Synthese von Prätubulysin und weiteren Biosynthese-Intermediaten von Tubulysin D

Abstract

Tubulysine sind Naturstoffe aus den Myxobakterien Angiococcus disciformis An d48 und Archangium gepyhra Ar315 mit außergewöhnlich hoher antimitotischer Wirkung auf Krebszellen, indem sie die Mikrotubulidynamiken stören. Sie bestehen als Tetrapeptide aus natürlich vorkommendem Isoleucin und drei unnatürlichen Aminosäuren. Sandmann et al. konnten den Tubulysin-Gencluster in A. disciformis An d48 identifizieren und dadurch einen Biosyntheseweg über einen Polyketidsynthase-/Nichtribosomale Peptidsynthetase-Multienzymkomplex (PKS/NRPS) vorschlagen. Diese Doktorarbeit leistet einen synthetischen Beitrag zur Untersuchung des Biosyntheseweges von Tubulysin D in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. R. Müller (Institut für Pharmazeutische Biotechnologie an der Universität des Saarlandes), indem die postulierten Biosynthese-Intermediate für Fütterungsexperimente bereitgestellt wurden. Erste Zielstruktur stellte deuterierte Pipecolinsäure als postulierte Starteinheit der Biosynthese dar. Als nächstes wurden die Peptidzwischenstufen des PKS/NRPS-Hybridsystems als Deuterium-markierte SNAC-Ester synthetisiert. Zudem wurde eine Totalsynthese für Prätubulysin entwickelt, dem ersten vom Multienzymkomplex abgespaltenen Intermediat, um synthetisches Prätubulysin mit biosynthetischem Material vergleichen zu können. Daneben wurden einige Prätubulysin-Derivate für Cytotoxizitätstests und SAR-Studien synthetisiert.

Tubulysins are natural products from myxobacteria Angiococcus disciformis An d48 and Archangium gepyhra Ar315 with exceptional high antimitotic effect on cancer cells in picomolar range by interfering with microtubule dynamics. Structurally, they are tetrapeptides consisting of natural isoleucine and three unnatural amino acids. Sandmann et al. identified the tubulysin gene cluster of A. disciformis An d48 and proposed a biosynthetic pathway via a polyketide synthase-nonribosomal polypeptide synthetase (PKS/NRPS) multienzyme 'assembly line';. This PhD-work makes a synthetic contribution for the investigation of the biosynthetic pathway of tubulysin in collaboration with the group of Prof. Dr. R. Müller (Department of Pharmaceutical Biotechnology, Saarland University) by preparing postulated biosynthetic intermediates for feeding experiments. First target structure was deuterated pipecolic acid, the postulated starting unit of biosynthesis. Next, proposed peptide intermediates of NRPS/PKS-hybrid were synthesized as deuterium labelled SNAC thioesters. A total synthesis of pretubulysin, the proposed first enzyme-free intermediate in the pathway, was developed to compare synthetic pretubulysin with biosynthetic material. Furthermore some derivatives of pretubulysin were synthesized for cytotoxicity assays and SAR-studies.