Die Phosphorylierung als posttranslationale Modifikation von Proteinen spielt bei Signalwegen in Zellen eine große Rolle. Für die Entschlüsselung des molekularen Mechanismus der circadianen Uhr ist es daher von Interesse, die Phosphorylierungsstellen beteiligter Proteine zu identifizieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Proteine Period I und II mittels Flüssigkeitschromatographie und Tandemmassenspektrometrie (LC-MS/MS) auf Phosphorylierungsstellen untersucht. Hierbei lag der Fokus auf der Verbesserung bestehender Methoden, um eine bessere und umfassendere Identifizierung der Phosphorylierungsstellen, insbesondere in Bezug auf mehrfach phosphorylierte Peptide, zu erreichen. Der Arbeitsablauf beinhaltete die Verwendung mehrerer Proteasen, um eine hohe Sequenzabdeckung des Proteins zu erreichen. Nach der Proteolyse wurden die Phosphopeptide mittels Titandioxid angereichert. Hierbei und bei der LC-MS/MS-Analyse wurde Citrat als Additiv verwendet, welches eine bessere Chromatographie multiphosphorylierter Peptide ermöglicht. Bei der MS/MS-Analyse wurden CID und ETD als Fragmentierungsmethoden eingesetzt. Es konnten durch diese Methodik 30 bzw. 42 Phosphorylierungsstellen an den Proteinen Period I und II identifiziert werden, von denen 26 bzw. 14 zuvor nicht beschrieben waren. Nach der qualitativen Identifizierung wurden quantitative Varianten der optimierten Analytik untersucht, um die biologische Funktion der gefundenen Phosphorylierungsstellen untersuchen zu können. Hierbei wurden das metabolische Labeling der Zellen mit 15N-stickstoffhaltigen Aminosäuren und die säurekatalysierte Isotopenmarkierung auf Peptidebene mit 18O-Sauerstoff untersucht. Mit einer optimierten Variante der säurekatalysierten Isotopenmarkierung mit 18O-Sauerstoff lassen sich die Carboxygruppen der Peptide in 5h 30min mit einer Rate von >97% 18O-Sauerstoff markieren. Mit dieser Methode können weitere funktionelle Untersuchungen der Phosphorylierung an den Period-Proteinen durchgeführt werden. / Protein phosphorylation, a posttranslational modification, plays an important role in signal cascades in cells. In order to understand the molecular mechanism of the circadian clock, it is thus of interest to identify the phosphorylation sites on proteins contributing to the system. During the work for this thesis, the proteins Period I and II were analyzed for phosphorylation sites with liquid chromatography and tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Hereby the focus was on improving existing methods in order to better identify multi-phosphorylated peptides. In the workflow, the Period proteins were digested with several proteases in order to archive a high sequence coverage for analysis. After proteolysis the phosphopeptides were subsequently enriched with titanium dioxide. During phosphopeptide enrichment and reversed phase chromatography, citrate was used as an additive for a better chromatography and recovery of multiphosphorylated peptides. During LC-MS/MS analysis, CID and ETD were used as fragmentation mechanisms in the mass spectrometer. Using these methods, 30 and 42 phosphorylation sites could be identified on the proteins Period I and II, respectively, including 26 and 14 which were previously unpublished. In order to unravel the biological function of these phosphorylation sites, quantitative methods for the optimized LC-MS approach were investigated. This included the metabolic labeling of cells with amino acids containing 15N-nitrogen as well as acid catalyzed 18O-oxygen labeling on peptide level. The developed optimized variant of acid catalyzed 18O-oxygen labeling achieves an inclusion of 18O-oxygen at the peptide carboxy groups with a rate of >97% in 5h 30min. This method can be used for further investigation of the biological function of the phosphorylation on the Period proteins.

O efeito protetor da caseína fosfopeptídea fosfato de cálcio amorfo (CPP-ACP) contra a erosão dentária é controverso. Este estudo in situ teve como objetivo investigar a capacidade de uma goma de mascar com CPP-ACP em prevenir uma única desmineralização erosiva. Blocos de esmalte bovino (120) selecionados pela dureza superficial inicial foram divididos aleatoriamente entre os grupos: GI - goma de mascar com CPP-ACP, GII - goma de mascar sem CPP-ACP e GIII - controle negativo para avaliação do efeito protetor sem estimulação salivar (sem goma de mascar). Dezenove voluntários participaram do estudo durante três fases cruzadas de 2 h cada. Nas fases de GI e GII os voluntários usaram dispositivos intrabucais palatinos contendo 2 blocos de esmalte, durante 120 minutos e mascaram uma unidade da goma de mascar correspondente ao grupo nos últimos 30 minutos. No grupo controle os voluntários usaram o dispositivo intrabucal por 2h, sem uso de goma de mascar. Em cada fase, imediatamente após a utilização, os dispositivos intrabucais foram imersos em refrigerante tipo cola durante 5 minutos para promover a desmineralização erosiva. A dureza superficial final foi mensurada e os valores foram utilizados para o cálculo do percentual de perda de dureza. Os dados foram analisados por ANOVA de medidas repetidas e teste Tukey (&#x3B1; = 5%). Menor perda de dureza do esmalte foi encontrada após a utilização de goma de mascar com (GI - 32,7%) e sem (GII - 33,5%) CPP-ACP relação ao efeito salivar sem estimulação (GIII - 39,8%) (p <0,05). Não houve diferença entre GI e GII (p> 0,05). Os resultados sugerem que a utilização de goma de mascar imediatamente antes de uma desmineralização erosiva é capaz de diminuir a perda de dureza do esmalte. No entanto, a presença de CPP-ACP na goma de mascar não foi capaz de melhorar este efeito. / The erosion-protective effect of CPP-ACP is controversial. This in situ study aimed to investigate the ability of CPP-ACP chewing gum to prevent a single event of erosive demineralization. Bovine enamel blocks (120), after selection (initial surface hardness) were randomly assigned to groups: GI-chewing gum with CPP-ACP, GIIchewing gum without CPP-ACP and Control group-salivary effect without stimulation (no gum). Nineteen volunteers participated on this study during 3 crossover phases of 2 h. On GI and GII, the volunteers wore intraoral palatal devices for 120 min and chewed a unit of the corresponding chewing gum on the last 30 min. On Control group the volunteer wore the appliance for 2 h, without chewing gum. On each phase immediately after the intraoral use, devices were extra orally immersed in cola drink for 5 minutes to promote erosive demineralization. The percentage of surface hardness loss was calculated. The data were analyzed by Repeated Measures ANOVA and Turkeys test. Less enamel hardness loss was found after the use of chewing gum with (GI-32.7 %) and without (GII-33.5%) CPP-ACP when compared to salivary effect without stimulation (control- 39.8%) (p<0.05). There was no difference between GI and GII (p>0.05). The results suggest that the use of chewing gum immediately before an erosive demineralization is able to diminish the enamel hardness loss. However, the presence of CPP-ACP in the chewing gum cannot enhance this protective effect.

