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Ein bekanntes Beispiel für regulatorische RNA-Protein-Wechselwirkung stellt der Komplex der TAR-RNA von HIV-1 und dem viralen Protein Tat dar. Dieser Komplex ist wichtig für die effiziente Transkription des viralen Genoms. Essentiell für die Erkennung der Stem-Loop Struktur ist die Wechselwirkung des Tat-Proteins mit dem aus drei Nukleotiden bestehenden Bulge der TAR-RNA. Das Wissen über die Prinzipien der Erkennung von Tat zu TAR-RNA sollte es möglich machen, spezifische Liganden zu designen, die als antivirale Tat Antagonisten angreifen können. Das Ziel dieser Arbeit war die Synthese von RNA Liganden für die Festphasenpeptidsynthese (FPPS) basierend auf heteroaromatischen Bausteinen. Als Strategie wurde gewählt, die heteroaromatischen Reste über Amid-Bindungen an ein Fmoc geschütztes (2-Aminoethyl)glycin-Rückgrat einzufügen. Die peptidomimetischen Bausteine X konnten in der FPPS zur Synthese von Tripeptiden mit der allgemeinen Struktur Arg-X-Arg und Modifikationen mit Lysin eingesetzt werden. Die Bindungsaffinitäten der Tripeptide und kleinen Moleküle zur TAR-RNA von HIV-1 wurden über einen fluoreszenzbasierten Assay bestimmt. Der Assay verwendet ein doppelt endmarkiertes Tat-Peptid mit Fluorescein und Rhodamin als Farbstoff. Durch Verdrängung des Tat-Peptides durch einen konkurrierenden Liganden kommt es zur Konformationsänderung des Peptides, die zur Löschung der Lichtemmission führt. Dabei zeigen die Tripeptide H2N-(D)Arg-Lactam-(D)Arg-CONH2 (154) und H2N-(D)Arg-Amidin-(D)Arg-CONH2 (158) IC50-Werte von 2-3 mikroM, die auch durch Fluoreszenz Korrelations Spektroskopie (FCS) bestätigt wurden. In massenspektrometrischen Untersuchungen von 158 bzw. Tat-Protein mit TAR-RNA konnten bei beiden Peptiden 1:1 und 1:2-Komplexe beobachtet werden. 158 zeigt antivirale Eigenschaften (IC50 = 10-50 mikroM) in HeLa P4-Zellassays. Durch NMR-Untersuchungen und molekulardynamische Berechnungen war es möglich, eine Konformationsänderung der TAR-RNA durch eine Wechselwirkung mit Guanidinium-Gruppen festzustellen. Ein weiteres Ziel der Arbeit war daher ausgehend von den gewonnenen Daten die Untersuchung des Bindungskonzeptes von Diaminopyrazolen und Indazolen. Diaminopyrazole mit kleinen Resten und Triaminopyrazol übertreffen im protonierten Zustand den dikationischen Liganden Argininamid. In Übereinstimmung mit dem Bindungsmodell verhalten sich protonierte Aminopyrazole wie „Super-Guanidine“ hinsichtlich der TAR-RNA. Das Einfügen des Triaminopyrazols in ein Phenazin-Grundgerüst führt zu Verbindungen, die im protonierten und reduzierten Zustand zusätzliche Wasserstoffbrückenbindungen eingehen können und nicht planar, aber lipophil sind. Der Austausch von Stickstoff zu Sauerstoff im Phenazinring sollte den reduzierten Zustand stabilisieren. Die resultierende Struktur ist jedoch zersetzlich, so dass auf weitere Untersuchungen verzichtet wurde.

7 Zusammenfassung und Ausblick 7.1 Synthese des PNA-Bausteine Primäres Ziel der Diplomarbeit war die Synthese von 6-Aminochinolin-2(1H)-on (3) und dessen Kupplung über die Carbonsäure (4) mit dem PNA-Grundgerüst (6). ... Das Chinolin (3) wurde durch eine dreistufige Synthese aus para-Phenylendiamin (2) erhalten und als Pikrat gefällt. Über eine Ionenaustauschsäule wurde das Hydrochlorid des Chinolins (3b) gewonnen. Durch Charakterisierung des RNA-Liganden mittels FRET konnte ein IC50-Wert des Chinolin Hydrochlorids (3b) von 46 μmol ermittelt werden. Das kupplungsfähige Essigsäurederivat (4) wurde über den tert-Butylesters (87) des Chinolins (3) gewonnen. ... Die literaturbekannte zweistufige Synthese des PNA-Rückgrats (5) geht vom Ethylendiamin ... 7.2 Synthese des PNA-Monomers Das Ziel die Synthese des PNA-Monomers (6), konnte durch Kupplung des Essigsäurederivats (4) und des PNA-Rückgrats (5) mittels DIC/HOBt erreicht werden. ... Das PNA-Monomer sollte in weiterführenden Arbeiten durch kombinatorische Chemie in ein Tripeptid eingebaut werden. Dazu wäre es jedoch notwendig, die tert-Butyl-Schutzgruppe durch Säurezugabe abzuspalten, um die Carbonsäure (88) zu erhalten, die als PNA-Monomer in ein Tripeptid eingebaut werden kann. Es wurde jedoch eine Zersetzung des PNA-Monomers in das Hydrochlorid des Chinolins (3b) und zwei Fragmenten des Fmoc-geschützten Grundgerüsts nachgewiesen. 7.3 Alternative Methoden ... Auf einem anderen Weg konnte das Anhydrid (8) aus Ethylendiamin (9) in vier Syntheseschritten dargestellt werden, das mit dem Chinolin (3) gekuppelt werden konnte. Die resultierende Carbonsäure (10) wurde durch weiterführende Arbeiten in ein Tripeptid eingebaut. Nach der Abspaltung vom Harz und der Entschützung des Tripeptids fand eine intramolekulare Cyclisierung statt, wobei das Chinolin (3) als Abgangsgruppe nachgewiesen wurde. In nachfolgenden Arbeiten sollten die Eigenschaften von Iminochinolin (93) als RNA-Ligand bestimmt werden. Der Syntheseweg sollte über eine dreistufige Synthese vom Chinolin (3) ausgehend zum Iminochinolin (93) führen. Es konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass der erste Schritt, die Darstellung des Chlorochinolins (91), gelingt. 7.4 Ausblick Das erwähnte Iminochinolin (93) sollte in nachfolgenden Arbeiten ebenfalls auf seine Eigenschaft als RNA-Ligand untersucht werden. Die PNA-Monomere ließen sich nur mit geringen Ausbeuten kuppeln. In der Literatur zur Darstellung von PNA-Monomeren werden unterschiedliche Kupplungsreagenzien, wie EDC/HOBt, BOP/HOBt, TOTU oder PyBOP, für die PNA-Grundgerüste angegeben. Um bessere Ausbeuten zu erreichen, ist eine systematische Untersuchung der optimalen Kupplungsbedingungen vorzunehmen. Um die Zersetzung des PNA-Monomers (6) bei der Abspaltung der tert-Butylschutzgruppe zu verhindern, ist nach alternativen PNA-Rückgraden zu suchen. Methyl- oder Ethylester statt tert-Butylester wären durch Verseifung mit Natriumhydroxid in einem Wasser/Dioxan-Gemisch in das jeweilige Carboxylat zu überführen. Aufgrund der niedrigen Ausbeute des Tripeptids (4)-(D)Arg-(D)-Arg-CO-NH2 (96) soll versucht werden die Kupplungsausbeute durch Vermeidung möglicher Nebenreaktionen zu erhöhen. Eine mögliche Nebenreaktion ist die Cyclisierung der zu kuppelnden Carbonsäure (4) mit einer weiteren Carbonsäure (4), die vermieden werden kann durch die Einführung einer Boc-Schutzgruppe am sekundären Amin. Eine Kupplung mit der Boc-geschützten Carbonsäure (97) verspricht bessere Kupplungsausbeuten. ... In vorangegangenen Arbeiten[74][75] konnten das Lactam (98) mittels Heck- oder Suzuki-Reaktion nicht an das Vinylglycinderivat (99) gekuppelt werden. ... Als alternative Kupplungsmethode wird gerade in einer Doktorarbeit die „chiral pool“- Synthese mit Glutaminsäure (101) untersucht, die in die halogenierte Spezies (102) überführt werden soll. Die Kreuzkupplungsreaktion erfolgt durch eine Fe(acac)3 vermittelte Grignard-Reaktion...