@phdthesis{Rueger2017,
  author    = {Nicole R{\"u}ger},
  title     = {Synthese und Charakterisierung potentieller Histon-Demethylase-Inhibitoren},
  journal    = {Synthesis and characterisation of potential histone demethylase inhibitors},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-opus-20897},
  pages     = {271},
  year      = {2017},
  abstract  = {Epigenetische Regulationsmechanismen spielen eine wichtige Rolle bei der Steuerung des Gleichgewichtes zwischen dem Vorliegen von Eu- und Heterochromatin. Neben Acetylierungsprozessen kommt dabei vor allem Methylierungen von Histonen eine entscheidende Bedeutung zu. Die im Fokus der vorliegenden Dissertation stehenden Demethylierungen k{\"o}nnen dabei zum einen durch sogenannte Lysin-spezifische und zum anderen durch JumonjiC-Dom{\"a}ne enthaltende Histon-Demethylasen katalysiert werden. Bei der zweiten Gruppe handelt es sich um Fe(II)- sowie 2-Oxoglutarat-abh{\"a}ngige Enzyme, welche unter anderem die Oxidoreduktase KDM4A umfassen. In gesundem Gewebe {\"u}bernimmt diese wichtige Aufgaben im Rahmen der Regulierung des Zellzyklus und der -differenzierung, w{\"a}hrend daneben jedoch eine {\"U}berexpression in diversen Tumorzellarten, wie z. B. Prostata-, Brust- oder Lungenkrebs detektiert wurde. Aus diesem Grund bestand das Ziel jener Arbeit in der Auffindung eines potentiellen KDM4A-Inhibitors in Anlehnung an literaturbekannte Hemmstoffe wie Daminozid oder N-Oxalylglycin, welcher im Folgenden als Leitstruktur f{\"u}r die Erstellung einer Substanzbibliothek dienen sollte. Diese Aufgabe konnte durch die Synthese von drei Tetrazolylcarbons{\"a}urehydraziden erf{\"u}llt werden, welche zu einer Inhibition von KDM4A mit IC50-Werten im zweistelligen mikromolaren Bereich in der Lage waren. Die k{\"u}rzeste dieser drei Verbindungen, 2-(1H-Tetrazol-5-yl)essigs{\"a}urehydrazid, wurde aufgrund des kleinsten IC50-Wertes als Leitstruktur f{\"u}r folgende Derivatisierungen ausgew{\"a}hlt. Es konnte au{\"s}erdem gezeigt werden, dass es sich bei dieser fragmentartigen Verbindung um einen kompetitiven Inhibitor handelt, welcher zudem eine gewisse Subtypselektivit{\"a}t f{\"u}r KDM4A aufweist. Durch die Synthese und Charakterisierung des am Tetrazolring methylierten Derivates sowie des korrespondierenden Esters wurde die Notwendigkeit des Vorhandenseins eines Komplexbildners in definiertem Abstand zu einer sauren Funktion f{\"u}r eine Hemmwirkung gegen{\"u}ber KDM4A belegt. Aufgrund der in der Literatur beschriebenen komplexbildenden Eigenschaften von Acylhydrazonen wurde ausgehend von den drei Tetrazolylcarbons{\"a}urehydraziden durch Umsetzung mit verschiedenen Aldehyden und Ketonen eine Substanzbibliothek bestehend aus 46 Verbindungen synthetisiert. Neben der Hydrazonbildung konnte die Leitstruktur durch das Einf{\"u}gen von α-C-C- und α-C-N-verkn{\"u}pften Seitenketten derivatisiert werden. Dadurch wurden insgesamt 14 Endverbindungen synthetisiert, wobei die beiden potentesten Substanzen, bei denen es sich um amidhaltige Strukturen handelt, IC50-Werte im Bereich der Leitstruktur aufweisen. Des Weiteren war eine Abwandlung der Leitstruktur infolge des Ersatzes der Methylengruppe durch einen Benzenring m{\"o}glich. Die biologische Testung der Substanzen erfolgte mithilfe von zwei verschiedenen Assays: Zum einen dem enzymgekoppelten Formaldehyd-Dehydrogenase- und zum anderen dem Antik{\"o}rper-basierten LANCE-Assay. Des Weiteren wurden im Helmholtz-Zentrum Berlin zehn ausgew{\"a}hlte Verbindungen zusammen mit der zu KDM4A weitestgehend homologen KDM4D kristallisiert und r{\"o}ntgenkristallographisch vermessen. Durch Aufkl{\"a}rung der Bindungsmodi konnte die Grundlage f{\"u}r ein rationales Ligandendesign hinsichtlich der gezielten Synthese weiterer potentieller KDM4x-Inhibitoren gelegt werden. Eine Auswahl von 88 Substanzen der synthetisierten Verbindungen wurde in der Screening Unit des FMP (Leibniz-Forschungsinstitut f{\"u}r Molekulare Pharmakologie) in Berlin, welches Teil des EU-Openscreen-Netzwerkes ist, eingelagert und steht damit f{\"u}r Testungen gegen weitere Targets zur Verf{\"u}gung. Da die betreffenden Substanzen in Arzneistoffen unterrepr{\"a}sentierte Strukturen, wie z. B. Hydrazide und aliphatisch gebundene Tetrazole beinhalten, k{\"o}nnten dadurch interessante neue Leitstrukturen f{\"u}r andere Forschungsprojekte identifiziert werden. Ein Teil der Ergebnisse der vorliegenden Dissertation wurde in zwei Publikationen ver{\"o}ffentlicht.},
  language  = {de}
}