Konstanz, Univ., Diss., 2008. / Ersch. auch gedruckt im Cuvillier-Verlag. - ISBN 9783867275996.

Universiẗat, Diss., 2001--Wuppertal.

The isoquinoline-catalyzed synthesis of pretended 1H-azirines from phenacyl bromides and N,N\'-dialkylcarbodiimides was repeated. The products do not possess the structure of antiaromatic 1H-azirines, but simple N-acyl-N,N\'-dialkylureas were formed instead. This structural corrigendum was confirmed by the independent synthesis of the known ureas and comparison of their 1H NMR and 13C NMR spectroscopic data in the case of six compounds. Thus,1H-azirines keep their classification as very short-lived intermediates.

The isoquinoline-catalyzed synthesis of pretended 1H-azirines from phenacyl bromides and N,N\'-dialkylcarbodiimides was repeated. The products do not possess the structure of antiaromatic 1H-azirines, but simple N-acyl-N,N\'-dialkylureas were formed instead. This structural corrigendum was confirmed by the independent synthesis of the known ureas and comparison of their 1H NMR and 13C NMR spectroscopic data in the case of six compounds. Thus,1H-azirines keep their classification as very short-lived intermediates.

Das Hämagglutinin (HA) des Influenzavirus ist post-translational durch S-Acylierung von drei Cysteinen modifiziert. Zwei davon befinden sich in seiner zytoplasmatischen Domäne (CD) und enthalten Palmitat und eines am Cytosol-zugewandten Ende der Transmembranregion (TMR) wird bevorzugt mit Stearat acyliert. Es wird vermutet, dass entweder die Aminosäureumgebung der Acylierungsstelle oder dessen Lage relativ zur Membran bestimmt welcher Fettsäuretyp angeheftet wird. Diese Acylierungstellen sind zudem essentiell für die Virusreplikation. Ob auch andere Aminosäuren der CD essentiell sind, ist nicht bekannt. Nach einem umfangreichen Sequenzvergleich zur Identifikation konservierter Aminosäuren wurden rekombinante Viren mit Aminosäureaustauschen in der Nähe der drei Acylierungstellen hergestellt. Diese Austausche enthielten Punktmutationen, Verschieben des TMR Cysteins in die CD sowie die Deletion der gesamten CD. Viren ohne CD und ein Austausch neben einem acylierten Cystein verhinderten die Virusreplikation. Eine konservative Substitution derselben Position, andere Austausche in TMR und CD sowie das Schieben des TMR-Cysteins in die CD dagegen beeinflussten das Viruswachstum nur schwach. Einige der mutierten Codons revertierten zur ursprünglichen oder einer neuen Aminosäure. Rekombinante Viren wurden in MDCK-Zellen und embryonierten Hühnereiern vermehrt und mittels Massenspektrometrie analysiert. Es wurden keine unteracylierten Peptide detektiert, und selbst die zwei Letalmutationen behielten die Acylierung. Punktmutationen beeinträchtigten nur mäßig den Stearat-Gehalt, wogegen die Verlagerung des TMR-Cysteins in die CD die Stearylierung praktisch eliminierte. Mehr Stearat wurde angeheftet, wenn humane Viren in Säugerzellen im Vergleich zu aviären Zellen angezüchtet wurden. Die Position einer Acylierungsstelle repräsentiert relativ zur TMR-Spanne das Hauptsignal der Stearylierung während der Sequenzkontext und der Zelltyp das Fettsäuremuster modulieren. / Influenza virus’s hemagglutinin (HA) is post-translationally modified by S-acylation of three cysteines. Two are located in its cytoplasmic tail (CT) and contain palmitate and one at the end of the transmembrane region (TMR) is acylated primarily with stearate. It is hypothesized that either the acylation site’s amino acid environment or its location relative to the membrane determines which type of fatty acid is attached. Additionally, these acylation sites are essential for virus replication. Whether other amino acids in the CT are required for virus replication, is not known. Based on a comprehensive sequence comparison to identify conserved amino acids, recombinant viruses with amino acid substitutions in the vicinity of HA’s acylation sites were created. These substitutions included point mutations, shifting of a TMR cysteine to the CT and the deletion of the entire tail. The truncated tail mutation and a substitution adjacent to an acylated cysteine disabled virus replication. In contrast, a conservative substitution at this position, other exchanges in TMR and CT and moving the TMR cysteine to the CT had only subtle effects on virus growth. Yet, some of the mutated codons reverted to the original or other amino acids. Recombinant viruses were propagated in MDCK cells and embryonated chicken eggs and analyzed by mass spectrometry. No under-acylated peptides were detected, even the two lethal mutations did not abolish acylation. Point mutations only moderately affected the stearate content, while relocating the TMR cysteine to the CT virtually eliminated attachment of stearate. More stearate was attached if human viruses were grown in mammalian compared to avian cells. Hence, the location of an acylation site relative to the TMR represents the principal signal for stearate attachment, while the sequence context and the cell type modulate the fatty acid pattern.