This body of research investigated the bonding efficiency of self-etching primer adhesives to enamel and dentine with various surface characteristics. A series of preliminary experiments was carried out to determine the effect of operator experience, dentine tubule orientation, bond strength test method and resin composite material used on bond strengths. The results of the preliminary tests concluded that it is essential to develop skills in material handling and the test methods used; 2-step self-etching primer adhesives exhibit higher but more variable microshear bond strengths (µSBS) than ‘all-in-one’ adhesives on dentine at different depths and tubule orientations; fracture toughness and bond strength test results suggest that the fracture toughness of a resin composite may not be of significant influence on microtensile and µSBS tests outcomes for nano-filled hybrid materials. / An investigation of the bonding ability of self-etching primer adhesives under various tooth preparation conditions was carried out. Enamel and dentine specimens were prepared from human teeth and finished with various rotary cutting instruments and the erbium, chromium:yttrium, scandium, gallium, garnet laser. Specimens were bonded with two 2-step self-etching primer adhesives and two ‘all-in-one’ adhesives with a resin composite. The results showed that one of the 2-step adhesives exhibited higher but more variable µSBS than the ‘all-in-one’ adhesives and a silorane-based self-etching primer adhesive system to enamel and dentine. / The relationship between enamel microhardness and µSBS was evaluated. Enamel specimens were prepared and finished with one half of the surface tested for hardness using the Vickers test. The other half of the enamel surface was bonded using either a 2-step self-etching primer adhesive or an ‘all-in-one’ adhesive and a hybrid resin composite. Mean Vickers hardness numbers and µSBS for each enamel surface were calculated. Analysis using Pearson’s parametric test for regression analysis evaluated the correlation between Vickers hardness and µSBS. The results revealed a weak negative insignificant correlation between VHN and µSBS for the 2-step adhesive and no correlation for the ‘all-in-one’ adhesive. / The effect of conditioning and casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate (CPP-ACP) on bonding to bleached and unbleached enamel was investigated. Four groups of enamel specimens: untreated control; bleaching with 16% carbamide peroxide gel for 90 min daily x 14 days; treated with CPP-ACP paste (Tooth Mousse, GC Corp., Japan) for 60 min daily x 7 days and bleached and CPP-ACP-treated were used. The specimens were divided into a further two groups and bonded with a total-etch adhesive or a 2-step self-etching primer adhesive. Specimens bonded with the self-etching primer adhesive were sub-divided into four conditioning subgroups before bonding: no conditioning; 30 – 40% phosphoric; 15% EDTA; 20% polyacrylic acid. Specimens were tested in shear mode until failure and analysed by 2-way ANOVA, one-way ANOVA and Tukey’s post-hoc test. The µSBS of the total-etch adhesive was not affected by enamel treatment. Bleaching reduced the µSBS of the self-etching primer adhesive but preconditioning with phosphoric acid and polyacrylic acid improved bond strengths after CPP-ACP application. Bond failure analysis revealed a predominance of adhesive failures after bleaching, but prior conditioning reduced the proportion of adhesive failures. Scanning electron microscopy (SEM) revealed that the interfacial morphology produced by the 2-step self-etching primer adhesive was independent of enamel treatment except after bleaching. Phosphoric acid etching was not inhibited by CPP-ACP treatment. Resin tag formation was observed with prior phosphoric acid and polyacrylic acid conditioning. / The effect of conditioning and CPP-ACP application on dentine bonding was also investigated. Dentine specimens with and without the smear layer were prepared and divided into a further two groups, CPP-ACP paste applied to one group for 60 min daily x 7 days and the other group was untreated. The two groups were divided into three subgroups for conditioning: no conditioning; 30 - 40% phosphoric acid; 20% polyacrylic acid. The dentine was bonded using a 2-step self-etching primer adhesive and an ‘all-in-one’ adhesive, and tested as previously described. Statistical analysis was carried out using one-way ANOVA and Tukey’s post-hoc test at α = 0.05. The results showed that the µSBS of both adhesives were not significantly affected on smear-covered dentine but was affected on smearless dentine. Conditioning did not improve bond strengths. Bond failure analysis showed more adhesive failures for the ‘all-in-one’ adhesive, particularly on smearless dentine and with prior polyacrylic acid conditioning. SEM revealed a similar morphology of the bonded interface for the 2-step self-etching primer adhesive regardless of conditioning; and areas of bond failures for the ‘all-in-one’ adhesive. / The 2-step self-etching primer adhesives exhibited higher bond strength and more regular bond integrity than the ‘all-in-one’ adhesives, as shown on the SEM observations. However, the ‘all-in-one’ adhesives exhibited less variability in bond strengths to tooth surface characteristics.

