Nucleolipide: Synthese und Biomedizinische Aspekte

• Main Author: Knies, Christine
• Other Authors: apl. Prof. Dr. Helmut Rosemeyer
• Format: Doctoral Thesis
• Language: German
• Published: 2017
• Subjects: Nucleolipide; strukturelle Parameter; Krebs; Nucleoside; Lipophilisierung; Nucleolipids; structural parameters; Cancer; Nucleosides; Lipophilization; ddc:540; ddc:610; ddc:570
• Online Access: https://repositorium.ub.uni-osnabrueck.de/handle/urn:nbn:de:gbv:700-2017042115834

Deutsch: Die vorliegende Arbeit beinhaltet die kombinatorische Synthese sowie biomedizinische Aspekte von neuen, lipophilisierten Nucleosiden (Nucleolipiden) als small molecules. Für die Synthesen wurden sowohl Nucleosid-Metabolite als auch -Antimetabolite lipophilisiert. Als Lipidreste wurden natürlich vorkommende Verbindungen, wie azyklische Terpene und (a)symmetrische Ketone verwendet. Diese wurden am O-2‘,3‘-cis-glycosidischen Rest oder an der N(3)-Position von β-D-Pyrimidinen oder an der N(1)-Position von β-D-Purinen eingeführt. Die Einführung der Reste erfolgte durch Ketalisierung der glyconischen Hydroxylgruppen oder durch direkte Alkylierung sowie durch Dimroth-Umlagerung des Aglycons. Zusätzlich wurden in weiteren Reaktionen ausgewählte Nucleolipide in 2-(Cyanoethyl)phosphoramidit für die automatische DNA-Festphasensynthese von Oligo-nucleotiden umgewandelt. Diese wurden für eine Reihe von Penetrationsversuchen hinsichtlich ihres Einlagerungs-und Penetrationsverhaltens in eine künstliche Lipidmembran untersucht und untereinander verglichen. Die synthetisierten Nucleolipide wurden NMR-spektroskopisch im Hinblick auf die strukturellen Parameter (1) Zuckerpucker (3’T2‘⇌3’T2‘) und (2) die Konformation um die exozyklische C(4‘)-C(5‘)-Bindung (γ+(g)⇌γt⇌γ-(g)) charakterisiert. Außerdem wurden die Nucleolipide hinsichtlich ihrer biologischen Aktivität in in vitro-Tests auf humane, differenzierte THP-1-Makrophagen bezüglich des Immunoeffekts und auf eine Rattengliom- sowie einer humanen Gliom-Zellline bezüglich der Antitumoraktivität getestet. English: The thesis comprises the combinatorial synthesis and biomedicinal aspects of novel lipophilized nucleosides (Nucleolipids) as small molecules. Nucleoside-metabolites, as well as -antimetabolites, were used for the lipophilization. The chemical structure of the lipid residues resembles naturally-occurring compounds, namely acyclic terpenes, and (a)symmetric ketones. They are positioned either at the O-2’,3’-cis-glyconic moiety or at the N(3) of β-D-pyrimidines or N(1) of β-D-purines. The introduction of the lipophilic residues was performed either by ketalization of the glyconic hydroxyls or by direct alkylation as well as by Dimroth rearrangement at the N-alkylated aglycone. Additionally, selected nucleolipids were further converted to 2-(cyanoethyl) phosphoramidites as building blocks for automated solid phase nucleic acid synthesis. The latters were used for the preparation of a series of lipo-oligonucleotides which were studied with respect to their immobilization within artificial lipid bilayers and compared concerning immobilization rate and stability. The resulting nucleolipids were characterized with respect to the structural parameters (1) the sugar pucker (3’T2‘⇌3’T2‘) as well as (2) the conformation around the exocyclic C(4’)-C(5’)-bond (γ+(g)⇌γt⇌γ-(g)) by 1H-NMR-spectroscopy. Moreover, the biological activity of the nucleolipids was tested in-vitro on human, differentiated THP-1-macrophages for the immunoeffect and towards the rat gliom cell line BT4Ca as well as a human gliom (GOS-3) for anticancer activity.