Die Assemblierung von Influenzaviren erfolgt an Rafts der apikalen Wirtszellplasmamembran mit denen das Hämagglutinin (HA) über Acylierungen im C-Terminus und hydrophobe Aminosäuren seiner Transmembrandomäne (TMD) interagiert. M2 besitzt eine cytoplasmatische amphiphile Helix (AH), die ebenso potenzielle Raft-Motive aufweist: Eine Acylierung und Cholesterol-Bindemotive. In dieser Arbeit wurde per Konfokalmikroskopie an polarisierten Zellen, die fluoreszenzmarkierte M2-Varianten exprimierten, gezeigt, dass diese M2-Motive nicht für den apikalen Transport, der vermutlich durch Raft-ähnliche Vesikel erfolgt, benötigt werden. Messungen des Förster-Resonanzenergietransfers über Fluoreszenz-Lebenszeit-Mikroskopie (FLIM-FRET) in der Plasmamembran lebender Zellen, die fluoreszenzmarkiertes HA und M2 koexprimierten, ergaben, dass diese Motive auch nicht für die Interaktion mit den durch HA, in Abhängigkeit von dessen Raft-Motiven, stabilisierten Raft-Domänen notwendig sind. Mittels reverser Genetik konnten infektiöse WSN-Viren mit fehlender Acylierung am Ende der HA-TMD, nicht jedoch Viren ohne die zwei cytoplasmatischen Acylierungen hergestellt werden. Weiterhin ergaben Wachstumsanalysen, dass die Acylierung von HA und M2 für den gleichen Schritt des viralen Replikationszyklus von Bedeutung sind. Für die M2-AH wurde postuliert, dass sie die Membrankrümmung detektiert und durch Insertion in die Wirtszellmembran die Virusabschnürung bewirkt. Infektiöse Viren ohne M2 oder ohne die AH konnten ebenso wie Viren mit M2 mit einer Helix mit reduzierter Amphiphilität in dieser Arbeit nicht hergestellt werden. Allerdings führte die Substitution der AH durch typische krümmungsdetektierende oder modulierende Helices zu Viren, deren Wachstum um zwei bis vier Titerstufen im Vergleich zum Wildtyp reduziert war. Die Helix-Amphiphilität scheint wichtig zu sein, aber auch die Sequenz oder bestimmte Aminosäuren sind offenbar für eine effiziente Virusreplikation notwendig. / The assembly of influenza virus particles occurs at the apical plasma membrane of the host cell at membrane rafts which the hemagglutinin (HA) interacts with via acylations in its C-terminal region and via hydrophobic amino acids in the transmembrane domain (TMD). M2 possesses a cytoplasmic amphiphilic helix (AH) that also contains potential raft motifs: an acylation and cholesterol-binding motifs. In this work, confocal microscopy of polarised cells, which were expressing fluorescently labelled M2-variants, demonstrated that these motifs of M2 are not required for apical transport, which is assumed to be mediated by raft-like vesicles. Furthermore, FLIM-FRET (Förster resonance energy transfer measured via fluorescence lifetime imaging microscopy) analyses, performed in the plasma membrane of living cells coexpressing fluorescently labelled HA and M2, revealed that these M2-motifs are not required for association with the large coalesced raft phase organised by HA. In contrast, deleting HA’s raft-targeting features clearly reduced clustering with M2. While the removal of the two cytoplasmic acylations prevented the rescue of infectious virus by reverse genetics, a mutant virus without acylation in the HA-TMD could be rescued. Moreover, growth analyses revealed that the acylations of HA and M2 are important for the same step in the viral replication cycle. It has been postulated that the M2-AH detects membrane curvature and accomplishes membrane scission by inserting into the host cell membrane. Viruses without M2, without the M2-AH or with M2 containing a helix with reduced amphiphilicity could not be produced in this work. However, substituting the AH by typical curvature-sensing or -generating helices led to viruses with two to four orders of magnitude reduced growth as compared to wildtype virus. The amphiphilicity of the helix seems to be important, but also the sequence or specific amino acids appear to be necessary for an efficient virus replication.