Im Kontext komplexer zellulärer Prozesse stellen Phosphopeptide essentielle bioaktive Verbindungen dar, die mit Phosphorylierungs- und Dephosphorylierungsreaktionen eng verbunden sind. Diese Prozesse sind in die Regulation nahezu jeder zellulären Funktion involviert und spielen damit ebenso im Falle von Erkrankungen eine tragende Rolle. Synthetische Phosphopeptide könnten in Form molekularer Sonden zur Charakterisierung dieser physiologisch fundamentalen Prozesse beitragen. Die radiopharmazeutische Forschung brachte in den letzten zwei Jahrzehnten zahlreiche radiomarkierte Peptide für das Peptidrezeportargeting im Rahmen der Tumordiagnose und -therapie hervor. Unter diesen regulatorischen Peptiden mit vorwiegend neuroendokrinem Ursprung sind bisher keine radiomarkierten Phosphopeptide für die Anwendung in der molekularen Bildgebung bekannt. Das Anliegen dieser Arbeit ist es, grundlegende Erkenntnisse zur Synthese und Markierung von Phosphopeptiden zu erlangen. Neben der Etablierung der Radiomarkierung von Phosphopeptiden mit dem kurzlebigen Positronenstrahler Fluor-18 und deren radiopharmakologischen Charakterisierung steht auch die Fluoreszenzmarkierung mit dem Fluorophor 5(6)-Carboxyfluorescein (CF) im Fokus. Phosphopeptidliganden der kürzlich identifizierten Polo-Box-Domäne (PBD) als Phosphopeptid-bindende Proteindomäne der Zellzykluskinase Plk1, die ebenso ein interessantes onkologisches Target darstellt, wurden für diese Arbeit als Model ausgewählt. Es stand ein Repertoire verschiedenster Methoden zur Verfügung, welche molekulare Bildgebung mittels Kleintier-PET, wie auch optische Bildgebung und die Radiomarkierung mittels klassischer und Mikrofluidik-Technik beinhalten. Im ersten Abschnitt der Promotion wurden kürzlich vorgestellte Plk1-PBD-gerichtete Phosphopeptide mit einer Ser-pThr-Kernsequenz ausgewählt und deren Darstellung mit der Fmoc-gestützten orthogonalen Festphasenpeptidsynthese (SPPS) vollzogen. Dabei erfolgt die Umsetzung nach dem Prinzip des Synthon-basierten Ansatzes, der den Einsatz des monobenzylierten Phosphothreonin-Bausteines involviert. Das Uronium-basierte Kupplungs- und Aktivierungsreagenz HBTU/HOBt/DIPEA, sowie das Abspaltreagenz TFA/Wasser/Thioanisol/EDT als eine modifizierte Variante des Reagenz K garantiert die zuverlässige Synthese von Phosphopeptiden unter Erhalt der Phosphatfunktion. Zur Charakterisierung der Peptide wurden HPLC und Massenspektrometrie als geeignete Methoden herangezogen. An die erfolgreiche Darstellung von Phosphopeptiden schloss sich im Weiteren die Ausarbeitung einer zuverlässigen Radiomarkierungsstrategie mit dem kurzlebigen Positronenstrahler Fluor-18 an. Das bifunktionelle, aminogruppenselektive Agenz N-Succinimidyl-4-[18F]fluorbenzoat ([18F]SFB) ist für eine indirekte und milde Markierung von Peptiden geeignet. Durch Optimierung der N-terminalen 18F-Fluorbenzoylierung des Phosphopeptides MQSpTPL 2 hinsichtlich der Verwendung eines 0,05 M Na2HPO4-Puffers (pH 9) als Reaktionsmedium bei geringer Peptidmenge (0,5 mg), sowie 40°C Reaktionstemperatur und 30 min Reaktionszeit kann das 18F-markierte Phosphopeptid [18F]FBz-MQSpTPL [18F]4 in guten radiochemischen Ausbeuten von 25-28%, mit entsprechender radiochemischer Reinheit >95% mittels HPLC-Reinigung und guter spezifischer Aktivität (20-40 GBq/µmol) hergestellt werden. Der Einsatz von Peptiden ist für die molekulare Bildgebung besonders attraktiv, jedoch oftmals durch ihre Instabilität in vivo, ausgelöst durch ubiquitär vorhandene endogene Peptidasen, limitiert. Beispielsweise besitzt ein N-terminal 18F-fluorbenzoyliertes Neurotensin(8-13) eine biologische