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Studien zur oxidativen Faltung des Faktor-XIIIa-Inhibitors Tridegin

dc.contributor.advisorImhof, Diana
dc.contributor.authorBäuml, Charlotte Anneke
dc.date.accessioned2020-11-16T08:47:59Z
dc.date.available2020-11-16T08:47:59Z
dc.date.issued16.11.2020
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.11811/8777
dc.description.abstractDiese Dissertation beschäftigt sich mit der umfassenden Charakterisierung des Naturstoffs Tridegin. Dieses cysteinreiche, 66 Aminosäuren lange Peptid ist ein spezifischer Inhibitor des letzten Schrittes der Blutgerinnungskaskade, der Fibrinquervernetzung katalysiert durch den Blutgerinnungsfaktor XIIIa (FXIIIa). FXIIIa stellt auch aufgrund seiner Beteiligung an weiteren (patho-)physiologischen Prozessen ein sehr interessantes pharmakologisches Zielprotein dar. Tridegin wurde 1997 im Amazonas-Riesenblutegel (H. ghilianii) identifiziert und seitdem bezüglich einiger struktureller und funktioneller Eigenschaften analysiert.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Bedeutung verschiedener Disulfidverbrückungen im Tridegin für seine Faltung, Struktur und inhibitorische Aktivität gegenüber FXIIIa untersucht. Fünf verschiedene dreifach disulfidverbrückte Trideginisomere wurden gezielt durch eine orthogonale Schutzgruppenstrategie dargestellt: drei zuvor in einer Pufferoxidation identifizierte Disulfidisomere, die allesamt die Disulfidbrücke C19–C25 enthielten, sowie zwei weitere Isomere mit der Knottin-Disulfidverbrückung bzw. dem Leech Antihemostatic Protein (LAP)-Motiv. Durch die Analyse der Strukturwirkungsbeziehungen dieser fünf Isomere wurde gezeigt, dass eine Einschränkung der konformationellen Flexibilität im N-terminalen Peptidteil mit einer Erhöhung der inhibitorischen Potenz des Tridegin einhergeht. In einem parallelen Ansatz wurde festgestellt, dass die C19–C25-Disulfidbrücke der drei zuvor identifizierten Trideginisomere nicht essentiell für die strukturelle und funktionelle Integrität des Peptids ist. Durch die Reduzierung der Synthesekomplexität von drei auf zwei Disulfidbrücken wurden In-vitro-Studien ermöglicht, die demonstrierten, dass Tridegin auch in humanem Vollblut die erhoffte Wirkung zeigt. Darüber hinaus wurde die postulierte Trideginsequenz, die bis dato an verschiedenen Positionen Unklarheiten aufwies, durch eine Sequenzierung von genomischer H. ghilianii-DNA – und der anschließenden Identifizierung des für Tridegin kodierenden Gens – verifiziert.
Die vorliegende Dissertation liefert somit substantielle Einblicke in Strukturwirkungsbeziehungen der oxidativen Faltung des peptidischen FXIIIa-Inhibitors Tridegin, der basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen als Leitstruktur für die medizinische Anwendung weiterentwickelt werden kann. Zudem wurde durch die Genomsequenzierung des H. ghilianii eine breite Basis für die Suche nach weiteren potenten Wirkstoffen geschaffen.
de
dc.description.abstract Studies on the oxidative folding of factor XIIIa inhibitor tridegin
This PhD thesis deals with the detailed characterization of the natural compound tridegin. This cysteine-rich 66mer peptide is a specific inhibitor of the last step of the blood coagulation cascade, namely the fibrin crosslinking catalyzed by blood coagulation factor XIIIa (FXIIIa). Also due to its participation in a plethora of further (patho-)physiological processes, FXIIIa represents a very interesting pharmacological target protein. The FXIIIa inhibitor tridegin was identified in the giant amazon leech (H. ghilianii) in 1997 and has been analyzed regarding some of its structural and functional properties since.
In the presented work the impact of different disulfide linkages in tridegin on its folding, structure, and inhibitory activity towards FXIIIa was analyzed. Five different 3-disulfide-bridged tridegin isomers were synthesized by an orthogonal protecting group strategy: three disulfide isomers (containing the C19–C25 disulfide bridge) which have been identified in an earlier buffer oxidation as well as two further isomers bearing the knottin disulfide connectivity and the leech antihemostatic protein (LAP) motif, respectively. Structure-activity relationship studies of these five isomers led to the conclusion that a limitation of the conformational flexibility in the N-terminal part of the peptide correlates with a higher bioactivity of tridegin. A parallel approach demonstrated that the C19–C25 disulfide bridge, which is present in all three previously identified isomers, is not essential for tridegin’s structural and functional integrity. The resulting reduction of disulfide bridges decreased the complexity of synthesis which enabled further in vitro studies. Therein, the desired effect of tridegin on human whole blood samples was confirmed. Furthermore, the postulated tridegin sequence, which contained several ambiguities, was verified by sequencing of H. ghilianii genomic DNA and the subsequent identification of the tridegin gene in the genome sequence.
The presented PhD thesis thus provides substantial insights into the structure-activity relationships of the oxidative folding in the peptidic FXIIIa inhibitor tridegin. Based on the obtained findings, tridegin can be developed further as a lead structure for medical application. In addition, the genome sequencing of H. ghilianii brings about a large basis for the search for further pharmaceutically active compounds in the leech’s genome.
en
dc.language.isodeu
dc.rightsIn Copyright
dc.rights.urihttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
dc.subject.ddc500 Naturwissenschaften
dc.subject.ddc540 Chemie
dc.subject.ddc570 Biowissenschaften, Biologie
dc.subject.ddc615 Pharmakologie, Therapeutik
dc.titleStudien zur oxidativen Faltung des Faktor-XIIIa-Inhibitors Tridegin
dc.typeDissertation oder Habilitation
dc.publisher.nameUniversitäts- und Landesbibliothek Bonn
dc.publisher.locationBonn
dc.rights.accessRightsopenAccess
dc.identifier.urnhttps://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5-60305
ulbbn.pubtypeErstveröffentlichung
ulbbnediss.affiliation.nameRheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
ulbbnediss.affiliation.locationBonn
ulbbnediss.thesis.levelDissertation
ulbbnediss.dissID6030
ulbbnediss.date.accepted19.02.2020
ulbbnediss.instituteMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät : Fachgruppe Pharmazie / Pharmazeutisches Institut
ulbbnediss.fakultaetMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
dc.contributor.coRefereePodsiadlowski, Lars


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