Die SPOT-Synthese an Zellulosemembranen wurde 1992 als eine hocheffiziente Methode zur parallelen Synthese von Peptiden beschrieben. Die wichtigste Anwendung der so synthetisierten Verbindungen ist das direkte Festphasen-Screening. Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, das Anwendungsgebiet der SPOT-Methode von Peptiden auf verschiedene Peptidmimetika auszudehnen und durch Screening entsprechender Bibliotheken bioaktive Substanzen zu identifizieren. (1) Peptoid-Synthese an Zellulosemembranen Die Ähnlichkeit von Oligo-N-alkylglycinen (Peptoiden) zu Peptiden sowie die Vereinbarkeit ihrer Synthese mit den Bedingungen der SPOT-Technik ließen sie als besonders geeignete Kandidaten für eine Erweiterung der SPOT-Synthese von Peptiden auf Peptidmimetika erscheinen. Die Peptoide wurden nach der 1992 für die Synthese am Harz beschriebenen Sub-Monomer-Methode synthetisiert, bei der die N-Alkylglycin-Monomere zweistufig durch Bromacetylierung und nachfolgende Bromsubstitution durch ein primäres Amin aufgebaut werden. Die Kernaufgabe bei der Anpassung der Synthesebedingungen an Zellulosemembranen war dabei die Entwicklung einer N/O-selektiven Bromacetylierungsmethode, da die Anwesenheit freier Membran-Hydroxyfunktionalitäten ein Reagenz erfordert, welches eine N-Acylierung in Anwesenheit von O-Nukleophilen zuläßt. Durch Untersuchung mehrerer Aktivester der Bromessigsäure konnte gezeigt werden, daß der kristalline Bromessigsäure-2,4-dinitrophenylester im Hinblick auf Ausbeute und N/O-Selektivität optimale Eigenschaften besitzt. Im Anschluß an die Bromacetylierungsmittel wurden 46 primäre Amine auf ihre Anwendbarkeit bei der Synthese von Modell-Tripeptoiden untersucht. Aus den Ergebnissen konnten Gesetzmäßigkeiten abgeleitet werden, die eine Abschätzung der Verwendbarkeit von Aminen für die Peptoidsynthese im Hinblick auf Flüchtigkeit, sterischen Anspruch, Nukleophilie des Stickstoffatoms sowie vorhandene funktionelle Gruppen in Seitenketten ermöglichen. (2) Synthese und Screening von Peptoid-Bibliotheken Unter den optimierten Synthesebedingungen wurden zwei Bibliotheken mit jeweils 8000 Tri- bzw. Hexapeptoiden synthetisiert. Die Trimeren-Bibliothek beinhaltete dabei den gesamten Sequenzraum basierend auf 20 Bausteinen, während die Verbindungen der Hexameren-Bibliothek aus einem wesentlich größeren, auf 40 Bausteinen basierenden Sequenzraum statistisch ausgewählt wurden. Um zu überprüfen, ob sich die Bibliotheken zur "de novo" Auffindung von Protein-Liganden eignen, wurden sie auf Bindung zum monoklonalen Antikörper Tab-2 untersucht. Es konnten in beiden Fällen bioaktive Oligomere identifiziert werden (Trimere: KD >= 87 µM, Hexamere: KD >= 2.7 µM), die sich vom Peptid-Epitop des Antikörpers [VVSHFND] deutlich unterschieden. (3) Rückgratmodifizierte Peptoide Mit dem Ziel, Rückgratmodifikationen in Peptoide einzufügen, wurden neun Biselektrophile im Rahmen eines "chemischen Screenings" zur Synthese eines Modell-Trimers verwendet. Vier der Bausteine waren geeignet und ermöglichten damit die Einführung von beta-Peptoid-, m- und p-Aminomethylbenzoesäure- sowie Carbamat-Einheiten in Peptoide. Beim Versuch, in analoger Weise auch Harnstoffe zugänglich zu machen, wurde unter den Linker-Spaltungsbedingungen eine Cyclisierung zu Hydantoinen beobachtet. Diese interessante Reaktion wurde näher untersucht, um die SPOT-Methode auf die Synthese von Hydantoinen als heterocyclische Struktur zu erweitern. (4) Synthese von Hydantoinen an Zellulosemembranen Die Bildung von Hydantoinen in einer Cyclisierungsreaktion, bei der Ammoniak aus einem Amid freigesetzt wird, wurde an fester Phase noch nicht genutzt, während dieser Reaktionstyp in Lösung bereits intensiv untersucht wurde. Durch eine Optimierung der Cyclisierungsbedingungen ließ sich die zunächst unvollständige Reaktion zur Vollständigkeit bringen. Auch C-substituierte Hydantoine konnten durch Verwendung von alpha-Aminosäureamiden bzw. -tert.