Halbwertszeit von weniger als 5 min in vivo. Mit dem neuartigen 18F-markierten Phosphopeptid [18F]FBz-MQSpTPL [18F]4 wurde ein Peptid geschaffen, das in vitro und besonders in vivo außerordentlich hohe Stabilität von > 50% nach 60 min aufweist und damit wegweisende Eigenschaften für die Entwicklung neuer stabiler Radiopeptide für die molekulare Bildgebung aufzeigt. Da Phosphopeptiden aufgrund ihrer negativgeladenen Phosphatfunktionalität ein intrazellulärer Zugang verwehrt bleibt, wie auch in dieser Arbeit an den Tumorzelllinien HT-29 und FaDu nachgewiesen wurde, steht die Realisierung einer verbesserten intrazellulären Internalisierung von Phosphopeptiden im Blickfeld des zweiten Teils der Promotion. Der Versuch einer gezielten Zellaufnahme über rezeptorinternalisierende Peptide wurde mit dem Neuropeptidhormon Neurotensin(8-13) (NT(8-13)), welches über einen G-Protein-gekoppelten Mechanismus in die Zelle gelangt, beschritten. Jedoch zeigte ein Triazol-verbrücktes Konjugat 8 aus NT(8-13) als molekularer Transporter und dem Phosphopeptid MQSpTPL 2, welches auf Basis der Azid-Alkin-Click-Chemie synthetisiert wurde, anhand seiner niedrigen Bindungsaffinität (IC50 = 8,33 µM) kein Potential zu einer erfolgreichen Zellinternalisierung des Phosphopeptides. Vermittler eines rezeptorunabhängigen molekularen Zelltransportes stellen zellpenetrierende Peptide (CPP) dar. Versuche mit den derzeit kürzesten CPPs, den zellpenetrierenden Pentapeptiden (CPP5) oder auch Bax-Inhibitoren genannt, waren nicht erfolgreich. Zwei weitere, in dieser Arbeit verwendete, potente CPPs sind sC18, abgeleitet aus dem antimikrobiellen Peptid Cathelicidin, sowie hCT(18-32)-k7, einem verzweigten Calcitonin-Derivat. Mit den Phosphopeptid-CPP-konjugierten Verbindungen MQSpTPL-sC18 2-CPP1 und MQSpTPL-hCT(18-32)-k7 2-CPP2 wurden nicht-toxische Konstrukte geschaffen, die eine definierte Aufnahme in HeLa, MCF-7 und HT-29 Zellen aufweisen, wie nach Markierung mit dem Fluoreszenzfarbstoff 5(6)-Carboxfluorescein (CF) mittels optischer Bildgebung nachgewiesen werden konnte. Die Integration und Anwendung der Mikrofluidik-Technik im Rahmen der Darstellung der N-terminal 18F-fluorbenzoylierten Phosphopeptid-CPP-Konjugate [18F]FBz-MQSpTPL-sC18 [18F]2-CPP3 und [18F]FBz-MQSpTPL-hCT(18-32)-k7 [18F]2-CPP4 weist im Vergleich zur konventionellen Radiomarkierung entscheidende Vorteile auf. In Anwesenheit der für die [18F]SFB-Markierung reaktiven ε-NH2-Gruppen in den CPP-Fragmenten zeichnet sich im Rahmen der mikrofluiden Markierung entscheidende Selektivität für den N-Terminus der Peptide ab. Die radiochemischen Markierungsausbeuten betragen 21% für [18F]2-CPP3 und 26% für [18F]2-CPP4, im Vergleich zu 2-4% für [18F]2-CPP3 und [18F]2-CPP4 bei klassischer Markierung. In Zellaufnahmestudien wurde ebenfalls eine Internalisierung der 18F-markierten Konjugate in FaDu, HT-29 und MCF-7 Zellen bestätigt, die in allen drei Zelllinien vergleichbar ist und um 40% ID/mg Protein liegt. Wie auch das 18F-markierte Hexaphosphopeptid selbst in Wistar-Unilever-Ratten, zeigten die 18F-markierten Phosphopeptid-CPP-Konjugate in Kleintier-PET-Untersuchungen in Balb/C-Mäusen (Normaltiere) die für ein radiomarkiertes Peptid typische Bioverteilung. Hierbei ist eine renale Exkretion eingeschlossen. Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, erstmals 18F-markierte Phosphopeptide mit zellpenetrierenden Eigenschaften für die molekulare Bildgebung zu entwickeln. Diese neuen zellpenetrierenden Phosphopeptide stehen für die Untersuchung intrazellulärer Prozesse, die auf Phosphorylierungs-/Dephosphorylierungsprozessen basieren, zur Verfügung.

