Kohlenhydrat-funktionalisierte Polypeptide : Synthese und molekulare Erkennung von Zellen

Abstract

Die vorliegende Arbeit behandelt die Synthese nicht-ionischer wasserlöslicher Glycopeptide für die polyvalente Präsentation von Kohlenhydraten. Zunächst wurden Kohlenhydrate über Thioharnstoff-Gruppen an die Epsilon-Aminogruppe von L-Lysin gebunden. Die erhaltenen Lysinderivate wurden anschließend in kohlenhydrat-funktionalisierte N-Carboxyanhydride überführt. Durch Kombination dieser mannose-, glucose- und galactose-funktionalisierten N-Carboxyanhydride mit diethylenglycol-funktionalisiertem Lysin-N-carboxyanhydrid, gelang die direkte Synthese wasserlöslicher Glycopeptide, ohne auf ionische Aminosäuren zurückzugreifen. Sowohl die Nickel(0)- als auch die triethylamin-initiierte Polymerisation lieferte hochmolekulare Copolypeptide, deren Zusammensetzung sich durch die Zusammenstellung der eingesetzten NCA-Gemische gut kontrollieren läst. Durch die zusätzliche Verwendung des Cobausteins N(Epsilon)-Trifluoracetyl-L-lysin gelang darüber hinaus die polymeranaloge Fluoreszenzmarkierung der Glycopeptide. Schließlich konnte in FACS- und Fluoreszenz-Analysen gezeigt werden, dass die synthetisierten Glycopeptide zu kohlenhydrat-spezifischen Bindungen mit T-Zellen und Erythrocyten fähig sind. Da eine cytotoxische Wirkung ausgeschlossen werden konnte, erfüllen die synthetisierten Glycopeptide damit die wichtigsten Vorraussetzungen für eine spätere biotechnologische Anwendung. Zuletzt konnten aus glycosylierten Triblockcopolypeptiden auch kohlenhydratmodifizierte Nanopartikel hergestellt werden.

The present thesis discusses the synthesis of nonionic water-soluble glycopeptides for a polyvalent carbohydrate presentation. Initially, carbohydrates were linked to the Epsilon-amino group of L-lysine via thiocarbamide groups. The resulting lysine derivatives were converted into carbohydrate-functionalized N-carboxyanhydrides. The combination of this mannose-, glucose- and galactose-functionalized N-carboxyanhydrides with diethyleneglycol functionalized lysine N-carboxyanhydride led directly to water-soluble glycopeptides without utilizing ionic amino acids. Nickel(0)- and triethylamine-initiated polymerization both resulted in high molecular weight copolypeptides. The polymer composition directly correlated with the NCA proportion. Additionally, the utilization of N(Epsilon)-trifluoroacetyl-L-lysine as a third building block allowed the polymer analogous fluorescence labeling of glycopeptides. Furthermore, FACS and fluorescence analysis revealed a carbohydrate specific binding of the synthesized glycopeptides to T cells and erythrocytes. Due to their non-cytotoxic character the glycopeptides are potentially useful for biotechnical applications. Finally, nanoparticles bearing carbohydrates were prepared from glycosylated triblock copolypeptides.