-butylestern enantiomerenrein zugänglich gemacht werden. / SPOT-synthesis on cellulose membranes was introduced as a highly efficient method for the parallel synthesis of peptides in 1992. The most important applications of libraries synthesized by SPOT-synthesis are solid phase binding assays. Within this work the extension of the SPOT-method to the synthesis of various peptidomimetics and the identification of bioactive substances by screening of corresponding libraries is described. (1) peptoid synthesis on cellulose membranes The similarity of oligo-N-alkylglycines (peptoids) and peptides as well as the compatibility of their synthesis with the conditions of the SPOT-technique made them ideally suited for the extension of the SPOT-synthesis from peptides to peptidomimetics. The peptoids were synthesized by the sub-monomer approach originally developed for the synthesis on standard resins in 1992. N-alkylglycine monomers are hereby synthesized in a stepwise manner by bromoacetylation and subsequent substitution of the bromine atom by a primary amine. The most critical point in the adaptation of the synthesis conditions was the development of an N/O-selective reagent for bromoacetylation due to the presence of free hydroxyl functionalities of the membrane support requiring a reagent suitable for N-acylation in the presence of O-nucleophiles. Several active esters of bromoacetic acid were synthesized and tested whereby crystalline 2,4-dinitrophenylbromoacetate gave the best results with respect to yield and N/O-selectivity. After optimization of bromoacetylation 46 primary amines were applied to the synthesis of model tripeptoids. Rules for the applicability of amines in peptoid synthesis with respect to volatility, sterical demand, nucleophilicity of the nitrogen atom and compatibility with sidechain functional groups were derived from the results. (2) synthesis and screening of peptoid libraries Two libraries consisting of 8000 tri- and hexapeptoids respectively were synthesized under optimized conditions. The library of trimers displayed the entire sequence space based on 20 building blocks, whereas the sequences of the hexamers were selected statistically from the sequence space based on 40 building blocks. In order to examine the suitability of the libraries for the "de novo" identification of protein ligands they were screened for binding to the monoclonal antibody Tab-2. Bioactive peptoids could be identified in both cases (trimers: KD >= 87 µM, hexamers: KD >= 2.7 µM) both differing significantly from the peptide epitope [VVSHFND]. (3) backbone modified peptoids In order to introduce backbone modifications into peptoids nine biselectrophiles were applied in the synthesis of model trimers in a chemical screening. Four of the building blocks were well suited allowing the incorporation of beta-peptoid, m- and p-aminomethylbenzoic acid and carbamate units into peptoids. When the introduction of urea-units in a similar approach was attempted hydantoins were formed during cleavage from the solid support. This interesting reaction was examined in detail in order to extend SPOT-synthesis to the synthesis of heterocycles. (4) synthesis of hydantoins on cellulose membranes The formation of hydantoins from terminal amides was not yet described in a solid phase synthesis, whereas it was examined intensively in solution. By optimizing the conditions of cyclization the reaction could be driven to completion. C-substituted hydantoins were obtained as single enantiomers, when alpha-amino acid-amides or -tert. butylesters were used in the synthesis.