O efeito protetor da caseína fosfopeptídea fosfato de cálcio amorfo (CPP-ACP) contra a erosão dentária é controverso. Este estudo in situ teve como objetivo investigar a capacidade de uma goma de mascar com CPP-ACP em prevenir uma única desmineralização erosiva. Blocos de esmalte bovino (120) selecionados pela dureza superficial inicial foram divididos aleatoriamente entre os grupos: GI - goma de mascar com CPP-ACP, GII - goma de mascar sem CPP-ACP e GIII - controle negativo para avaliação do efeito protetor sem estimulação salivar (sem goma de mascar). Dezenove voluntários participaram do estudo durante três fases cruzadas de 2 h cada. Nas fases de GI e GII os voluntários usaram dispositivos intrabucais palatinos contendo 2 blocos de esmalte, durante 120 minutos e mascaram uma unidade da goma de mascar correspondente ao grupo nos últimos 30 minutos. No grupo controle os voluntários usaram o dispositivo intrabucal por 2h, sem uso de goma de mascar. Em cada fase, imediatamente após a utilização, os dispositivos intrabucais foram imersos em refrigerante tipo cola durante 5 minutos para promover a desmineralização erosiva. A dureza superficial final foi mensurada e os valores foram utilizados para o cálculo do percentual de perda de dureza. Os dados foram analisados por ANOVA de medidas repetidas e teste Tukey (&#x3B1; = 5%). Menor perda de dureza do esmalte foi encontrada após a utilização de goma de mascar com (GI - 32,7%) e sem (GII - 33,5%) CPP-ACP relação ao efeito salivar sem estimulação (GIII - 39,8%) (p <0,05). Não houve diferença entre GI e GII (p> 0,05). Os resultados sugerem que a utilização de goma de mascar imediatamente antes de uma desmineralização erosiva é capaz de diminuir a perda de dureza do esmalte. No entanto, a presença de CPP-ACP na goma de mascar não foi capaz de melhorar este efeito. / The erosion-protective effect of CPP-ACP is controversial. This in situ study aimed to investigate the ability of CPP-ACP chewing gum to prevent a single event of erosive demineralization. Bovine enamel blocks (120), after selection (initial surface hardness) were randomly assigned to groups: GI-chewing gum with CPP-ACP, GIIchewing gum without CPP-ACP and Control group-salivary effect without stimulation (no gum). Nineteen volunteers participated on this study during 3 crossover phases of 2 h. On GI and GII, the volunteers wore intraoral palatal devices for 120 min and chewed a unit of the corresponding chewing gum on the last 30 min. On Control group the volunteer wore the appliance for 2 h, without chewing gum. On each phase immediately after the intraoral use, devices were extra orally immersed in cola drink for 5 minutes to promote erosive demineralization. The percentage of surface hardness loss was calculated. The data were analyzed by Repeated Measures ANOVA and Turkeys test. Less enamel hardness loss was found after the use of chewing gum with (GI-32.7 %) and without (GII-33.5%) CPP-ACP when compared to salivary effect without stimulation (control- 39.8%) (p<0.05). There was no difference between GI and GII (p>0.05). The results suggest that the use of chewing gum immediately before an erosive demineralization is able to diminish the enamel hardness loss. However, the presence of CPP-ACP in the chewing gum cannot enhance this protective effect.

O presente trabalho avaliou o efeito in situ de uma goma de mascar comercialmente disponível contendo caseína fosfopeptídea - fosfato de cálcio amorfo (CPP-ACP) na erosão dentária. Para a primeira etapa do estudo (capacidade remineralizadora) utilizaram-se 72 blocos de esmalte humano selecionados pela dureza de superfície (SHi) e erodidos in vitro pela imersão em Coca Cola®, pH 2,4 por 3 min (avaliação da dureza - SHd). Os blocos foram randomizados entre os grupos: GI Trident Fresh® (sem CPP-ACP), GII controle (sem chiclete) e GIII Trident Total® (com CPPACP). Doze voluntários utilizaram dispositivos intrabucais palatinos por 24 h em 3 fases cruzadas. Nas fases de GI e GIII os voluntários mascaram um chiclete (30 min) e em todas as fases após 2h, a dureza foi avaliada (SHf1). Os blocos foram reposicionados e os dispositivos usados por mais 22 h (+ 3 ciclos de mastigação de chiclete - GI e GIII). A dureza foi reavaliada (SHf2) para cálculo do percentual de recuperação de dureza (%SHR) após 2 e 24h. Na segunda etapa do estudo (ciclagem erosiva) 48 blocos de esmalte humano hígidos foram aleatorizados entre os grupos (GI, GII e GIII) e 8 voluntários utilizaram dispositivos intrabucais palatinos em fases cruzadas de 7 dias cada (washout de 7 dias). O protocolo de ciclagem erosiva foi de 4 imersões diárias do dispositivo intrabucal em 150 ml de Coca Cola® durante 5 min. Nos grupos I e III após cada desafio erosivo e reinserção do dispositivo na cavidade bucal, os voluntários mascaram um chiclete durante 30 min. A alteração da superfície do esmalte foi mensurada por perfilometria (&#x3BC;m). Os dados foram submetidos à ANOVA (2 critérios - etapa 1; 1 critério - etapa 2) e teste Tukey (&#x3B1;=0,05). Os resultados da recuperação de dureza demonstraram haver diferença significativa entre os grupos e os tempos (p<0,05). O Trident Total® (2h = 50,0%; 24h = 95,9%) promoveu maior recuperação de dureza que o Trident Fresh® (2h= 30,0%; 24h= 71,1%) e o grupo