dc.contributor.author
Michel, Dana
dc.date.accessioned
2018-06-08T00:59:26Z
dc.date.available
2018-04-11T06:40:31.669Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/12790
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-16988
dc.description.abstract
The prion protein (PrP), an N-glycosylated and GPI-anchored protein, is
responsible for transmissible spongiform encephalopathies. The prion
pathogenesis is associated with the conformational conversion of its cellular
form (PrPC) into the so-called scrapie form (PrPSc), an insoluble, partially
protease-resistant isoform. PrPC is a cell surface glycoprotein of 208-209
amino acids of unknown function. 1 The role of the highly heterogeneous
N-linked glycosylation is indistinct, resulting in glycosylated species with
more than 50 different glycoforms. To study the role of the PrP glypiation and
N-glycosylation, it is of high importance to have access to homogeneous
glycosylated PrP. However, with current methods it is difficult to obtain
homogeneous glycoproteins from natural sources and the synthesis of
glycopeptides and glycoproteins is a very complex task. The aim of this work
was to develop methods to provide access to homogeneous N-glycosylated- and
GPI-anchored prion protein fragments for the semi-synthesis of PrP, which
allow the evaluation of these modifications in the function, aggregation,
replication and infectious properties of the prion protein. To gain access to
a homogeneous N-glycosylated GPI-anchored prion protein a strategy using
sequential native chemical ligation of protein-, peptide- and glycopeptide
fragments was investigated. The synthesis of the required building blocks for
glycopeptide synthesis and for a ligation-desulfurization strategy was
successful, and the building blocks were used to generate the desired peptide-
and glycopeptide thioesters. The ligation of the C-terminal PrP fragment 1
(214-231) was effective using an optimized buffer system and cysteine modified
GPI-DiMan structure, but the ligation to a full GPI remains to be optimized.
Additionally, PrP fragment 2 (178-213) was obtained in non-, mono- and
diglycosylated forms using SPPS and a ligation-desulfurization strategy. The
desired thioesters were successfully used in different ligation reactions.
However these peptides showed low conversion and further improvements in
future applications are required. Thus, a protection of the thiol function of
Cys179 can be beneficial. The desired glycopeptides were generated bearing a
glucosamine residue, but the installation of a nona-saccharide using Lansbury
aspartylation was not effective. A strategy to elongate the obtained
glycopeptides enzymatically using a glycan oxazolidine remains to be
investigated.
de
dc.description.abstract
Das Prion Protein (PrP) ist ein GPI-verankertes Glykoprotein, das für
übertragbare schwammartige Hirnleiden (Transmissible Spongiforme
Enzephalopathie [TSE]) verantwortlich ist. Die Pathologie der Prionerkrankung
wird mit der konformellen Veränderung der zellulären Form (PrPC) der Prion
Proteins in die sogenannte Scrapie Form (PrPSc) des Proteins assoziiert. PrPSc
ist unlöslich und teilweise resistent gegenüber Proteasen. PrPC ist ein
Zelloberflächenglykoprotein das aus 208-209 Aminosäuren besteht und dessen
Funktion nicht bekannt ist. Mehr als 50 verschiedene Zuckerformen können am
PrP verankert sein, wobei die Rolle dieser hochgradig heterogenen
N-gekoppelten Glykosylierungen unklar ist. Um die Aufgabe dieser Kohlenhydrate
und des GPI-Ankers genau zu studieren, ist es von hoher Wichtigkeit homogene
Formen des Prion Glykoproteins zu haben. Mit heutigen Methoden ist es sehr
kompliziert homogene Glykoproteine aus natürlichen Proben zu gewinnen.
Außerdem ist die chemische Synthese von Glykopeptiden und Glykoproteinen eine
sehr komplexe Aufgabe. Die Zielsetzung dieser Arbeit war es Methoden zu
entwickeln um Zugang zu homogenen GPI-verankerten Prion Glykoproteinen zu
haben und dadurch den Einfluss der verankerten Kohlenhydrate auf die Funktion,
auf die Aggregation, auf die Verbreitung und auf die infektiösen Eigenschaften
des Prion Proteins zu untersuchen. Die Synthese homogener N-glykosylierter
GPI-verankerter Prion Proteine wurde mit Hilfe einer Strategie, die
sequenzielle native chemische Ligation von Protein-, Peptid- und
Glykopeptidthioester verwendet, untersucht. Nach erfolgreicher Darstellung der
benötigten Bausteine für die Glykopeptidsynthese und die Ligation-
Entschwefelungsstrategie wurden diese benutzt um die nötigen Peptid- und
Glykopeptidthioester zu generieren. Die Ligation des C-terminalen PrP
Fragments 1 (214-231) mit einer cysteine-modifizierten DiMan Struktur war nach
Optimierung des Puffersystems effektiv und belastbar. Diese Bedingungen
führten jedoch nicht zum gewünschten Produkt, wenn ein komplexer lipidierter
GPI genutzt wurde und weitere Optimierung ist hier von Nöten. Zusätzlich wurde
PrP Fragment 2 (178-213) in nicht-, mono- und diglykosylierten Formen mit
Hilfe einer SPPS und Ligation-Entschwefelungsstrategie dargestellt. Die
dargestellten Thioester wurden erfolgreich in verschiedenen Ligationen
verwendet. Um die geringe Umsetzung der Thioester in zukünftigen Anwendungen
zu verbessern, ist die permanente Schützung des Cysteins 179 von höchster
Bedeutung. Während der Darstellung der Glykopeptide zeigte sich die
Installierung eines Glukosamins effektiv, während ein eigens isoliertes
Nonasaccharid nicht mit Hife der Lansbury Kopplung installiert werden konnte.
Für die Zukunft erscheint hier die enzymatische Verlängerung der
synthetisierten Glykopeptide mit Hilfe eines Glykanoxazolidin geeignet.
de
dc.format.extent
184 Seiten
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie::540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
dc.title
Synthesis of homogeneous N-glycosylated- and GPI-anchored peptides for semi-
synthesis of the prion protein
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Rainer Haag
dc.contributor.furtherReferee
Dr. Daniel Varon Silva
dc.date.accepted
2017-06-19
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000106321-9
dc.title.translated
Synthese von homogenen N-glykosylierten und GPI-verankerten Peptiden für die
Semisynthese des Prion Proteins
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000106321
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000023606
dcterms.accessRights.dnb
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dcterms.accessRights.openaire
open access