Synthese und Untersuchung diverser photocaged Adenosinverbindungen

Abstract

Purinverbindungen wie Adenosintriphosphat (ATP), Adenosin und cyclisches 3,5-Adenosinmonophosphat (cAMP) spielen bei der zellulären Signaltransduktion und der Regulierung von Entzündungen eine entscheidende Rolle. Ein Anstieg der extrazellulären ATP-Konzentration kann eine Entzündungsreaktion der Zelle auslösen, während das extrazellulär aus ATP gebildete Adenosin dieser Reaktion entgegenwirkt. Viele Immunkrankheiten und auch chronische Entzündungen stehen in einem Zusammenhang mit einer Störung dieses sensiblen und komplexen Gleichgewichts aus ATP und Adenosin, sodass das Ziel dieser Arbeit in der Synthese und Untersuchung von verschiedenen photolabil maskierten Adenosinverbindungen lag. Diese Verbindungen sollen in zellulären Assays genutzt werden, um die maskierte Purinverbindung durch Bestrahlung sowohl zeitlich als auch ortskontrolliert freizusetzen. Die entsprechende ausgelöste Immunreaktion der Zelle sollte im Anschluss gezielt beobachtet werden können. Im ersten Abschnitt dieser Arbeit wurden dafür verschiedene photolabile Gruppen basierend auf dem 2-Nitrobenzyl (NB) Grundgerüst dargestellt und anschließend wurden diese Gruppen verwendet, um das y-Phosphat des ATPs zu maskieren. Es wurden lipophile und hydrophile lichtspaltbare Schutzgruppen hergestellt, als auch Schutzgruppen, welche in der Benzylposition methyliert sind. Nach erfolgreicher Synthese dieser Derivate wurden alle Verbindungen unter standardisierten Bedingungen photolytisch mit einer Wellenlänge von 365 nm gespalten und die Photolyse wurde per HPLC-Analyse verfolgt. Es zeigte sich, dass die photolabilen Gruppen wie erwartet in Abhängigkeit zum Modifizierungsgrad unterschiedliche Halbwertszeiten aufwiesen. Im nächsten Schritt wurde, um die beobachtete schlechte Wasserlöslichkeit der abgespaltenen lipophilen Maske zu umgehen, ein asymmetrisches ATP-Derivat mit einer Acyloxybenzyl Gruppe (AB) und einer photolabilen Maske hergestellt. In zwei anschließenden Experimenten konnte gezeigt werden, dass die beiden Masken orthogonal zueinander durch Enzyme oder durch Bestrahlung mit UV-Licht gespalten werden konnten und dass das jeweilige gebildete monomaskierte ATP-Derivat eine hohe Stabilität unter den experimentellen Bedingungen aufwies. Als Alternative wurde auch versucht, ein lipophiles ATP-Derivat mit der nicht toxischen und nach Spaltung wasserlöslichen p-Hydroxyphenylacyl Gruppe (pHP) herzustellen, welche in Anlehnung an die AB-Gruppe am Phenol verestert sein soll. Die Herstellung eines solchen symmetrischen pHP-ATPs konnte jedoch nicht realisiert werden. Die stufenweise Abspaltung der pHP-Maske durch die zuerst notwendige enzymatische Spaltung des penolischen Esters und der anschließenden Spaltung der pHP-Gruppe durch Licht konnte jedoch an einem isolierten symmetrischen pHP-Monophosphat erfolgreich gezeigt werden. Ein weiterer wichtiger Botenstoff für die zelluläre Immunregulierung ist cAMP, welches ebenfalls für potentielle Assays mit einer photolabilen Maskierung hergestellt werden sollte. Die Darstellung eines entsprechenden photolabilen Derivats gelang auf zwei verschiedenen Syntheserouten, indem in der ersten Route die photolabile Schutzgruppe in Form einer Diazoverbindung direkt an das Phosphoratom des cAMPs gekuppelt wurde. In einer zweiten Route wurde der phosphorhaltige Sechsring des cAMPs durch die Umsetzung von Adenosin mit einem Bis-Amidit stufenweise in einer Synthesesequenz aufgebaut.