Melanome zählen zu den zehn häufigsten Tumorentitäten weltweit. Bei frühzeitiger Diagnose ist eine Exzision im Gesunden kurativ. Sobald eine Resektion im Gesunden jedoch nicht mehr möglich ist, sinken die Heilungschancen drastisch. Maligne Melanome sprechen wenig auf konventionelle Tumortherapien wie Radiatio und zytostatische Chemotherapie an. Daher werden neue Therapieoptionen in der Melanomtherapie getestet. Neueste Ansätze beziehen sich auf die Modulation von Immunzellen mittels monoklonaler Antikörper sowie die Modifikation der Signaltransduktion über die Mitogen-aktivierte Protein Kinase Kinase (MAPKK = MEK), BRAF und c-KIT. Auch Ionenkanäle stellen eine vielversprechende, zukünftige Option in der Behandlung maligner Melanome dar. Ich konnte zeigen, dass neben der bereits beschriebenen funktionellen Expression des „transient receptor potential“ Kanals TRPM8 in Melanomzelllinien auch TRPA1 in verschiedenen Melanomzelllinien exprimiert und funktionell ist. Die Phytopharmaka Senföl (Allylisothiozyanat; AITC) und Zimtaldehyd zeigen in Melanom-Modellen antitumoröse Effekte. Zudem sind beide Substanzen potente Stimulatoren von TRPA1. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob AITC und Zimtaldehyd TRPA1-vermittelt die Proliferation, Apoptose und Migration von Melanomzellen beeinflussen. Das Vorkommen von TRPA1 in verschiedenen Melanomzelllinien wurde auf molekularbiologischer Ebene, mit fluorometrischen Bestimmungen des TRPA1-vermittelten Ca2+-Einstroms sowie in elektrophysiologischen Messungen nachgewiesen. Anschließend wurde die funktionelle Relevanz von TRPA1 bezüglich tumorhemmender Eigenschaften geprüft. Durch die Anwendung von TRPA1-Blockern konnte die AITC- und Zimtaldehyd-induzierte Verminderung der Proliferation nicht aufgehoben werden. Auch bezüglich der Migration und Apoptose konnte keine Korrelation zu einer TRPA1-Modulation festgestellt werden. Daher scheinen die durch AITC und Zimtaldehyd induzierten Effekte höchstwahrscheinlich nicht durch TRPA1 vermittelt zu werden.

The aim of this project was to produce a potential feedstock for biodiesel by developing a process to extract oil from yellow mustard seeds using aqueous and isopropyl alcohol extraction. The aqueous extraction of yellow mustard flour was performed at pH 11 using 4:1 water to flour ratio and constant stirring at room temperature for 30min, with a second washing stage. Oil was separated as oil-in-water emulsion with 37% oil recovery from the flour. The oil in the emulsion was then extracted with isopropyl alcohol. Single and multiple stage extractions were evaluated and the optimal conditions were four-stage extraction at 2:1 IPA:Oil weight ratio, with 96.3% oil recovery from the emulsion. A preliminary evaluation of the final solution of isopropyl alcohol, water and yellow mustard oil concluded that it is indeed a potential feedstock for biodiesel, however it needs to be further processed to meet optimal conditions for transesterification.

