Open Access

Sascha Peter

• Die Entwicklung künstlicher Ribonucleasen bietet das Potential, Werkzeuge für die Biotechnologie und langfristig neuartige Pharmaka bereitzustellen. 2-Aminobenzimidazole haben sich als metallfreie Katalysatoren zur unspezifischen Spaltung von Ribonucleinsäuren bewährt. In der vorliegenden Arbeit sollte das Konzept von künstlichen Ribonucleasen auf Basis dieser Molekülklasse auf seine Tragfähigkeit gerprüft werden. Außerdem sollten weitere mechanistische Erkenntnisse über die Katalyse der RNA-Hydrolyse durch 2-Aminobenzimidazole gewonnen werden. Hierzu wurden kupplungsfähige 2-Aminobenzimidazol-Derivate hergestellt und anschließend an RNA-Liganden gekuppelt. Diese Konjugate wurden auf ihre Spaltaktivität gegenüber RNA bei physiologischen Bedingungen sowie auf ihre Substrat- und Ortsspezifität getestet. Zunächst wurden Tripeptidkonjugate synthetisiert und untersucht. Hierbei konnte eine gegenüber den unkonjugierten Spezies erhöhte Affinität der Konjugate zum Substrat festgestellt werden. Auch wurde gezeigt, dass 2-Aminobenzimidazole, die in wässriger Lösung zur Aggregation neigen, auch als Einzelmoleküle in der Lage sind, die RNA-Hydrolyse zu katalysieren. Die Substrat- und Ortsspezifität der Tripeptidkonjugate ließ jedoch zu wünschen übrig. Durch die Konjugation von 2-Aminobenzimidazol-Derivaten an Antisense-DNA gelang schließlich die sequenz- und ortsspezifische Affinitätsspaltung von RNA mit beachtlicher Aktivität. Damit war die Tragfähigkeit des Konzepts bewiesen. Ferner konnten durch die weitere Untersuchung der Konjugate starke Indizien gewonnen werden, die das Modell, auf dem die Auswahl der 2-Aminobenzimidazole als katalytische Einheit beruht, stützen.
• The development of artificial Ribonucleases has the potential to provide valuable tools for Biotechnology and, on the long term, a new class of drugs. 2-aminobenzimidazoles have proven to be powerful metal-free catalysts for the unspecific hydrolysis of RNA. The aim of this thesis was to test the concept of artificial ribonucleases based on this class of molecules. Besides, deeper insights in the mechanism of RNA-hydrolysis through 2-Aminobenzimidazoles should be obtained. In order to achieve this, functionalized 2-aminobenzimidazole derivatives were synthesized and coupled to RNA-ligands. These conjugates were tested on their cleavage activity towards RNA at physiological conditions as well as on substrate and site specifity. At first, tripeptide-conjugates were synthesized and examined. They showed an increased affinity towards the Substrates in comparison to the unconjugated species. Furthermore, it could be shown that 2-Aminobenzimidazole derivatives, that tend to aggregate under aqueous conditions, are capable of catalyzing RNA hydrolisis as single molecules. Substrate- and site-specifity of the Tripeptide-conjugates was very poor, though. By conjugating 2-aminobenzimidazole moieties to antisense-DNA, sequence- and site-selective affinity cleavage with a remarkable activity could be observed eventually. Thus, the proof of principle for the concept had been achieved. Further examination of the conjugates provided strong evidence for the accuracy of the model by which 2-aminobenzimidazol derivatives have been designed as catalysts for RNA-hydrolysis.