controle (2h = 15,7%; 24h = 40,9%). No desafio erosivo prolongado, o Trident Total® (5,2± 2,8 &#x3BC;m) e o Trident Fresh® (3,8 ± 1,5 &#x3BC;m) reduziram significativamente o desgaste dentário em relação ao grupo controle (6,8 ± 3,5 &#x3BC;m), no entanto, não houve diferença significativa entre os chicletes (p>0,05). Conclui-se que o efeito remineralizador da saliva foi maior após utilização de goma de mascar, sendo significativamente aumentado em função do período de remineralização e pela presença de CPP-ACP na goma de mascar. Contudo, para o protocolo de desafio erosivo adotado, apesar da goma de mascar convencional apresentar efeito na inibição do desgaste erosivo, o comportamento da goma de mascar com incorporação de CPP-ACP foi similar. / This study evaluated the in situ effect of a commercial chewing gum containing casein phosphopeptide - amorphous calcium phosphate (CPP-ACP) on dental erosion. On the first stage (remineralizing effect) 72 human enamel blocks, which were selected by surface hardness (SHi) and eroded in vitro by immersion in cola drink, pH 2,4 for 3 minutes (hardness evaluation - SHd) were used. Blocks were randomized into 3 groups: GI Trident Fresh® (conventional gum, without CPP-ACP), GII control (no gum) and GIII Trident Total® (with CPP-ACP). Twelve volunteers wore intraoral palatal devices for 24 h in 3 crossover phases. In phases of GI and GIII volunteers chewed a gum (30 min) and in all phases after 2h, the surface hardness was evaluated (SHf1). The blocks were reinserted and the devices used for additional 22h (+ 3 cycles of chewing gum - GI e GIII). The surface hardness was reassessed (SHf2) to calculate the percentage of surface hardness recovery (%SHR) after 2 and 24h. In the second stage (erosive cycling) 48 healthy human enamel blocks were randomized between groups (GI, GII and GIII) and 8 volunteers wore intraoral palatal devices in crossover phases of 7 days each (washout of 7 days). The cycling protocol consisted of 4 daily immersions of the intraoral device into 150 ml of cola drink for 5 min. In groups I and III after each erosive challenge and oral device reinsertion into oral cavity, the volunteers chewed a gum for 30 min. The enamel surface alterations were measured by profilometry (&#x3BC;m). Data were analyzed by Anova (Two way - stage 1, One way - stage 2) and Turkeys test (&#x3B1;=0,05). The results of percentage of surface hardness recovery showed significant differences for factors groups and time (p<0.05). Trident Total® (2h = 50.0%; 24h = 95.9%) showed higher percentage of surface hardness recovery than the Trident Fresh® (2h = 30.0%; 24h = 71.1%) and control group (2h = 15.7% 24h = 40.9%). In the prolonged erosive challenge, Trident Total® (5.2 ± 2.8 &#x3BC;m) and Trident Fresh® (3.8 ± 1.5 µm) significantly reduced tooth wear compared to control group (6.8 ± 3, 5 µm). However, there was no significant difference between chewing gums. It is concluded that the saliva remineralizing effect increased after the use of conventional chewing gum and was enhanced by prolonged period of remineralization and by the presence of CPPACP in the chewing gum. However for the adopted erosive challenge, despite the conventional chewing gum being able to diminish erosive wear, the chewing gum containing CPP-ACP showed similar effect.

Im Kontext komplexer zellulärer Prozesse stellen Phosphopeptide essentielle bioaktive Verbindungen dar, die mit Phosphorylierungs- und Dephosphorylierungsreaktionen eng verbunden sind. Diese Prozesse sind in die Regulation nahezu jeder zellulären Funktion involviert und spielen damit ebenso im Falle von Erkrankungen eine tragende Rolle. Synthetische Phosphopeptide könnten in Form molekularer Sonden zur Charakterisierung dieser physiologisch fundamentalen Prozesse beitragen. Die radiopharmazeutische Forschung brachte in den letzten zwei Jahrzehnten zahlreiche radiomarkierte Peptide für das Peptidrezeportargeting im Rahmen der Tumordiagnose und -therapie hervor. Unter diesen regulatorischen Peptiden mit vorwiegend neuroendokrinem Ursprung sind bisher keine radiomarkierten Phosphopeptide für die Anwendung in der molekularen Bildgebung bekannt. Das Anliegen dieser Arbeit ist es, grundlegende Erkenntnisse zur Synthese und Markierung von Phosphopeptiden zu erlangen. Neben der Etablierung der Radiomarkierung von Phosphopeptiden mit dem kurzlebigen Positronenstrahler Fluor-18 und deren radiopharmakologischen Charakterisierung steht auch die Fluoreszenzmarkierung mit dem Fluorophor 5(6)-Carboxyfluorescein (CF) im Fokus. Phosphopeptidliganden der kürzlich identifizierten Polo-Box-Domäne (PBD) als Phosphopeptid-bindende Proteindomäne der Zellzykluskinase Plk1, die ebenso ein interessantes onkologisches Target darstellt, wurden für diese Arbeit als Model ausgewählt. Es stand ein Repertoire verschiedenster Methoden zur Verfügung, welche molekulare Bildgebung mittels Kleintier-PET, wie auch optische Bildgebung und die Radiomarkierung mittels klassischer und Mikrofluidik-Technik beinhalten. Im ersten Abschnitt der Promotion wurden kürzlich vorgestellte Plk1-PBD-gerichtete Phosphopeptide mit einer Ser-pThr-Kernsequenz ausgewählt und deren Darstellung mit der Fmoc-gestützten orthogonalen Festphasenpeptidsynthese (SPPS) vollzogen. Dabei erfolgt die