Fragmentbasiertes Design, Synthese und Evaluierung von Endothiapepsin-Inhibitoren

Abstract

Im Rahmen dieser Dissertation konnten verschiedene Endothiapepsin-Inhibitoren erfolgreich synthetisiert werden, röntgenkristallographisch auf ihre Interaktionen im aktiven Zentrum von Endothiapepsin untersucht werden und abschließend auf ihre enzymatische Aktivität gegenüber Endothiapepsin getestet werden. Den Ausgangspunkt der Arbeit stellten zwei Fragmente dar, die aus einem zuvor durchgeführten Fragment-Screening resultierten. Diese Fragmente zeigten in je einer Seite des aktiven Zentrums von Endothiapepsin gute Interaktionen und dazu eine Überlappung ihrer gesättigten N-Heterocyclen, weshalb sie zu einer Zielverbindung kombiniert werden sollten. Die verknüpfte Zielverbindung könnte einen potenziellen und hochaffinen Inhibitor für Endothiapepsin ergeben. Durch die Synthese von drei verschiedenen Bausteinen A, B und C und der erfolgreichen Verknüpfung dieser untereinander konnte die aus dem Screening resultierende und vorgeschlagene Zielverbindung über zehn konvergente Syntheseschritte dargestellt werden. Die Ausbeute über die längste lineare Synthesesequenz von sechs Stufen betrug dabei 10%. Essenzielle Schlüsselschritte der Syntheseroute stellten die Verknüpfungen der einzelnen Bausteine, die Synthese des 1,2,4-Oxadiazols und eine GRIGNARD-Addition, dar. Nach der Darstellung der Zielverbindung und der erfolgreichen röntgenkristallographischen Untersuchung von Co-Kristallen mit Endothiapepsin wurden insgesamt 12 weitere Derivate synthetisiert. Diese wurden systematisch anhand der ursprünglichen Zielverbindung sowohl hinsichtlich der zentralen 1,2,4-Oxadiazol-Einheit als auch bezüglich beider aromatischen Termini (Substituenten am Phenyl-Gerüst und am Thiazol-Gerüst) variiert. Alle 12 weiteren Derivate wurden ebenfalls hinsichtlich ihrer Interaktionen mit Endothiapepsin evaluiert. Zu diesem Zweck wurden röntgenkristallographische Untersuchungen von Co-Kristallen der Derivate in Endothiapepsin durchgeführt. Abschließend wurde die enzymatische Aktivität der Zielverbindung und aller 12 Derivate, sowie der Fragmente aus dem Fragment-Screening, in einem fluoreszenzbasierten Assay ermittelt und in Relation zu den beobachteten Interaktionen der röntgenkristallographischen Untersuchungen gebracht.