dc.contributor.author
Szymanowitz, Kathrin
dc.date.accessioned
2018-06-07T22:11:26Z
dc.date.available
2012-12-14T08:26:42.012Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/8976
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-13175
dc.description.abstract
Das Ziel dieser Arbeit war die Synthese hormonell aktiver und fluoreszierender
2,2'-Bisbenzimidazole (BBIs) zwecks Untersuchungen zur Visualisierung des
Estrogenrezeptors (ER) in humanen Tumorzellen. Aufbauend auf den im
Arbeitskreis um Prof. Gust vorliegenden Erkenntnissen zur Darstellung inhärent
fluoreszierender ER-Liganden wurden Synthesen und spektroskopische sowie
pharmakologische Untersuchungen von BBIs durchgeführt. Die
Strukturmodifikationen erfolgten durch N-Alkylierung oder N-Arylierung, durch
N,N'-Verbrückung oder Variationen der 2,2'-Überbrückung der beiden
Benzimidazolringe. Aufgrund der Stellung der beiden phenolischen
Hydroxygruppen ergaben sich Konstitutionsisomere, die entweder direkt
synthetisiert oder durch Auftrennung von Isomerengemischen isoliert werden
konnten. Als Voraussetzung für in vitro Untersuchungen sollten die
synthetisierten BBIs gute Fluoreszenzeigenschaften wie hohe
Fluoreszenzintensitäten und Emissionsmaxima > 400 nm zeigen, um sich in
Zellaufnahmen vom Hintergund der Zellen abzuheben. Die Stellung der beiden
phenolischen Hydroxygruppen spielt eine wesentliche Rolle: So konnte dargelegt
werden, dass die BBIs mit Hydroxygruppen in 6,6'-Stellung (z. B.
1,1'-Diethyl-[2,2'-bi-1Hbenzimidazol]-6,6'-diol 61: 10-4 M in PBS: lEm = 398
nm, Irel = 1732) im Vergleich zu den BBIs mit Hydroxygruppen in 5,5'-Stellung
(z. B. 1,1'-Diethyl-[2,2'-bi-1H-benzimidazol]-5,5'-diol 56: 10-4 M in PBS: lEm
= 424 nm, Irel = 129) über höhere Fluoreszenzintensitäten verfügen, aber
Bandenverschiebungen der Emissionsmaxima zu kleineren Wellenlängen aufweisen.
Des Weiteren sollten die Verbindungen keine wachstumshemmenden Eigenschaften
haben, damit ihre hormonellen Effekte in zellbasierten Assays untersucht
werden können. Im Kristallviolettassay wurde in Konzentrationen bis 20 μM für
die Verbindungen 54-77 und 80-83 keine nennenswerte Wachstumshemmung an der
MCF-7-, MDA-MB-231- und U2OSZelllinie gefunden. Im kompetitiven Bindungsassay
wiesen die Verbindungen (54-83) keine ausreichende Bindung an ERa/b auf. In
Transaktivierungsassays hingegen zeigte sich teilweise eine signifikante
estrogene Wirkung, die auf Interaktionen mit dem ERa schließen lässt (z. B.
1,1'-Diethyl-[2,2'-bi-1H-benzimidazol]-5,5'/5,6'/6,6'-diol 66: EC50 = 2,7×10-7
M, relative Aktivierung = 100±3 %). Dass generell eine Interaktion der BBIs
mit dem ERa möglich ist, konnte in Molecular-Modelling-Untersuchungen gezeigt
werden. Mittels Epifluoreszenzmikroskopie konnte für ausgewählte Verbindungen
(61 und 75) lediglich eine Lokalisation im Zytoplasma der Zellen ausgemacht
werden. Für die Ermittlung der Konzentration und Verteilung des ER in
Brustkarzinomzellen bei der klinischen Diagnose sind die Substanzen demnach
nicht geeignet. Ein interessanter Ansatz für die Weiterentwicklung der
Substanzen ist deren Einfluss auf den zellulären ERa-Gehalt. Sie sind in der
Lage, diesen deutlich zu verringern (Verbindungen 55-57 und 60-62 wurden
getestet). Ferner zeigen die Verbindungen mit einer Methoxygruppe in
o-Stellung zur phenolischen Hydroxygruppe eine wachstumshemmende Wirkung an
den hormonabhängigen MCF-7-Zellen (Verbindung 78: IC50 = 6,2 μM, Verbindung
79: IC50 = 8,1 μM). Dieser antiproliferative Effekt kann ebenfalls ein
interessanter Ansatz für weitere Untersuchungen dieser Substanzen sein.