The aim of this project was to produce a potential feedstock for biodiesel by developing a process to extract oil from yellow mustard seeds using aqueous and isopropyl alcohol extraction. The aqueous extraction of yellow mustard flour was performed at pH 11 using 4:1 water to flour ratio and constant stirring at room temperature for 30min, with a second washing stage. Oil was separated as oil-in-water emulsion with 37% oil recovery from the flour. The oil in the emulsion was then extracted with isopropyl alcohol. Single and multiple stage extractions were evaluated and the optimal conditions were four-stage extraction at 2:1 IPA:Oil weight ratio, with 96.3% oil recovery from the emulsion. A preliminary evaluation of the final solution of isopropyl alcohol, water and yellow mustard oil concluded that it is indeed a potential feedstock for biodiesel, however it needs to be further processed to meet optimal conditions for transesterification.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Cinnamaldehyde, a natural compound frequently present in cosmetic formulations, induces skin irritation when topically applied, but the mechanism by which cinnamaldehyde produces such skin reactions is unclear. Here, we showed that cinnamaldehyde induced ear edema in mice (1-6 μg/ear) with a maximum effect with 4 μg/ear (Emax of 0.18 ± 0.02 mm and an ED50 value of 2.0 (1.1- 3.4 μg/ear). Cinnamaldehyde can induce leukocyte infiltration detected by an increase in MPO activity and confirmed by histological analyses. The edema and cellular infiltration evoked by 4 μg/ear of cinnamaldehyde was prevented through topical application of ruthenium red, a non selective TRP antagonist or by camphor and HC030031, two TRPA1 receptor antagonists. In contrast, the edema and the leukocyte infiltration was unaffected by the TRPV1 receptor antagonist SB366791. Cinnamaldehydeinduced edema but not cellular infiltration was also prevented though topical application of the tachykinin NK1 antagonist aprepitant, indicating a neuropeptides release phenomenon in this process. Also, we observed that repeated topical applications of cinnamaldehyde (4 μg/ear) did not induced sensitization/desensitization alterations. Interestingly, the TRPV1 antagonist, capsaicin, repeated treatment abrogated its edematogenic response, confirming the desensitization process and decrease partially the cinnamaldehyde induced edema, suggesting the involvement of capsaicin-sensitive fibers and additional targets in cinnamaldehyde response. The present results demonstrated that cinnamaldehyde induces mouse skin inflammation through a mechanism involved the TRPA1 receptor activation and subsequent leukocyte infiltration. In addition, evidence supports the assumption that the tachykinin NK1 receptor is involved in these inflammatory responses. / O cinamaldeído é um composto natural frequentemente encontrado em formulações cosméticas, capaz de induzir irritação na pele quando aplicado topicamente, porém o mecanismo pelo qual o cinamaldeído produz estas reações ainda é desconhecido. Neste trabalho demonstramos que o cinamaldeído foi capaz de induzir edema de orelha em camundongos (1-6 μg/orelha) com um efeito máximo obtido com a dose de 4 μg/orelha (Emax de 0,18 ± 0,02 mm e um DE50 de 2,0 (1,1- 3,4) μg/orelha). O cinamaldeído foi capaz ainda de induzir infiltração leucocitária detectada por um aumento na atividade da MPO e confirmada por análise histológica. O edema e a infiltração leucocitária iniciados após aplicação tópica de 4 μg/orelha de cinamaldeído foi prevenido pela aplicação tópica de vermelho de rutênio, um antagonista TRP não seletivo, e por cânfora e HC030031, dois antagonistas seletivos TRPA1. Por outro lado, a aplicação de SB366791, um antagonista seletivo TRPV1, não alterou o edema nem a infiltração leucocitária. Ainda, o edema induzido pelo cinamaldeído foi prevenido pela aplicação tópica de aprepitant, um antagonista seletivo do receptor NK1 para taquicininas, sugerindo que a liberação de neuropeptídeos esteja envolvida neste processo. Também foi observado que a aplicação tópica repetida de cinamaldeído 4 μg/orelha não foi capaz de induzir processos de ensibilização/dessensibilização. No entanto, o tratamento repetidocom o antagonista TRPV1, capsaicina, aboliu o edema induzido pela própria capsaicina, confirmando a ocorrência de dessensibilização, e diminuiu parcialmente o edema induzido pelo cinamaldeído sugerindo o envolvimento de fibras sensíveis a capsaicina, além de outras vias, neste processo. Os resultados demonstram que o cinamaldeído induz um processo inflamatório na pele através de um mecanismo que envolve a ativação do receptor TRPA1 e consequente infiltração leucocitária.

Melanome zählen zu den zehn häufigsten Tumorentitäten weltweit. Bei frühzeitiger Diagnose ist eine Exzision im Gesunden kurativ. Sobald eine Resektion im Gesunden jedoch nicht mehr möglich ist, sinken die Heilungschancen drastisch. Maligne Melanome sprechen wenig auf konventionelle Tumortherapien wie Radiatio und zytostatische Chemotherapie an. Daher werden neue Therapieoptionen in der Melanomtherapie getestet. Neueste Ansätze beziehen sich auf die Modulation von Immunzellen mittels monoklonaler Antikörper sowie die Modifikation der Signaltransduktion über die Mitogen-aktivierte Protein Kinase Kinase (MAPKK = MEK), BRAF und c-KIT. Auch Ionenkanäle stellen eine vielversprechende, zukünftige Option in der Behandlung maligner Melanome dar. Ich konnte zeigen, dass neben der bereits beschriebenen funktionellen Expression des „transient receptor potential“ Kanals TRPM8 in Melanomzelllinien auch TRPA1 in verschiedenen Melanomzelllinien exprimiert und funktionell ist. Die Phytopharmaka Senföl (Allylisothiozyanat; AITC) und Zimtaldehyd zeigen in Melanom-Modellen antitumoröse Effekte. Zudem sind beide Substanzen potente Stimulatoren von TRPA1. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob AITC und Zimtaldehyd TRPA1-vermittelt die Proliferation, Apoptose und Migration von Melanomzellen beeinflussen. Das Vorkommen von TRPA1 in verschiedenen Melanomzelllinien wurde auf molekularbiologischer Ebene, mit fluorometrischen Bestimmungen des TRPA1-vermittelten Ca2+-Einstroms sowie in elektrophysiologischen Messungen nachgewiesen. Anschließend wurde die funktionelle Relevanz von TRPA1 bezüglich tumorhemmender Eigenschaften geprüft. Durch die Anwendung von TRPA1-Blockern konnte die AITC- und Zimtaldehyd-induzierte Verminderung der Proliferation nicht aufgehoben werden. Auch bezüglich der Migration und Apoptose konnte keine Korrelation zu einer TRPA1-Modulation festgestellt werden. Daher scheinen die durch AITC und Zimtaldehyd induzierten Effekte höchstwahrscheinlich nicht durch TRPA1 vermittelt zu werden.:1 Bibliographische Beschreibung 4 2 Abkürzungsverzeichnis 6 3 Einführung 8 3.1 Die Superfamilie der TRP-Kanäle und ihre Expression in malignen Tumoren 8 3.2 Weitere Ionenkanalentitäten im malignen Melanom 10 3.3 Klassifikation und Therapie maligner Melanome 11 3.4 Naturstoffe mit TRP-Kanal-aktivierenden Eigenschaften in der Therapie maligner Tumore 13 3.5 TRPA1 - ein Ionenkanal mit chemosensorischen Eigenschaften 14 4 Ableitung der Fragestellung 17 5 Publikation 18 6 Zusammenfassung der Arbeit 28 7 Literaturverzeichnis 31 8 Anlagen 36 8.1 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 36 8.2 Curriculum Vitae 37 8.3 Publikationen 39 8.4 Danksagung 40

