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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-78519
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/7851/


Rapp, Hartmut Magnus

Multifunktionelle, fluoreszente PerfluorPEG-Linker : Synthese, Charakterisierung und Applikation in Einzelenzymspektroskopie, in Fluor-Fluor-Interaktionsquantifizierung und in weiteren Anwendungen

Multifunctional, fluorescent Perfluoro PEG-Linkers : synthesis, characterization und application in single enzyme spectroscopy, in fluor-fluor-interaction quantification and further approaches

Dokument1.pdf (13.151 KB) (md5sum: 5a8d228c3dcad81e3ba78d488fbdb8ec)

Kurzfassung in Deutsch

In der vorliegenden Arbeit wurden erfolgreich verschiedene effiziente Syntheserouten für perfluoralkylmodifizierte, hydroxysuccinimidaktivierte Trimethylsilylethoxycarbonyl (Teoc-)-Homologe evaluiert und die Verbindungen sehr detailliert charakterisiert. Aus den synthetisierten Teoc-Bausteinen mit unterschiedlichem Fluorgehalt, einem Carbostyrilchromophor und einem AminocarboxyPEG wurde eine Bibliothek von PEG-Linkern durch modulare kombinatorische Synthese erstellt. Die Auswahl der Bausteine und damit ihrer Eigenschaften wurde nach einem zuvor auf die Anwendungen Einzelmolekülspektroskopie und Einzelmolekülinteraktionsmessung abgestimmten Design durchgeführt. Durch die geschickte Kombination der Module und deren Reaktion in Lösung konnten die PEG-Linker effizient dargestellt werden. Alle getesteten Darstellungsmethoden bedienten sich einer ausgeklügelten Synthese- und Präcipitationsstrategie, wodurch die Isolierung der Zielverbindungen in hervorragenden Ausbeuten gelang. Trotz der Polydispersität des verwendeten PEGs und der damit verbundenen Schwierigkeiten für die Analyse gelang die eindeutige Charakterisierung der Zielverbindungen mittels Maldi-Tof.
In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe um Prof. Nienhaus wurde das Enzym RNase H nach Konjugation mit den Perfluoralkyllinkern auf perfluormodifizierten Oberflächen bioorthogonal, spezifisch und stabil immobilisiert. In einzelmolekülspektroskopischen Messungen wurden gezielt verschiedene Faltungszustände des Proteins nachgewiesen und mit hohem Erfolg die enzymatische Aktivität demonstriert.
Des Weiteren wurde das PerfluorPEG-Linkersystem zusammen mit den perfluorbeschichteten Oberflächen mittels Rasterkraftmikroskopie in einer Kollaboration mit der Arbeitsgruppe um Prof. Anselmetti in Studien zur Ermittlung der Interaktion zwischen Perfluoralkyleinheiten getestet. Es konnten nicht nur Wechselwirkungen nachgewiesen werden, die die Quantität von Einzelmolekülinteraktionen um ein Weites überschritten, sondern es gelang auch einen Zusammenhang zwischen Beladungsdichte der Oberfläche und Adhäsion zu demonstrieren.
Um die Anwendungsbreite der Linker zu erhöhen, wurden diese für die Clickkonjugationen mit azidofunktionalisierten Proteinen ausgelegt und neben den bewährten Fluor-Fluor-Interaktionen auch Biotin zur Immobilisierung verwendet. Die Untersuchung dieser Derivate für Separation und Quantifizierung von zellfrei exprimierten Proteinen wurde in einer Zusammenarbeit mit der Fa. RiNA GmbH vorgenommen.
Im weiteren Verlauf dieser Arbeit wurden Machbarkeitsstudien zur Immobilisierung von Organokatalysatoren oder Biokatalysatoren in Mikroreaktoren via Fluor-Fluor-Wechselwirkungen durchgeführt und bereits erste Hydroformylierungsreaktionen mit selbst organisierenden und zum Teil perfluormodifizierten Liganden in der Arbeitsgruppe um Prof. Breit in gutem Umsatz und Selektivität durchgeführt.


Kurzfassung in Englisch

The first goal of this dissertation comprised the successful synthesis and characterization of different hydroxysuccinimide-activated fluorous trimethylsilylethoxycarbonyl (Teoc) homologous. They were used in modular combinations with a carbostyrene chromophore and an aminocarboxy PEG to create new linker systems to be applied to single molecular spectroscopy of proteins and to an evaluation of fluorous-fluorous interactions by AFM. The target linkers were obtained in good yields after sophisticated arrangements of the modules followed by precipitations. Despite the polydispersion of the PEG entity, the linkers could be characterized by MALDI-TOF measurements.
In a collaboration with the group of Prof. Nienhaus, conjugation of RNase H with the perfluorinated linkers allowed for a stable and bioorthogonal specific immobilization on perfluoro-modified surfaces. Different folding states of the immobilized enzyme could be detected and the enzymatic activity was demonstrated impressively via single molecular spectroscopy.
Furthermore, in a collaboration with the group of Prof. Anselmetti, the perfluoro tagged PEG-System was used to quantify fluorous-fluorous interactions by AFM whereby very strong forces could be verified.
To extend the range for the application of the fluorous linker entities they were alkyne-modified as to allow for click conjugations with azido-modified proteins These investigations, which will be carried out in collaboration with RiNA, Berlin, will allow for quantification and separation/fixation of cell free expressed proteins. In a further project, hydroformylation reactions using self assembly catalysts carrying perfluoro-tags were carried out and yielded good yields and high selectivity (collaboration with the group of Prof Breit).


SWD-Schlagwörter: Einzelmolekülspektroskopie , Kraftmikroskopie , Polyethylenglykole , Hydroformylierung , Immobilisiertes Enzym , Heterogene Katalyse , Click-Chemie ,
Freie Schlagwörter (deutsch): Perfluorchemie , Fluorchemie , Oberflächenmodifikation , Teoc
Freie Schlagwörter (englisch): perfluoro chemistry , surface modification,
Institut: Institut für Organische Chemie und Biochemie
Fakultät: Fakultät für Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Bannwarth, Willi (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 16.12.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 17.12.2010
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