dc.contributor.author
Schäfer, Gesa
dc.date.accessioned
2018-06-07T21:06:25Z
dc.date.available
2012-10-31T14:16:03.722Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/7397
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-11596
dc.description.abstract
AKAPs are a family of approximately 50 anchoring proteins which interact via
specific domains with cAMP-dependent protein kinase A (PKA) and other
signalling molecules. The interaction of AKAPs with PKA is mediated through a
structurally conserved, ampipathic α-helix termed R binding domain (RBD). The
first aim of the thesis was to determine the minimal length of the amino acid
sequence of the high-affinity peptide AKAP18δL314E required for specific
binding to the AKAP-binding site of PKA as a basis for peptidomimetics and
therapeutic exploitation. For this purpose, truncated peptides derived from
AKAP18δL314E were tested; they retained the ability to bind RII subunits in an
in vitro assay. An alternative approach towards competitive disruptors of
AKAP-PKA interactions could be the development of drug-like, non-peptidic
mimics of RBDs using aromatic oligomers as backbone scaffolds. This concept
was recently developed by Hamilton et al. who showed that a chain of certain
aromatic or heteroaromatic rings can assemble in a way that allows projection
of amino acid residues in a similar geometry as found as in α-helical
structures. Based on this work, a highly functionalized quaterpyridine was
designed in silico as a potential α-helical mimic of the RBD of AKAP18. The
second aim of this thesis was the development of a synthesis for this ligand
or derivatives thereof. The synthesis of the derivatives was performed in two
steps: First, the functionalized single pyridine building blocks were
synthesized. Then, coupling of the single pyridine building blocks by
sequential Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions was performed. Several
bipyridine and terpyridine derivatives of the target scaffold were
successfully synthesized. A microwave-assisted two-step, one-pot borylation
/Suzuki-Miyaura coupling protocol was successfully developed for the coupling
of bipyridyl bromides with pyridyl chlorides. In an alternative procedure,
several terpyridine derivatives were successfully synthesized with a [2+2+2]
cycloaddition reaction. This procedure was employed to introduce a
dihydrocyclopenta[c]pyridine moiety to a bipyridine building block using
Ru(II) catalysis. The characterization of the binding ability of selected
terpyridines and bipyridine derivatives to PKA was performed with STD-NMR and
HSQC-NMR experiments. Qualitative measurements suggested that two terpyridine
derivatives bind to the domain of PKA that contains the AKAP-binding site. The
quantification of binding affinity will be the next step for the
characterization of the compounds.
de
dc.description.abstract
AKAPs sind eine Proteinfamilie mit ungefähr 50 Proteinen. AKAPs interagieren
mit der cAMP-abhängigen Protein Kinase A (PKA) und anderen Signalmolekülen.
Die Interaktion mit PKA findet über eine strukturell konservierte,
amphipathische α-Helix statt, die R-bindende Domäne (RBD) genannt wird. Ein
Ziel der vorliegenden Arbeit war die Bestimmung der Minimalsequenz des von
AKAP18-abgeleiteten Peptids AKAP18δ-L314E, die für eine spezifische
Wechselwirkung mit PKA benötigt wird. Diese Minimalsequenz kann z.B. als
zukünftige Basis für die Entwicklung von Peptidomimetika dienen. Zu diesem
Zweck wurden verkürzte Peptide von dem 25-mer AKAP18δ-L314E abgeleitet; für
mehrere dieser Peptide konnte in einem in vitro assay gezeigt werden, dass sie
PKA binden. In einem alternativen Ansatz sollte mit der Entwicklung von
kompetitiven, wirkstoffartigen Hemmstoffen der AKAP-PKA Wechselwirkung
begonnen werden. Dazu wurde ein Konzept verwendet, dass von Hamilton et al.
entwickelt worden ist: Es wurde gezeigt, dass bestimmte aromatische oder
heteroaromatische Oligomere als Mimetika des Rückgrats von α-helikalen
Peptiden verwendet werden können. Basierend darauf wurde ein
funktionalisiertes Quaterpyridine als potentielles α-helikales Mimetikum der
RBD von AKAP18 in silico entworfen. Die weiteren Ziele dieser Arbeit waren die
Synthese von Derivaten der Zielverbindung und die Evaluierung dieser Derivate
als Mimetika der AKAP18- RBD. Die Synthese gliedert sich in zwei Teile.
Zunächst wurden die vier funktionalisierten Pyridinbausteine dargestellt. Dann
erfolgte die Synthese von Bipyridin- und Terpyridinderivaten mittels Suzuki-
Miyaura Kreuzkopplung der einzelnen Bausteine. Dazu wurde unter anderem eine
Mikrowellen-unterstützte Prozedur für eine Eintopf Borylierung/Suzuki-Miyaura
Kopplung von Bipyridylbromiden mit einem Pyridylchlorid entwickelt. In einer
alternativen Synthesestrategie wurden mehrere Terpyridinderivate erfolgreich
über eine Ru(II)-katalysierte [2+2+2] Cycloadditionsreaktion dargestellt. Die
bereits dargestellten Terpyridin- und Bipyridinderivate wurden auf ihre
Fähigkeit zur spezifischen, AKAP-artigen Wechselwirkung mit PKA untersucht.
Dazu wurden STD-NMR- und HSQC-NMR-Messungen durchgeführt. Zwei der
synthetisierten Terpyridinederivate zeigten in qualitativen Messungen eine
Bindung zu der PKA-Domäne, die die AKAP-Bindungsstelle enthält. Die
Quantifizierung der Bindungsaffinität ist der nächste Schritt zur weiteren
Charakterisierung dieser Substanzen.
de
dc.format.extent
VIII, 231 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
helix-mimetics
dc.subject
protein kinase A
dc.subject
pyridine derivatives
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::572 Biochemie
dc.title
Development of helix-mimetic scaffolds as potential disruptors of the
interaction between protein kinase A and A kinase anchoring proteins
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Hans-Ulrich Reißig
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Jörg Rademann
dc.date.accepted
2011-10-21
dc.date.embargoEnd
2012-10-31
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000034467-7
dc.title.translated
Entwicklung von Helix-mimizierenden Molekülen als potentielle Inhibitoren der
Wechselwirkung zwischen Proteinkinase A und A-Kinase Ankerproteinen.
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000034467
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000010340
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access