Arbeitsgruppe Kubik

Forschung - Cyclopeptide - Einleitung

Cyclopeptide sind in der Natur weit verbreitet. Ihre hohe physiologische Wirkung beruht häufig auf der Neigung, durch die ringförmige Struktur stabilisierte bioaktive Konformationen anzunehmen. Daneben verlangsamt der Ringschluss den Abbau durch Proteasen.

Cyclopeptide spielen aber nicht nur als (kleine) Substrate für (größere) Rezeptoren eine Rolle, aufgrund ihrer makrocyclischen Struktur können sie selber als Rezeptoren fungieren und (kleinere) Gastmoleküle in ihren Hohlraum einschließen. Diese Eigenschaft besitzt z.B. das natürliche Cyclodepsipeptid Valinomycin, dessen antibiotische Wirkung auf der Fähigkeit beruht, Kaliumionen komplexieren und durch Bakterienzellmembranen transportieren zu können.

Grundlegende Arbeiten zur Entwicklung von makrocyclischen Rezeptoren auf Basis von Cyclopeptiden wurden zwischen 1970 und 1990 in der Gruppe von E. Blout durchgeführt. Das Konzept, Cyclopeptide als synthetische Rezeptoren in der molekularen Erkennung einzusetzen, hat sich jedoch nicht allgemein durchgesetzt, obwohl solche Makrocyclen im Vergleich zu konventionelleren synthetischen Rezeptoren auf Basis von z.B. Kronenethern, Calixarenen oder Cyclodextrinen einige Vorteile besitzt. So sind

  • Cyclopeptide mit natürlichen Systemen strukturell eng verwandt,
  • ihre Ringgröße kann leicht variiert werden,
  • die sequentielle Synthese gestattet es, verschiedene Bindungsstellen in definierter Orientierung um den Hohlraum herum anzuordnen,
  • ihre Untereinheiten können in weiten Grenzen strukturell variiert werden und
  • sie sind chiral.

Diese Überlegungen haben uns motiviert, systematische Arbeiten zur Wirt-Gast-Chemie von Cyclopeptiden durchzuführen. In diesem Zusammenhang haben wir uns im Wesentlichen auf Verbindungen konzentriert, die in alternierender Sequenz aus natürlichen und nicht-natürlichen, aromatischen Aminosäureuntereinheiten aufgebaut sind, wobei die Aufgabe der starren aromatischen Untereinheiten in erster Linie in der Verringerung der konformativen Flexibilität des Rings besteht.

Cyclopeptid

Wir konnten zeigen, dass solche Peptide effiziente synthetische Rezeptoren für Kationen und Anionen darstellen. Dabei kann die Rezeptoraffinität durch Kontrolle der bevorzugten Konformation in Lösung gezielt beeinflusst werden. Während einige Cyclopeptide nur mit einem Bestandteil eines Ionenpaars wechselwirken, können andere beide Ionenpaarkomponenten gleichzeitig komplexieren. Schließlich lieferte die Einführung zusätzlicher Bindungsstellen entlang des Cyclopeptidhohlraums Wirtmoleküle für neutrale Gastmoleküle, wie Kohlenhydrate.

Unsere Arbeiten belegen demnach eindeutig das Potential, das Cyclopeptide als synthetische Rezeptoren besitzen, und sie lassen interessante Anwendungen für solche Makrocyclen erwarten.

Letzte Änderung: 19-05-05. Email

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