Umsetzung nach dem Prinzip des Synthon-basierten Ansatzes, der den Einsatz des monobenzylierten Phosphothreonin-Bausteines involviert. Das Uronium-basierte Kupplungs- und Aktivierungsreagenz HBTU/HOBt/DIPEA, sowie das Abspaltreagenz TFA/Wasser/Thioanisol/EDT als eine modifizierte Variante des Reagenz K garantiert die zuverlässige Synthese von Phosphopeptiden unter Erhalt der Phosphatfunktion. Zur Charakterisierung der Peptide wurden HPLC und Massenspektrometrie als geeignete Methoden herangezogen. An die erfolgreiche Darstellung von Phosphopeptiden schloss sich im Weiteren die Ausarbeitung einer zuverlässigen Radiomarkierungsstrategie mit dem kurzlebigen Positronenstrahler Fluor-18 an. Das bifunktionelle, aminogruppenselektive Agenz N-Succinimidyl-4-[18F]fluorbenzoat ([18F]SFB) ist für eine indirekte und milde Markierung von Peptiden geeignet. Durch Optimierung der N-terminalen 18F-Fluorbenzoylierung des Phosphopeptides MQSpTPL 2 hinsichtlich der Verwendung eines 0,05 M Na2HPO4-Puffers (pH 9) als Reaktionsmedium bei geringer Peptidmenge (0,5 mg), sowie 40°C Reaktionstemperatur und 30 min Reaktionszeit kann das 18F-markierte Phosphopeptid [18F]FBz-MQSpTPL [18F]4 in guten radiochemischen Ausbeuten von 25-28%, mit entsprechender radiochemischer Reinheit >95% mittels HPLC-Reinigung und guter spezifischer Aktivität (20-40 GBq/µmol) hergestellt werden. Der Einsatz von Peptiden ist für die molekulare Bildgebung besonders attraktiv, jedoch oftmals durch ihre Instabilität in vivo, ausgelöst durch ubiquitär vorhandene endogene Peptidasen, limitiert. Beispielsweise besitzt ein N-terminal 18F-fluorbenzoyliertes Neurotensin(8-13) eine biologische Halbwertszeit von weniger als 5 min in vivo. Mit dem neuartigen 18F-markierten Phosphopeptid [18F]FBz-MQSpTPL [18F]4 wurde ein Peptid geschaffen, das in vitro und besonders in vivo außerordentlich hohe Stabilität von > 50% nach 60 min aufweist und damit wegweisende Eigenschaften für die Entwicklung neuer stabiler Radiopeptide für die molekulare Bildgebung aufzeigt. Da Phosphopeptiden aufgrund ihrer negativgeladenen Phosphatfunktionalität ein intrazellulärer Zugang verwehrt bleibt, wie auch in dieser Arbeit an den Tumorzelllinien HT-29 und FaDu nachgewiesen wurde, steht die Realisierung einer verbesserten intrazellulären Internalisierung von Phosphopeptiden im Blickfeld des zweiten Teils der Promotion. Der Versuch einer gezielten Zellaufnahme über rezeptorinternalisierende Peptide wurde mit dem Neuropeptidhormon Neurotensin(8-13) (NT(8-13)), welches über einen G-Protein-gekoppelten Mechanismus in die Zelle gelangt, beschritten. Jedoch zeigte ein Triazol-verbrücktes Konjugat 8 aus NT(8-13) als molekularer Transporter und dem Phosphopeptid MQSpTPL 2, welches auf Basis der Azid-Alkin-Click-Chemie synthetisiert wurde, anhand seiner niedrigen Bindungsaffinität (IC50 = 8,33 µM) kein Potential zu einer erfolgreichen Zellinternalisierung des Phosphopeptides. Vermittler eines rezeptorunabhängigen molekularen Zelltransportes stellen zellpenetrierende Peptide (CPP) dar. Versuche mit den derzeit kürzesten CPPs, den zellpenetrierenden Pentapeptiden (CPP5) oder auch Bax-Inhibitoren genannt, waren nicht erfolgreich. Zwei weitere, in dieser Arbeit verwendete, potente CPPs sind sC18, abgeleitet aus dem antimikrobiellen Peptid Cathelicidin, sowie hCT(18-32)-k7, einem verzweigten Calcitonin-Derivat. Mit den Phosphopeptid-CPP-konjugierten Verbindungen MQSpTPL-sC18 2-CPP1 und MQSpTPL-hCT(18-32)-k7 2-CPP2 wurden nicht-toxische Konstrukte geschaffen, die eine definierte Aufnahme in HeLa, MCF-7 und HT-29 Zellen aufweisen, wie nach Markierung mit dem Fluoreszenzfarbstoff 5(6)-Carboxfluorescein (CF) mittels optischer Bildgebung nachgewiesen werden konnte. Die Integration und Anwendung der Mikrofluidik-Technik im Rahmen der Darstellung der N-terminal 18F-fluorbenzoylierten Phosphopeptid-CPP-Konjugate [18F]FBz-MQSpTPL-sC18 [18F]2-CPP3 und [18F]FBz-MQSpTPL-hCT(18-32)-k7 [18F]2-CPP4 weist im Vergleich zur konventionellen Radiomarkierung entscheidende Vorteile auf. In Anwesenheit der für die [18F]SFB-Markierung reaktiven ε-NH2-Gruppen in den CPP-Fragmenten zeichnet sich im Rahmen der mikrofluiden Markierung entscheidende Selektivität für den N-Terminus der Peptide ab. Die radiochemischen Markierungsausbeuten betragen 21% für [18F]2-CPP3 und 26% für [18F]2-CPP4, im Vergleich zu 2-4% für [18F]2-CPP3 und [18F]2-CPP4 bei klassischer Markierung. In Zellaufnahmestudien wurde ebenfalls eine Internalisierung der 18F-markierten Konjugate in FaDu, HT-29 und MCF-7 Zellen bestätigt, die in allen drei Zelllinien vergleichbar ist und um 40% ID/mg Protein liegt. Wie auch das 18F-markierte Hexaphosphopeptid selbst in Wistar-Unilever-Ratten, zeigten die 18F-markierten Phosphopeptid-CPP-Konjugate in Kleintier-PET-Untersuchungen in Balb/C-Mäusen (Normaltiere) die für ein radiomarkiertes Peptid typische Bioverteilung. Hierbei ist eine renale Exkretion eingeschlossen. Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, erstmals 18F-markierte Phosphopeptide mit zellpenetrierenden Eigenschaften für die molekulare Bildgebung zu entwickeln. Diese neuen zellpenetrierenden Phosphopeptide stehen für die Untersuchung intrazellulärer Prozesse, die auf Phosphorylierungs-/Dephosphorylierungsprozessen basieren, zur Verfügung.

