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Synthetic studies toward molecules for protein NMR
Gabriel Kiesenhofer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Roman Lichtenecker
DOI
10.25365/thesis.62694
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-16303.88541.988275-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Proteine und Peptide stellen ein zentrales Element des menschlichen wie auch jedes anderen Organismus dar.
Ihre Aufgaben umfassen das Aufrechterhalten von Strukturen, die Funktion als Signalmoleküle wie auch als
Enzyme die Verstoffwechslung von z.B. potentiell schädlichen Stoffen. Um ihre Funktion zu erfüllen, müssen
Proteine eine bestimmte dreidimensionale Struktur aufweisen, die Sekundärstruktur. Fehler im Faltungsvorgang
führen zu Sekundärstrukturen, die keine Funktion erfüllen oder aber im schlimmsten Fall Krankheiten
verursachen. Um die Sekundärstruktur eines Proteins zu bestimmen, stehen im Wesentlichen zwei Methoden
zur Verfügung. Als klassische Methode kann die Röntgenstrukturanalyse bezeichnet werden, während NMR
Spektroskopie als neuere Technik gilt. Die Röntgenstrukturanalyse erlaubt die Untersuchung von Proteinen
beliebiger Größe mit großer Genauigkeit und wenig Zeitaufwand unter der Bedingung, dass Kristalle gebildet
werden können. NMR Spektroskopie dagegen ermöglicht auch die Analyse von Proteinen in Lösung, jedoch um
den Preis, dass mit zunehmender Größe des Proteins die Qualität der Spektren sinkt und Überlappungen die
Auswertung erschweren. Um diesen Einschränkungen zu begegnen, werden Isotopenmarkierungen eingeführt,
die Signale entfernen oder verstärken können, oder, im Fall von mehrdimensionalen Experimenten, die Zuordnung
um vieles erleichtern. Es bedarf neuer synthetischer Methoden, um gezielt markierte Aminosäuren bzw.
deren Vorstufen herstellen zu können. Teil dieser Arbeit war die Untersuchung verschiedener Syntheserouten
von Prolin, einer Aminosäure, die stark mit Konformationsänderungen in Proteinen in Verbindung gebracht
wird.
Fluor NMR Spektroskopie stellt eine weitere Möglichkeit dar, Proteinstrukturen zu untersuchen. Kurze Relaxationszeiten
schränken ihren Einsatz als eigenständiges Experiment ein, jedoch ergibt die Kombination mit
anderen Kernen große Vorteile. In zweidimensionalen TROSY Experimenten liegt die Signalbreite der Kohlenstoffe
bei 19F– 13C Paaren unter denjenigen bei 1H– 13C Einheiten. Auch liegen die Aufnahmezeiten von HSQC
Spektren eines 19F– 15N markierten Proteinrückgrates weit unter denen von unmarkierten 1H– 15N Strängen.
Die Einführung von Fluor in organische Moleküle ist anders als bei anderen Halogenen vergleichsweise schwierig.
Umso mehr bei kostspielig isotopenmarkierten Verbindungen, wo auch unter einem wirtschaftlichen Gesichtspunkt
hohe Ausbeuten erwünscht sind. Neben weniger oft angewandten Methoden wie flourierte Veresterungen/
Ether oder Radikalreaktionen, können nucleophile und electrophile Substitutionsreaktionen eingesetzt werden.
Viele verschiedene Ansätze, die von den unterschiedlichsten Startfunktionalitäten ausgehen, wurden publiziert,
Regioselektivität, geringe Ausbeuten oder der Einsatz von funktionellen Gruppen, die in natürlichen
Proteinen nicht vorkommen, verhinderten den effizienten Einsatz dieser Methoden. PhenoFluor und PhenoFluorMix
hingegen bedienen sich phenolischer Funktionalitäten und überführen diese ungeachtet anderer funktioneller
Gruppen in die entsprechenden organischen Fluoride. Obwohl Fluor einen ähnlichen van der Waals
Radius besitzt, wie Wasserstoff, sind die elektronischen Unterschiede beträchtlich. Es ist daher zu erwarten,
dass eine Substitution mit Fluor eine Änderung der Proteineigenschaften mit sich bringt. Ziel dieser Arbeit war
die Synthese der erwähnten Fluorierungsreagenzien und ihr Einsatz auf verschiedene Phenolderivate.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Protein NMR Prolin organische Synthese Fluor Fluor NMR PhenoFluor
Autor*innen
Gabriel Kiesenhofer
Haupttitel (Englisch)
Synthetic studies toward molecules for protein NMR
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
92 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Roman Lichtenecker
Klassifikationen
35 Chemie > 35.52 Präparative Organische Chemie ,
35 Chemie > 35.62 Aminosäuren, Peptide, Eiweiße
AC Nummer
AC16126662
Utheses ID
55408
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |