamoyl-piperidin-1-yl)-N-(2,4-dichlorobenzyl)-1-cyclopropyl-6-fluoro-4-oxo-1,4-dihydro-quinoline-3-carboxamide can perfectly dock into this cavity and, by means of forces such as hydrogen bonds and hydrophobic effects, it could prevent specific interactions with the corresponding amino acids between the HR1 and HR2 domain and modify conformational rearrangements. A concentration of 1 μmol decreases fusion activity of 42% while the reference ligand OX-1 at the same concentration shows no effects.…