title: Synthese und Testung neuer Melanocortin-1-Rezeptor-Agonisten
Creators: name: Wurzer, Elisabeth
Publisher: name: :none
Year: 2018

description: Der körpereigene Schutz gegen schädliche UV-Strahlung, die Hautbräunung, ist an einen Mechanismus gebunden, der erst nach initialer Schädigung aktiviert wird und für zukünftige Expositionen Vorsorge generiert. Eine der gefährlichsten Folgen von UV-Strahlung ist das Entstehen von Karzinomen auf der Haut, wobei vor allem das metastasierende Melanom die gravierendsten Konsequenzen verursacht und aufgrund noch unzureichender Therapien eine der geringsten Überlebensraten aller Krebsarten aufweist. Daher ist es von großem Interesse eine Prophylaxe für diese Krankheitsbilder zu finden, sodass deren Entstehung vermieden werden kann. Ein Schlüsselhormon in der Hautbräunung ist das α Melanozyten-stimulierende Hormon (α-MSH), welches durch Bindung an den Melanocortin 1 Rezeptor (MC1R) den Signalweg zur Bildung von Eumelanin, dem braunen Hautfarbstoff, aktiviert. Die vorliegende Arbeit ist als Einstieg in ein neues Arbeitsgebiet gedacht, wobei folgende Arbeitsfelder definiert wurden: Synthese simplifizierter Peptide, ausgehend von der Struktur des alpha-MSH, unter Einbindung von Methoden des Molecular Modelling Aufbau eines Systems zur biologischen Testung der synthetisierten Peptide Testung der Hautpermeation der synthetisierten Peptide Ausgehend vom Tetrapeptid His-Phe-Arg-Trp wurden 15 verschiedene Peptide synthetisiert, die in biologischen Testreihen auf ihre Aktivität am MC1R geprüft wurden. Die potentiellen Modifikationsstellen an den einzelnen Aminosäuren wurden durch Pharmakophormodelle ermittelt, indem Muster von chemischen Eigenschaften, die für die Bindung an den Rezeptor verantwortlich sind, analysiert und quantifiziert wurden. Nach Etablierung eines Testsystems, bei dem die Menge an cAMP gemessen wird, das durch die Bindung eines Liganden an den MC1R von der Zelle produziert wird, konnte das Tetrapeptid His-D-Phe-Arg-Trp als Agonist identifiziert werden. Um eine mögliche Anwendung an der Haut zu untersuchen, wurden Tape Stripping- und Franz-Zell-Versuche mit wässrigen Lösungen des Peptids durchgeführt. Die Tape Stripping-Versuche zeigten eine durchschnittliche Eindringtiefe des Peptids in das Stratum corneum von 61,3 %. In Franz-Zell-Experimenten mit porziner Abdominalhaut konnten nach acht Stunden Inkubationszeit durchschnittlich 78,8 % des Peptids durch die Epidermis permeieren. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass Peptide wie His-D-Phe-Arg-Trp unter geeigneten Bedingungen durchaus zur Hautpermeation befähigt sind und dadurch auch topisch appliziert werden können. Dies könnte in Zukunft neue Wege zur Prävention von Hautkrebs durch Aktivierung der körpereigenen Hautbräunung eröffnen. Die Optimierung der Liganden wird Thema zukünftiger Arbeiten sein.
description: The human body has its own mechanism to cope with the harmful effects of UV-irradiation, the tanning of the skin, yet this shield is only activated after an initial exposition and therefore can only prevent further damage. Skin carcinomas are the most dangerous effects of UV-irradiation, including the malignant melanoma which has one of the lowest survival rates in cancer due to limited therapy options. Therefore, it is of great interest to search for prevention strategies for these diseases in order to avert their genesis. A key player in skin tanning is α-melanocyte stimulating hormone (α-MSH), which, by binding to the melanocortin-1-receptor (MC1R), activates the cellular pathway for the formation of eumelanin, the brown skin pigment. This thesis was designed to present a starting point in a new field of research, defining the following areas: Synthesis of simplified peptides, beginning at the known sequence of α-MSH, with an implication of methods of molecular modelling Establishment of a biological test system to evaluate the activity of the synthesized peptides Testing of the skin permeation of the synthesized peptides Beginning with a tetrapeptide (His-Phe-Arg-Trp) 15 different peptides have been successfully synthesized and subsequently biologically tested for their activity at the MC1R. The potential modifications of the amino acids have been determined via pharmacophore modelling, by analysis and quantification of the pattern of chemical properties. A biological test system for the quantification of cyclic AMP, generated by the activation of the MC1R, was established and used for the evaluation of the newly synthesized peptides. The tetrapeptide His-D-Phe-Arg-Trp was identified as an agonist at the MC1R and thus subjected to further testing. Tape stripping and Franz type diffusion cell experiments have been performed with an aqueous solution of the peptide in order to investigate a potential topical application. The tape stripping assays revealed a mean penetration depth of 61,3 % of the stratum corneum. In the Franz type diffusion cell experiments with porcine abdominal skin a mean permeation through the epidermis of 78,8 % was measured. In summary peptides like His-D-Phe-Arg-Trp might be capable of skin permeation, given the appropriate conditions and could therefore be eligible for topical application. This could show new ways of prevention strategies for skin cancer in the future via the activation of the endogenous protection, skin tanning. Optimisation of ligands for the MC1R will be topic for future investigations.