Anion recognition in water with cyclic peptides

• Applicant: Professor Dr. Stefan Kubik
• Subject Area: Organic Molecular Chemistry - Synthesis and Characterisation
• Term: from 2002 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5373291

Im Rahmen des geplanten Forschungsvorhabens sollen cyclische Peptide synthetisiert werden, welche die antibakterielle Wirkung von Vancomycin imitieren. Darüber hinaus ist die Entwicklung von Anionenrezeptoren für Sensoren oder ionenselektive Elektroden geplant. Grundlage dieser Untersuchungen ist ein cyclisches Hexapeptid aus L-Prolin und 6-Aminopicolinsäureuntereinheiten. Dieses kürzlich von uns erstmals beschriebene Peptid bindet eine Reihe verschiedener Anionen in wässriger Lösung, wobei wir bisher insbesondere die Komplexierung von Halogeniden und Sulfat untersucht haben. Wir konnten zeigen, dass diese Ionen in Form von 2:1 Komplexen gebunden werden, in denen für die Komplexierung eines Anions zwei Cyclopeptide notwendig sind. Da die Zusammensetzung dieser Komplexe stark vom Verhältnis Cyclopeptid/Anion in Lösung abhängt - bei einem Überschuss von Substrat liegen z.B. überwiegend 1:1 Komplexe vor, während 2:1 Komplexe bei einem Überschuss von Cyclopeptid gebildet werden - ist dieses Peptid für mögliche Anwendungen nicht gut geeignet. Kürzlich konnten wir jedoch Derivate dieser Verbindung herstellen, die mit Anionen definierte 1:1 Komplexe bilden. In dem beantragten Projekt wollen wir die Anionenaffinität und -selektivität dieser neuen Peptide durch weitergehende strukturelle Modifikationen gezielt optimieren. Dabei soll insbesondere die Bindung biologisch relevanter Anionen wie z.B. Phosphat bzw. Phosphatester (z.B. von Zuckern) aber auch die von Carboxylatderivaten (z.B. von Aminosäuren oder Peptiden) studiert werden. Bei ausreichender Rezeptorselektivität können die erhaltenen Produkte in ionenselektiven Elektroden Verwendung finden. Rezeptoren, bei denen die Substratbindung mit der Aussendung eines Signals, z.B. dem Farbwechsel der Lösung verbunden ist, kann man als Sensoren einsetzen. Zuletzt können Peptide, die z.B. an die Carboxylatgruppen biologisch wichtiger Peptidsequenzen binden, in biochemische Vorgänge eingreifen. So sollten Peptide, welche die Tripeptidsequenz L-Lys-D-Ala-D-Ala erkennen, ähnliche antibakterielle Wirkung besitzen wie das natürliche Glycopeptid Vancomycin. Für eine möglichst effiziente Optimierung der verwendeten Rezeptorstrukturen sind auch Untersuchungen im Bereich der Dynamischen Kombinatorischen Chemie geplant.

• DFG Programme: Research Grants