Enzymhemmung durch Copolymere aus aminosäurespezifischen Monomeren

Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue spezifische Haftmonomere entwickelt und synthetisiert, eine neue Polymerisationstechnik hat den Zugang zu kleinen Polymer-Bibliotheken eroffnet und ein Screeningverfahren erlaubte es, diese Bibliothek gegen diverse Verdauungsenzyme zu testen. Zur Bindung bisher nicht erkannter Aminosaure-Klassen wurden bekannte Bindungsmotive fur saure und aromatische Aminosauren sowie fur Histidin ubernommen und als polymerisierbare Monomere hergestellt. Zusatzlich wurden substratmimetische Monomere zur Bindung in der Substratbindungstasche der Enzyme hergestellt. Die Rezeptoren fur die sauren Aminosauren Aspartat / Glutamat und Histidin sowie die aromatischen Aminosauren waren bereits literaturbekannt und wurden durch die Verknupfung mit einem Methacrylsaurerest polymerisierbar gemacht. Die substratmimetischen Monomere aus Alanin, Lysin und Phenylalanin wurden durch N-terminale Kupplung mit Methacrylsaurechlorid dargestellt, das Stearinsaure-Monomer 11 durch Kupplung von Stearinsaurechlorid mit dem Ammonium- Monomer 10. Eine neue Polymerisationstechnik wurde entwickelt, die den Anforderungen zur Herstellung einer kleinen Polymer-Bibliothek gerecht wurde. Die Polymerisationen konnten in kleinem Masstab mit 30 – 50 mg Monomergesamtmenge durchgefuhrt werden, was nur noch 1/10 der in den Vorarbeiten benotigten Mengen entspricht. In 1 mL - Glasgefasen konnten bis zu 24 Polymerisationen parallel zueinander im Thermomixer durchgefuhrt werden. Die Reaktionsgemische wurden nach siebentagiger Reaktionszeit bei 60°C ohne weitere Aufarbeitung getrocknet. Die Ausbeuten waren quantitativ. NMR-spektroskopische Analysen zeigten, dass maximal 10 % Monomerruckstande in den Polymerproben vorlagen, GPC-Analysen liesen auf Molekulargewichte zwischen 50 und 200 kDa schliesen. Loslichkeitsprobleme traten bei CBS-haltigen Polymeren auf; die Zugabe von zehn und mehr Aquivalenten des Glucose-Monomers 2 oder ein bis drei Aquivalenten des Ammonium-Monomers 10 erhohten die Wasserloslichkeit und liesen Analysen und den Einsatz in enzymatischen Untersuchungen zu. Die Polymere wurden mit funf Verdauungsenzymen (Chymotrypsin, Trypsin, Cathepsin D, Pankreaslipase und Thrombin) in einem Screeningverfahren untersucht. Sie wurden etwa in 20fachem Uberschuss zu den zu untersuchenden Enzymen zugegeben. Das Chymotrypsin konnte durch keines der hergestellten Polymere inhibiert werden. Trypsin wird stark von Polymer 3 inhibiert, das mit funf Aquivalenten BP die vielen positiven Aminosauren auf der Oberflache binden kann. Auch Polymere mit hohem BP- und Phe-Anteil zeigen inhibitorische Effekte auf das Trypsin. Die Inhibierungen erfolgen mit substochiometrischen Mengen der Polymere. Viele BP-haltige Polymere konnen die Enzymaktivitat von Cathepsin D hemmen. Einige dieser Polymere sind hochselektiv und inhibieren ausschlieslich CatD, aber auch die Trypsin-Inhibitoren sind Hemmer des CatD. Die IC50-Werte liegen mit CatD zwar deutlich niedriger als mit Trypsin, eine Inhibierung in substochiometrischen Konzentrationen erfolgt jedoch nicht. Die Pankreaslipase konnte als saures Enzym von einem CBS-haltigen Polymer mit ahnlichen IC50-Werten mit und ohne Substratmimetikum inhibiert werden. Diese Polymere sind hochspezifisch gegenuber den sonstigen getesteten Enzymen. Zur Kontrolle wurde das Thrombin als Blutgerinnungsfaktor untersucht. Es konnten keine inhibitorischen Effekte der Polymere auf das Thrombin beobachtet werden. Der Einbau substratmimetischer Monomere zeigte nicht die gewunschten Verbesserungen in der Inhibitorleistung der Polymere. Zwar traten vereinzelt leichte Verbesserungen der IC50-Werte auf, in den meisten Fallen blieben die Substratmimetika jedoch wirkungslos oder verschlechterten die inhibitorischen Effekte.