dc.contributor.author
Wende, Christian
dc.date.accessioned
2018-06-07T18:37:28Z
dc.date.available
2016-05-11T12:08:03.782Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/5221
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-9420
dc.description.abstract
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Kupfer(II)- und Nickel(II)-bindendes ATCUN-
Peptid dargestellt und mit verschiedenen funktionellen Gruppen derivatisiert.
Durch die Kopplung von Fluoreszenzfarbstoffen konnte nicht nur gezeigt werden,
dass die entsprechenden Metallkomplexe effektive oxidative DNA-Spalter
darstellen, sondern vielmehr, dass sie auch als redoxsensitive Sonde fungieren
können. In den Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass die durch
Energieübertragung ausgelöste Fluoreszenzlöschung bei der Reduktion des
Kupfer(II)-Zentrums während der DNA-Spaltung teilweise wieder aufgehoben
werden kann. Die Kopplung von Ferrocen an das Peptid als redoxaktive Gruppe
sollte hingegen die Synthese einer selbstaktivierenden Nuclease ermöglichen.
Die Gelelektrophorese-Experimente zeigten jedoch, dass nur die Kombination
zweier direkt benachbarten Kupfer(II)-Zentren in einem Di(ATCUN)-Peptid einen
positiven Einfluss auf die DNA-Spaltung hat und zur Aktivierung der Komplexe
in der Abwesenheit eines Aktivierungsmittels führt. Die Einführung weiterer
Metallzentren konnte aber auch durch die Funktionalisierung des ATCUN-Peptids
mit dem Liganden 1,10-Phenanthrolin erreicht werden, dessen Kupfer(II)-Komplex
bereits einen der effektivsten bekannten Spalter darstellt. Die
synthetisierten Komplexe wurden zudem nicht nur hinsichtlich ihrer
Nucleaseaktivität untersucht, sondern auch ihr Potential als künstliche
Proteasen und Reagenzien zur Peroxidation von Lipiden zu wirken evaluiert,
wodurch dieses System ein breites biologisches Anwendungsspektrum ermöglicht.
Auf der Grundlage der Kombination von zwei Strukturmotiven wurde auch ein
Kupfer(II)-Phenanthrolinhydrazonkomplex synthetisiert, der die Eigenschaften
von Hydrazonen mit der Nucleaseaktivität von Kupfer(II)-Phenanthrolinen
vereinen sollte. Die DNA-Spaltversuche konnten zwar aufgrund der starken
strukturellen und elektronischen Veränderung des Phenanthrolingerüsts bei der
Synthese des Hydrazons nicht die Erwartungen erfüllen, jedoch könnte hier ein
Ansatzpunkt für zukünftige Experimente gelegt worden sein, der auch die
Untersuchung weiterer Anwendungsmöglichkeiten der vielseitigen Funktionen von
Hydrazonen zum Beispiel als Antioxidantien oder Antibiotika einschließt. In
einem weiteren Projekt auf Basis des 1,10-Phenanthrolins wurde untersucht,
inwiefern die Veränderung der Substituenten in den Positionen 2 und 9 des
Liganden eine generelle Auswirkung auf die DNA-Spaltung hat. Dabei wurde
überprüft, inwieweit die bereits literaturbekannten Eigenschaften des
Neocuproins, das bedingt durch die sterische Hinderung der Substituenten im
Kupfer(II)-Komplex keine Nucleaseaktivität aufweist, auch auf andere
Substituenten übertragbar ist. Dazu Die untersuchten Komplexe erreichten zwar
in keinem Fall die Effizienz des Kupfer(II)-Phenanthrolinkomplexes, aber es
konnte deutlich gezeigt werden, dass die DNA-Spaltung von der Art der
Substituenten und damit von der Komplexstruktur und -stabilität abhängig ist.
de
dc.description.abstract
A copper(II) and nickel(II) binding ATCUN peptide was synthesized and
derivatized with different functional groups. By coupling fluorescent dyes we
could show that the corresponding metal complexes exhibit not only effective
DNA cleavage activity but also that they can act as redox-sensitive probes. We
found that the fluorescence quenching caused by energy transfer can be
partially reversed by reduction of the copper(II) center during the DNA
cleavage process. Coupling ferrocene to the peptide as a redox-active group,
however, should gain access to a self-activating nuclease. However, gel
electrophoresis experiments showed that only the combination of two adjacent
copper(II) centers in Di(ATCUN) peptides has a positive influence on DNA
cleavage and results in activation of the complexes in the absence of a
reducing or oxidizing agent. The implementation of additional metal centers
could also be achieved by functionalization of the ATCUN peptide with the
ligand 1,10-phenanthroline, the copper(II) complex of which is one of the most
effective known DNA cleavers. The synthesized copper(II) and nickel(II)
complexes were examined not only in terms of their nuclease activity but also
their potential as artificial proteases and reagents for lipid peroxidation
was investigated, whereby this system is given a wide range of biological
applications. Based on the combination of two structural motifs a copper(II)
phenanthroline hydrazone complex was synthesized, which should merge the
properties of hydrazones with the nuclease activity of copper(II)
phenanthrolines. Although the DNA cleavage experiments did not meet the
expectations due to the big structural and electronic changes of the
phenanthroline scaffold we set a starting point for future investigations of
this ligand class. These should also include the study of other possible
applications of the versatile features of hydrazones, for example as an
antioxidant or antibiotic. Furthermore, in another project based on copper(II)
phenanthroline we studied the general impact of substituents in positions 2
and 9 on the DNA cleavage activity. As it is known from the corresponding
2,9-dimethyl derivative (neocuproine) that the steric hindrance of the
substituents in the copper(II) complex leads to the loss of the nuclease
activity we examined to what extent the lack of the activity is transferable
to other substituents. Therefore, further derivatives were synthesized and
characterized by CHN analysis, ESI mass spectrometry and X-ray diffraction.
Albeit the studied complexes have not achieved the efficiency of the
copper(II) phenanthroline complex we could clearly show that the DNA cleavage
depends on the nature of the substituents and thus on the complex structure
and stability.
en
dc.format.extent
XXII, 270 Seiten
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
phenanthroline
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie
dc.title
Über die biologische Aktivität von ATCUN- und Phenanthrolinkomplexen des
Kupfers und Nickels
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Nora Kulak
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Christian Müller
dc.date.accepted
2016-04-29
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000102004-2
dc.title.translated
On the biological activity of copper and nickel ATCUN and phenanthroline
complexes
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000102004
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000019182
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access