In this work, the [3,3] sigmatropic rearrangement of different substituted propargyl thiocyanates and double [3,3] sigmatropic rearrangement of enynyl isothiocyanates either by flash vacuum pyrolysis or by thermolysis in solution are studied. Additionally, the intramolecular reactions of the resulting allenyl isothiocyanates are studied, and the reaction mechanisms for the generation of the final products, such as [1,5] sigmatropic migrations or electrocyclic ring closures, are explained. These highly reactive allenyl isothiocyanates are used as appropriate electrophilic precursors for the preparation of novel examples of thiazoles substituted at C-2 position using different types of nucleophiles. For the formation of these substituted thiazoles, the necessary nucleophilicity as well as the regioselectivity, the stereoselectivity, and the reaction mechanisms are investigated. / In der vorliegenden Arbeit sind die [3,3]-sigmatrope Umlagerung von verschiedenen Propargylthiocyanaten und die doppelte [3,3]-sigmatrope Umlagerung von Eninylisothiocyanaten entweder durch Blitzvakuumthermolyse oder Thermolyse in Lösung untersucht worden. Zusätzlich wurden die intramolekularen Reaktionen der resultierten Allenylisothiocyanate studiert. Außerdem sind die Reaktionsmechanismen zur Bildung der Thermolyseprodukte wie z.B. die [1,5]-sigmatropen Umlagerungen und die elektrocyclischen Ringschlüsse erklärt. Die hochreaktiven Allenylisothiocyanate sind als geeignet elektrophile Vorläufer zur Synthese von neuen Thiazolen verwendbar, die an der C-2 Position substituiert sind. Dabei kommen verschiedene Nucleophile zum Ansatz. Für die Bildung dieser substituierten Thiazole sind die Regioselektivität, Stereoselektivität, Reaktionsmechanismen und der Bereich der einsetzbaren Nucleophile untersucht worden.

In this work, the [3,3] sigmatropic rearrangement of different substituted propargyl thiocyanates and double [3,3] sigmatropic rearrangement of enynyl isothiocyanates either by flash vacuum pyrolysis or by thermolysis in solution are studied. Additionally, the intramolecular reactions of the resulting allenyl isothiocyanates are studied, and the reaction mechanisms for the generation of the final products, such as [1,5] sigmatropic migrations or electrocyclic ring closures, are explained. These highly reactive allenyl isothiocyanates are used as appropriate electrophilic precursors for the preparation of novel examples of thiazoles substituted at C-2 position using different types of nucleophiles. For the formation of these substituted thiazoles, the necessary nucleophilicity as well as the regioselectivity, the stereoselectivity, and the reaction mechanisms are investigated. / In der vorliegenden Arbeit sind die [3,3]-sigmatrope Umlagerung von verschiedenen Propargylthiocyanaten und die doppelte [3,3]-sigmatrope Umlagerung von Eninylisothiocyanaten entweder durch Blitzvakuumthermolyse oder Thermolyse in Lösung untersucht worden. Zusätzlich wurden die intramolekularen Reaktionen der resultierten Allenylisothiocyanate studiert. Außerdem sind die Reaktionsmechanismen zur Bildung der Thermolyseprodukte wie z.B. die [1,5]-sigmatropen Umlagerungen und die elektrocyclischen Ringschlüsse erklärt. Die hochreaktiven Allenylisothiocyanate sind als geeignet elektrophile Vorläufer zur Synthese von neuen Thiazolen verwendbar, die an der C-2 Position substituiert sind. Dabei kommen verschiedene Nucleophile zum Ansatz. Für die Bildung dieser substituierten Thiazole sind die Regioselektivität, Stereoselektivität, Reaktionsmechanismen und der Bereich der einsetzbaren Nucleophile untersucht worden.