de
dc.description.abstract
The aim of this work was the synthesis of hormonally active and fluorescent
2,2'-bisbenzimidazoles (BBIs) for visualisation of the estrogen receptor (ER)
in human tumor cells. Based on former results of Prof. Gust's working group
about the synthesis of inherently fluorescent ER-ligands BBIs were synthesised
and pharmacologically as well as spectroscopically analysed. Structural
modifications included N-alkylation or N-arylation, N,N'-bridging or varying
the 2,2'-bridging of the two benzimidazole rings. Constitutional isomers
resulting because of the position of the two hydroxyl groups were either
directly synthesised or isolated from mixtures. As prerequisite for in vitro
testing, the synthesised BBIs should have good fluorescence properties e. g.
high fluorescence intensities and emission maxima > 400 nm in order to be
visualised during cell recording. For these purpose the position of the two
phenolic hydroxyl groups plays an important role: it could be demonstrated
that the BBIs with hydroxyl groups in 6,6'-position (e. g. 1,1'-diethyl-[2,2
'-bi-1H-benzimidazole]-6,6'-diole 61: 10-4 M in PBS: lEm = 398 nm, Irel =
1732) compared to BBIs with hydroxyl groups in 5,5'-position (e. g.
1,1'-diethyl-[2,2'-bi-1H-benzimidazole]-5,5'-diole 56: 10-4 M in PBS: lEm =
424 nm, Irel = 129) witness higher fluorescence intensities but exhibit band
shifts of emission maxima to shorter wavelengths. Furthermore the growth-
inhibiting properties of the compounds should be low, so that their hormonal
effects can be studied in cell-based assays. Concentrations up to 20 μM were
tested in the crystal-violet assay on MCF-7-, MDA-MB-231- und U2OS-cell-line
but no significant growth inhibition were detected for compounds 54-77 and
80-83. In the competitive binding assay the compounds (54-83) exhibit no
sufficient affinity to ERa/b. However, in transactivation assays they showed
significant estrogenic effects that suggest possible interactions with ERa (e.
g. 1,1'-diethyl-[2,2'-bi-1H-benzimidazole]-5,5'/5,6'/6,6'-diole 66: EC50 =
2,7×10-7 M, relative activation = 100±3 %). The possibility of the BBIs to
bind to ERa was further confirmed in molecular-modelling-studies.
Epifluorescence microscopy showed for selected compounds (61 and 75) only a
localisation in the cytoplasm. Therefore the investigated substances are not
suitable to determine in an active way the concentration and distribution of
ER in breast carcinoma cells for clinical diagnostics. An interesting aspect
for further investigations is the property of some of the synthesised BBIs to
down-regulate ERa (compounds 55-57 and 60-62 have been tested). Furthermore,
the compounds with a methoxy group in o-position to the phenolic hydroxyl
group showed a growth inhibiting effect on the hormone-dependent MCF-7-cells
(compound 78: IC50 = 6,2 μM, compound 79: IC50 = 8,1 μM). This
antiproliferative effect may also be of great interest for further
investigations.
en
dc.format.extent
[10], 207 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
2,2'-bisbenzimidazoles
dc.subject
estrogen receptor
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie
dc.title
Fluoreszierende 2,2'-Bisbenzimidazolderivate
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Ronald Gust
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Gerhard Wolber
dc.date.accepted
2012-12-06
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000040335-6
dc.title.subtitle
Synthese, pharmakologische Testung und Untersuchungen zur Visualisierung des
Estrogenrezeptors in humanen Tumorzellen
dc.title.translated
Fluorescent 2,2'-bisbenzimidazoles
en
dc.title.translatedsubtitle
synthesis, pharmacological investigations and investigations of visualising
the estrogen receptors in human cancer cells
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000040335
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000012667
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access