La phosphorylation des protéines constitue l’une des plus importantes modifications post-traductionnelles (PTMs) et intervient dans de multiples processus physiologiques tels, la croissance, la différenciation cellulaire, l’apoptose, etc. En dépit de son importance, l’analyse des phosphoprotéines demeure une tâche difficile en raison de leur nature dynamique (car la phosphorylation des protéines est un processus réversible) et de leur faible abondance relative. En effet, la détermination des sites de phosphorylation est souvent difficile car les phosphopeptides sont souvent difficiles à détecter par des méthodes d’analyse chromatographique classique et par spectrométrie de masse (MS). De récentes études ont démontré que les nombreuses méthodes d’enrichissement de phosphopeptides existantes ne sont pas complètes, et que le nombre total de phosphopeptides détectés ne chevauchent pas complètement ces méthodes. C’est pour cela qu’il existe une nécessité de combler les lacunes des méthodes d’enrichissement existantes afin d’avoir des analyses phosphoprotéomiques plus complètes. Dans cette étude, nous avons utilisé les liquides ioniques (LI), plus particulièrement les sels d’imidazolium, comme une technique d’enrichissement alternative, dans le but de favoriser une extraction sélective de phosphopeptides présents en solution. Les sels d’imidazolium ont donc été utilisés en raison de leurs propriétés physico-chimiques "facilement" ajustables selon la nature des substituants sur le noyau imidazolium et la nature de l’anion. Les sels de monoimidazolium et de bis-imidazolium possédant respectivement des chaînes linéaires à 4, 12 et 16 atomes de carbone et ayant différents anions ont été synthétisés et utilisés pour effectuer des extractions liquide-liquide et solide-liquide des phosphopeptides en solution. Dans un premier temps, des extractions liquide-liquide ont été réalisées en utilisant un liquide ionique (LI) ayant une chaine linéaire de 4 atomes de carbone. Ces extractions réalisées avec le bis(trifluoromethanesulfonyl) amide de 3-butyl-1-methylimidazolium (BMIM-NTf2) et l’hexafluorophosphate de 3-butyl-1-methylimidazolium (BMIM-PF6) n’ont pas montré une extraction notable du PPS comparativement au PN. Dans un deuxième temps, des extractions solide-liquide ont été réalisées en fonctionnalisant des particules solides avec des sels d’imidazolium possédant des chaines linéaires de 12 ou 16 atomes de carbone. Ces extractions ont été faites en utilisant un phosphopentapeptide Ac-Ile-pTyr-Gly-Glu-Phe-NH2 (PPS) en présence de 2 analogues acides non-phosphorylés. Il a été démontré que les sels d’imidazolium à chaine C12 étaient meilleurs pour extraire le PPS que les deux autres peptides PN (Ac-Ile-Tyr-Gly-Glu-Phe-NH2) et PE (Ac-Glu-Tyr-Gly-Glu-Phe-NH2) L’électrophorèse capillaire (CE) et la chromatographie liquide à haute performance couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS) ont été utilisées pour quantifier le mélange des trois peptides avant et après extraction ; dans le but de mesurer la sélectivité et l’efficacité d’extraction de ces peptides par rapport à la composition chimique du liquide ionique utilisé. / Protein phosphorylation is one of the most important post-translational modifications because it is involved in multiple physiological processes such as growth, differentiation, apoptosis, etc. Despite its importance, the analysis of phosphoproteins remains a difficult task due to their dynamic nature (phosphorylation of proteins is a reversible process) and their low abundance. Indeed, the determination of phosphorylation sites is difficult because phosphopeptides are often difficult to detect by conventional chromatographic analysis and by mass spectrometric (MS) methods. Recent studies have shown that the existing methods of enrichment of phosphopeptides are not complete, and the total number of phosphopeptides detected does not overlap completely with those detected by these methods. The gaps in existing enrichment methods need to be filled in order to have more complete phosphoproteomic analyses. In the current study, ionic liquids (IL), specifically imidazolium salts, have been used in an alternative enrichment technique with potential for selective extraction of phosphopeptides from solution. Imidazolium salts were chosen because their physicochemical properties are readily adjustable depending on the nature of the substituent attached to the imidazolium core and the counter-anion. Monoimidazolium and bis-imidazolium salts with linear chains having respectively 4, 12, and 16 carbon atoms and with different anions were synthesized and used to carry out liquid-liquid and solid-liquid extractions of a phosphorylated peptide from a solution. At first, liquid-liquid extractions were carried out using an ionic liquid (IL) with a linear chain of 4 carbon atoms. These extractions performed with bis (trifluoromethanesulfonyl) amide 3-butyl-1-methylimidazolium (BMIM-NTf2) and hexafluorophosphate 3-butyl-1-methylimidazolium (BMIM-PF6) did not show a considerable extraction of PPS comparatively to the PN. Secondly, solid-liquid extractions were done by first functionalizing solid-phase particles with the imidazolium salts. The extractions were carried out using the phosphopentapeptide Ac-pTyr-Ile-Gly-Glu-Phe-NH2 (PPS) and its acidic non-phosphorylated analogues. It has been shown that the C12 chain imidazolium salts were better to extract PPS than the other two peptides PN (Ac-Ile-Tyr-Gly-Glu-Phe-NH2) and PE (Ac-Glu-Tyr-Gly-Glu-Phe-NH2). The extraction efficiency of these peptides was estimated by capillary electrophoresis (CE) and high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS).