600 MHz NMR-Spektrometer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Allgemein: Das NMR-Spektrometer wurde und wird eingesetzt zur Strukturaufklärung von Reaktionsprodukten chemischer Synthesen, zur Verlaufskontrolle chemischer Reaktionen (Zwischen-, End- und Nebenprodukte) und zur Durchführung von Reinheitsprüfungen. Es werden entkoppelte sowie gekoppelte Spektren gemessen, einschl. seltenerer Kerne wie z. B. 11Bor und 19F. Standard-Messungen umfassen 1H- und 13C- Spektren. Weitere Einsatzgebiete sind die Strukturaufklärung von Naturstoffen, die Charakterisierung synthetischer Peptide, und STD-NMR-Protein-Bindungsexperimente. Darüber hinaus wird das Gerät in der studentischen Lehre zur NMR-Charakterisierung von aktuellen Arznei- und Wirkstoff-Molekülen eingesetzt. In den ersten 3 Jahren wurden Spektren von über 200 Arzneistoff-Molekülen gemessen, welche in der Lehre eingesetzt wurden/werden. Im folgenden finden sich konkretere Angaben zu den Forschungsprojekten der Hauptnutzer, für die das NMR-Spektrometer essentiell ist. Christa Müller, Pharmazeutische Chemie I: Die Arbeitsgruppe ist medizinisch-chemisch ausgerichtet. Ein Schwerpunkt ist die Synthese selektiver Agonisten und Antagonisten für Purin-Rezeptoren und verwandte Orphan-Rezeptoren, sowie Inhibitoren für Ectonucleotidasen. Die Zielmoleküle dienen als pharmakologische Werkzeuge oder werden zu Arzneistoff- Kandidaten weiterentwickelt. Zur Qualitätssicherung unserer Substanzbibliothek mit ca. 30.000 Verbindungen (Synthetika und Naturstoffe) sind NMR-Untersuchungen u.a. vor der Registrierung neuer Verbindungen erforderlich. NMR-Techniken sind essentiell zur strukturellen Absicherung der Syntheseprodukte und zur Strukturaufklärung der teilweise komplexen Verbindungen. Das NMR-Gerät ermöglichte empfindliche Messungen kleiner Mengen durch den Prodigy-Probenkopf und die hohe Feldstärke, sowie die Durchführung zeitaufwändiger NMR-Experimente (z.B. Tripelresonanz-Experimente). Michael Gütschow, Pharmazeutische Chemie I: Im Mittelpunkt der Forschungsaktivitäten des Arbeitskreises von M. Gütschow steht der Entwurf, die Synthese und biochemische Charaktersierung von niedermolekularen Inhibitoren für Cystein- und Serin- Proteasen als Targets für potentielle Arzneistoffe und pharmakologische Werkzeugmoleküle. Die Verbindungen, die wir entwickeln, werden generell durch eine umfangreiche NMR-Analytik strukturell abgesichert. Überdies werden komplexere Strukturen mit 3D-NMR-Techniken analytisch aufgeklärt. NMR- Techniken werden außerdem erfolgreich eingesetzt, um konformativ eingeschränkte Verbindungen zu untersuchen. Für die in den letzten Jahren durchgeführten Forschungsarbeiten und für die in der Zukunft geplanten Arbeiten zu biologisch aktiven Peptid-Derivaten und heterocyclischen Verbindungen ist das NMR-Gerät essentiell. Matthias Scholz, Pharmazeutische Chemie I: Messung von 1H-, 13C- und 1H-gekoppelter und 1H-entkoppelter 11Bor-NMR Spektren von Carbaboranylverbindungen zum Einsatz als Liganden und Forschungswerkzeuge für G Protein gekoppelte Rezeptoren. Michael Wiese, Pharmazeutische Chemie II: Mittels STD-NMR wurde versucht, die Bindung von Liganden an membranständige Transportproteine (ABC Transporter) zu bestimmen. Des Weiteren wurden die Strukturen von Synthesprodukten bestimmt. Anya Kalayda und Ulrich Jaehde, Klinische Pharmazie: Im Rahmen eines von der DFG finanzierten Projektes wurde nach intrazellulären Bindungspartnern von Cisplatin, einem breit eingesetzten Chemotherapeutikum, geforscht. Cisplatins antineoplastische Wirkung kommt durch seine Interaktion mit der DNA zustande, allerdings binden nur ca. 5% des intrazellulären Platins an die DNA. Das Ziel des Projektes war es, die Reaktionspartner von Cisplatin innerhalb der Zelle zu identifizieren. Um die Suche zu erleichtern wurde ein fluoreszierendes Analogon von Cisplatin (CFDA-Pt) eingesetzt. Das NMR-Gerät wurde zur Charakterisierung von CFDA-Pt und allen Zwischenprodukten dessen Synthese genutzt. Mit Hilfe von CFDA-Pt wurden Proteindisulfidisomerasen als Target von Cisplatin im Zytoplasma der Ovarialkarzinomzellen identifiziert. Durch die Koinkubation mit einem Inhibitor von Proteindisulfidisomerase 1 (PDIA1) PACMA31 konnte Cisplatinresistenz in Ovarialkarzinomzellen zum Teil überwunden werden. Des Weiteren wurde im Rahmen des Projektes ein fluoreszierendes Analogon von Oxaliplatin (CFDA-oxPt) entwickelt und neu synthetisiert. Das NMR-Gerät wurde zur Charakterisierung von CFDA-oxPt und allen Zwischenprodukten der Synthese eingesetzt. Gabriele König, Institut für Pharmazeutische Biologie: Das Gerät wird zur Aufklärung der chemischen Strukturen von Naturstoffen genutzt, die aus Bakterien, Pilzen und Pflanzen isoliert werden. Hierzu zählt sowohl die Identifizierung neuer Naturstoffe als auch die Dereplikation bereits bekannter Sekundärmetabolite. Das Gerät wird insbesondere für die Untersuchung von Minorkomponenten als auch von Naturstoffen mit größerem Molekulargewicht (> 1000 Da) genutzt. So konnten z.B. aus der Pflanze Ardisia crenata verschiedene cyclische Depsipetide identifiziert werden, die als selektive Gαq-Protein Inhibitoren wirken. Ein weiteres Forschungsfeld ist die Aufklärung der Biosynthesewege der Naturstoffe. Hierzu werden u.a. Fütterungsstudien mit markierten Prekursoren durchgeführt. So konnte u.a. eine Hypothese der Biosynthese von Polyketiden aus marinen Pilzen aufgestellt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Limiting the number of potential binding modes by introducing symmetry into ligands: structure-based design of inhibitors for trypsin-like serine proteases. Chem. Eur. J., 2016, 22, 610-625
N. Furtmann, D. Häußler, T. Scheidt, M. Stirnberg, T. Steinmetzer, J. Bajorath, M. Gütschow
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/chem.201503534) - 8-Benzamidochromen-4-one-2- carboxylic acids: potent and selective agonists for the orphan G protein-coupled receptor GPR35. J. Med. Chem. 2013, 56, 5182−5197
M. Funke, D. Thimm, A.C. Schiedel, C.E. Müller
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/jm400587g) - α,β→β,γ double bond migration in corallopyronin A. Chem. Sci. 2013, 4, 4175-4180
F. Lohr, I. Jenniches, M. Fritzler, M.J. Meehan, M. Sylvester, A. Schmitz, M. Gütschow, P.C. Dorrestein, G.M. König. T.F. Schäberle
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/C3SC51854J) - Design, characterization and cellular uptake studies of fluorescence-labeled prototypic cathepsin inhibitors. Org. Biomol. Chem. 2015, 13, 10310-10323
F. Kohl, J. Schmitz, N. Furtmann, A.C. Schulz- Fincke, M.D. Mertens, J. Küppers, M. Benkhoff, E. Tobiasch, U. Bartz, J. Bajorath, M. Stirnberg, M. Gütschow
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c5ob01613d) - HM30181 Derivatives as novel potent and selective inhibitors of the breast cancer resistance protein (BCRP/ABCG2). J. Med.Chem., 2015, 58, 3910-3921
S.C. Koehler, M. Wiese
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5b00188) - Phenalenones: insight into the biosynthesis of polyketides from the marine alga-derived fungus Coniothyrium cereale. Org. Biomol. Chem. 2015, 13, 8071-8079
M. Nazir, F. El Maddah, S. Kehraus, E. Egereva, J. Piel, A..O. Brachmann, G.M. König
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c5ob00844a) - α,β-Methylene-ADP (AOPCP) derivatives and analogues: development of potent and selective ecto-5’-nucleotidase (CD73) inhibitors. J. Med. Chem. 2015, 58, 6248-6263
S. Bhattarai, M.Freundlieb, J. Pippel, A. Meyer, A. Abdelrahman, A. Fiene, S.-Y. Lee, H. Zimmermann, G.G. Yegutkin, N. Sträter, A. El-Tayeb, C.E. Müller
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5b00802) - B-Cyanodicarbacloso-dodecaboranes: facile synthesis and spectroscopic features. Inorg. Chem. Comm. 2016, 55, 8274-8276
L.M. Wingen, M.S. Scholz
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.6b01667) - In situ generation and trapping of thioimidates: an intermolecular tandem reaction to 4-acylimino- 4H-3,1-benzothiazines. RSC Adv. 2016, 6, 15430-15440
C. Steinebach, A.C. Schulz-Fincke, G. Schnakenburg, M. Gütschow
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/C6RA00196C) - Insights into the biosynthetic origin of 3‑(3-furyl)alanine in Stachylidium sp. 293 K04 tetrapeptides. J. Nat. Prod. 2016, 79, 2838-2845
F. El Maddah, S. Kehraus, M. Nazir, C. Almeida, G.M. König
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c5ob00844a)
