English Title: Saccharide-conjugates of inhibitors of O6-Methylguanine-DNA methyltransferase, Poly-(ADP-ribose) polymerase and the Switch phenomenom of the HIV glycoprotein gp120 : Synthesis, biological activity, structure-activity relationships

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Abstract

In dieser Arbeit wurden acetyl- oder benzoylgeschützte Bromoalkyl-Glucoside synthetisiert, die zur Einführung von Glycosylalkylresten in verschiedene Moleküle geeignet sind. So wurden O6-substituierten Purine zu MGMT-Inhibitor-Glucosiden, eine Hydroxyphenyl-benzimidazol-Grundstruktur zu PARP-Inhibitor-Glucosiden und Isochinolindion-Grundstrukturen zu SWITCH-Inhibitor-Glucosiden umgesetzt. Gegenüber dem 'Goldstandard' der MGMT-Inhibitoren, dem O6-Benzylguanin (O6BG), konnten durch schrittweise Optimierung Inhibitoren entwickelt werden, deren Wasserlöslichkeit oder deren Aktivität deutlich erhöht wurden. Es wurden die IC50 der MGMT-Hemmung am Gesamtproteinextrakt von HeLaS3-Zellen und im Zelltest mit intakten HeLaS3-Zellen ermittelt. Desweiteren wurde die Fähigkeit der 4BTG-Glucoside zur Steigerung der Toxizität methylierender und chlorethylierender Zytostatika an zwei Fotemustin-resistenten Melanom-Zellinien nachgewiesen. Anhand der Daten wurde eine Struktur-Wirkungsbeziehung zwischen der Spacerlänge und der biologischen Aktivität aufgestellt, die mittels Molekulardynamiksimulationen in Computermodellen bestätigt wurde. Auch für die PARP-Inhibitoren konnte durch die Glucosidierung eine Verbesserung der biologischen Anwendungsmöglichkeiten erreicht werden. Die wasserlöslichen Glucoside zeigten diese sowohl an permeabilisierten, als auch an intakten C4I-Zellen eine mit der nicht glucosidierten Ausgangsverbindung vergleichbare PARP-Hemmung. Die bislang verwendeten SWITCH-Inhibitoren waren aufgrund der zu geringen Wirksamkeit und der unzureichenden Wasserlöslichkeit als potenitielle HIV-Therapeutika stark limitiert. Die in dieser Arbeit entwickelten Glucoside sind allesamt besser wasserlöslich und könnten insbesondere auch wegen der erhöhten Potenz den entscheidenden Durchbruch bei der Weiterentwicklung dieses Therapiekonzepts bedeuten. Drei der vier SWITCH-Inhibitor-Glucoside wiesen im modifizierten gp120-CD4-Bindungsversuch eine 400 bis 2500 mal höhere Wirksamkeit au

Translation of abstract (English)

In this work acetyl and benzoyl protected bromoalkyle-glucosides were synthesized, to introduce glycoalkyle substituents in various structures: O6-substituted purines (MGMT-inhibitors), Hydroxyphenylbenzimidazol structures (PARP-inhibitors) and Isochinolindion sructures SWITCH-inhibitor). MGMT-Inhibitors were stepwise optimized leading to compounds with a higher activity or more favorable solubilty compared to the gold standard of this class of therapeutics, O6-benzylguanin. MGMT inhibition was determined in protein extracts of HeLaS3-cells and in tests with intact HeLaS3-cells. The ability to enhance toxicity of methylating and chloroethylting cytostatics was evaluated with two fotemustine-resistent melanoma cell lines. The data lead to the proposal of a structure activity relationship between the biological activity and the distance between carbohydrate and purine moiety, which was verified by the means of computer aided molecular modeling. PARP-Inhibitors were also improved regarding their biological potential, as they showed similar activity and higher water solubility compared to the unmodified lead structure. In analogy the SWITCH-inhibitors known up to date showed inadequate activity and unfavorable water solubility for a potential developement as HIV therapeutics. The glucosides synthesized within this work provided both better water solubility and up to 2500 fold higher activity in a gp120-CD4-binding assay.