title: Entwicklung und Synthese potenzieller allosterischer Modulatoren ausgewählter G-Protein gekoppelter Rezeptoren sowie potenzieller Inhibitoren des eukaryotischen Initiationsfaktors 4A
title: Development and synthesis of potential allosteric modulators of G-protein coupled receptors and potential inhibitors of the eukaryotic initiation factor 4A
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Klüppel, Maike
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2024
Subjects: Chemie
medizinische Chemie
Chemistry &amp; allied sciences
Synthese
organische Chemie
Helikase
GPCRs
eIF4A

description: Die vorliegende Arbeit ist in drei Teile unterteilt. Der erste Teil bestand in der Synthese von potenziellen allosterischen Liganden, die einen der folgenden G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) adressieren sollten: Endothelin B- (ETBR), Freie Fettsäure 3-Rezeptor (FFAR3) oder den orphan-Rezeptor GPRC5B. GPCRs bilden mit über 800 Vertretern eine der größten Proteinfamilien. Sie bestehen aus sieben transmembranen Helices und koppeln an verschiedene G-Proteine. Weiterhin werden sie von einer Vielzahl verschiedener endogener Liganden adressiert und sind damit in zahlreiche physiologische Prozesse involviert, wodurch sie in verschiedenen Krankheitsbildern relevant sind. Mehr als 30% aller zugelassenen Arzneistoffe adressieren GPCRs. Die Entwicklung selektiver Liganden ist jedoch herausfordernd, da die orthosterische Bindestelle innerhalb einer Rezeptorfamilie hoch konserviert ist. Die Identifikation und Adressierung von alternativen und weniger konservierten Bindetaschen mithilfe von allosterischen Modulatoren könnte stattdessen hoch selektive Liganden liefern, die weniger unerwünschte Nebenwirkungen hervorrufen. Im Rahmen des GLUE-Projekts (G-Protein coupled receptor ligands for underexplored epitopes) identifizierte die Arbeitsgruppe von Prof. Kolb potenzielle Liganden mithilfe von in silico Docking. Basierend auf den Dockingposen und der synthetischen Zugänglichkeit der Liganden wurden die vielversprechendsten Moleküle für die Synthese ausgewählt. Insgesamt wurden im Zuge dieser Arbeit 110 Verbindungen basierend auf 10 verschiedenen Grundstrukturen synthetisiert, die aus vier Dockingstudien der AG Kolb und einem eigenen de novo-Ansatz hervorgegangen sind. 86 dieser Verbindungen sollten dabei die G-Protein Bindetasche und 7 weitere die Known Site 5 des ETBR adressieren. Außerdem wurden zwei bereits bekannte allosterische Modulatoren mit je einem Derivat synthetisiert. Alle synthetisierten Verbindungen wurden anschließend in der Arbeitsgruppe von Prof. Bünemann in FRET-basierten Assays bei einer initialen Konzentration von 100 µM am ETBR und FFAR3 getestet. Dabei zeigte keine der getesteten Verbindungen eine biologische Aktivität. Die letzten 13 synthetisierten Verbindungen sollten den orphan-Rezeptor GPRC5B adressieren. Die biologische Testung dieser Verbindung steht jedoch noch aus, da bisher kein geeigneter Assay zur Testung etabliert werden konnte.
Der zweite Teil dieser Arbeit bestand in der Entwicklung und Synthese potenzieller Inhibitoren des eukaryotischen Initiationsfaktors 4A (eIF4A). Die RNA-Helikase eIF4A ist an der Translationsinitiation beteiligt. Sie übernimmt die Entwindung von Sekundärstrukturen, die sich innerhalb der 5‘-UTR der mRNA befinden, und ermöglicht so die Protein Biosynthese. In Ermangelung eines eigenen Stoffwechsel-Apparats sind Viren zur Protein Biosynthese auf ihren Wirt angewiesen, was eIF4A zu einem geeigneten Target für potenzielle host-targeting antivirals macht. Basierend auf einem Benzoxazol-Fragment, das von H. Kutzner (AG Schlitzer) entwickelt wurde, war das Ziel dieser Arbeit Arginin-Seitenketten in der Bindetasche mithilfe von polaren Gruppen zu adressieren. Dazu wurden 27 verschiedene Benzoxazol-Derivate mit einem modifizierten Grundgerüst oder einem zusätzlichen polaren Rest synthetisiert. Alle Verbindungen wurden in der Arbeitsgruppe von Prof. Grünweller in einem Thermal Shift Assay untersucht. Die vielversprechendste Verbindung, die eine polare Gruppe aufwies, sollte weiterhin in einem Dual Luciferase Assay untersucht werden, um deren Einfluss auf die Translationseffizienz zu untersuchen. Aufgrund einer bakteriellen Kontamination konnte diese Testung allerdings nicht durchgeführt werden.
Der dritte Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit der Synthese von Piperazin-haltigen Anthranilsäureamiden als potenzielle Anthelminthika gegen Schistosoma mansoni. Im Rahmen dieser Arbeit sollte deren anthelminthische Wirkung gegen Schistosoma mansoni untersucht werden. Schistosomiasis ist eine parasitäre Erkrankung, die von Saugwürmern der Gattung Schistosoma hervorgerufen wird. Die Erkrankung ist in 78 Ländern in tropischen und subtropischen Gebieten endemisch und mindestens 230 Millionen Menschen sind jährlich auf eine präventive Behandlung angewiesen. Zur Behandlung wird hauptsächlich auf Praziquantel zurückgegriffen, sodass neue antischistosomale Wirkstoffe benötigt werden. Die Anthranilsäureamid-Derivate wurden ursprünglich von S. Heinrich (AG Schlitzer) gegen P. falciparum entwickelt. Neben zwei Verbindungen von S. Heinrich wurden vier weitere Derivate entwickelt und synthetisiert. Die Verbindungen wurden in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. Grevelding von Dr. T. Gallinger (AG Schlitzer) bei einer Konzentration von 25 µM gegen S. mansoni getestet. Lediglich die zwei ursprünglichen Verbindungen zeigten dabei eine antischistosomale Aktivität. Allerdings waren sie bei diesen Konzentrationen zytotoxisch, sodass von einer weiteren Entwicklung abgesehen wurde.