600 MHz NMR-Spektrometer
Final Report Abstract
Das 600 MHz NMR-Spektrometer steht seit 2013 als zentrales Gerät zur Strukturaufklärung dem Exzellenzcluster "Cells in Motion" (CiM), den drei Instituten des neu errichteten PharmaCampus, sowie dem gesamten Fachbereich Chemie und Pharmazie der WWU Münster zur Verfügung. Es dient zur Bearbeitung der verschiedensten Forschungsprojekte aus dem Bereich der Wirkstoff-, Metaboliten- und Imagingforschung mittels moderner NMR Korrelationsexperimente. Dabei hat sich insbesondere die Ausstattung mit einem Kryo-Probenkopf als unverzichtbarer Bestandteil bei der Untersuchung kleinster Substanzmengen erwiesen. Die Kryoprobentechnologie stellt eine ideale Ergänzung zur Ausstattung der anderen NMR-Geräte des Fachbereichs dar. Hauptnutzer des NMR-Gerätes ist im Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie der Arbeitskreis Prof. Dr. Bernhard Wünsch, der sich mit der Entwicklung neuer Liganden für verschiedene Rezeptoren des Zentralnervensystems beschäftigt. Im Fokus stehen der K-Opioid-Rezeptor, verschiedene NMDA-Rezeptor-Subtypen, Delta1- und Delta2-Rezeptoren sowie verschiedene Chemokin-Rezeptoren. Da einige der entwickelten Substanzen im Tierversuch eingesetzt werden, ist zudem die Aufklärung der Biotransformation von großer Bedeutung. Des Weiteren ist es in den letzten Jahren gelungen einen fluorierten PET-Tracer zum Imaging von Delta1-Rezeptoren im Zentralnervensystem zu entwickeln. Dieser PET-Tracer wird zur Untersuchung des Gehirns von Patienten eingesetzt, die an Major Depression leiden. Einer der GluN2B-selektiven NMDA-Rezeptor-Antagonisten zeigt im EAE-Modell (EAE = experimentelle Autoimmun-Enzephalomyelitis) der Maus einen beeindruckenden Effekt auf die Entwicklung der Symptome der Multiplen Sklerose. Außerdem konnte gezeigt werden, dass K-Opioid-Rezeptor-Agonisten auf Basis des cis-konfigurierten Perhydrochinoxalin-Ringsystems hervorragend zur Behandlung von Juckreiz und den damit zusammenhängenden Entzündungsvorgängen geeignet sind. Einer dieser Liganden wird zurzeit in einer klinischen Studie Phase 1-2 an Neurodermatikern geprüft. Die Arbeitsgruppe Prof. Dr. Matthias Lehr beschäftigt sich mit der Entwicklung von Hemmstoffen von Enzymen, die Phospholipide spalten bzw. deren Spaltprodukte weiter metabolisieren. Zu diesen Enzymen zählen verschiedene Enzyme der Arachidonsäurekaskade, Enzyme des Cannabinoidstoffwechsels, sowie die an der Bildung von Second Messenger-Molekülen beteiligten Phosphatidylinositol-spezifischen Phospholipasen C. Von Hemmstoffen dieser Enzyme erwartet man, dass sie neue Therapiemöglichkeiten zur Behandlung von Entzündungs- und Schmerzzuständen sowie von Tumorerkrankungen eröffnen. In der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Klaus Müller werden verschiedene Naturstoffderivate wie Benzo[g]chromen-5,10-dione, Naphtho[1,2-b]furan-4,5-dione, Naphtho[2,3-b]furan-4,9-dione, Acridon-Alkaloide, Anthrachinon- oder Anthracenon-Chromophore und andere überwiegend trizyklische Verbindungen synthetisiert und an Humankeratinozyten sowie Tumorzellen getestet. Ein weiterer Schwerpunkt innerhalb dieser Strukturklassen bilden Inhibitoren der Tubulinpolymerisation. Potentielle Einsatzgebiete der neu synthetisierten Substanzen sind hyperproliferative Hauterkrankungen wie Psoriasis und Tumorerkrankungen. Von zentraler Bedeutung für die synthetischen Arbeiten im Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie ist die sorgfältige Charakterisierung aller Zwischen- und Endprodukte durch ein- und zweidimensionale NMR-Spektroskopie, die ohne das neue NMR-Spektrometer nicht möglich wäre. Aufgrund der hohen Auflösung des neuen NMR-Gerätes können seit dessen Anschaffung selbst komplizierte Spektren problemlos ausgewertet und interpretiert werden. Im Institut für Pharmazeutische Biologie und Phytochemie wird das NMR Spektrometer von der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Andreas Hensel im Rahmen verschiedener Forschungsprojekte zur Strukturaufklärung von Naturstoffen mit pharmakologischen Wirkungen eingesetzt. Hierbei stehen insbesondere Projekte im Vordergrund, innerhalb derer antiadhäsive Naturstoffe charakterisiert werden, die die rezeptor-vermittelte Erkennung und Adhäsion von Pathogenen unterbinden. Ein weiterer Projektbereich befasst sich mit strukturanalytischen Untersuchungen von hochmolekularen Verbindungen, insbesondere Polysacchariden aus Flechten. Hauptschwerpunkt der in der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Thomas Schmidt durchgeführten Arbeiten ist die Isolierung und Strukturaufklärung von Naturstoffen mit antiprotozoaler und antitumoraler Aktvität. Die hierbei isolierten Mengen der teils strukturell sehr komplexen Verbindungen sind oft gering (häufig nur wenige Milligramm oder Mengen < 1 mg). Das 600 MHz-Spektrometer wird seit der Anschaffung regelmäßig und mit großem Erfolg für solche Proben eingesetzt. Insbesondere die Aufnahme heteronuklearer 2D-Spektren ist hierbei von großem Nutzen. Die Charakterisierung in sehr geringer Menge vorliegender Naturstoffe ist nur mit Hilfe des Kryoprobenkopfs möglich. Dank der hohen Empfindlichkeit konnte das Gerät auch von der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Hans-Ulrich Humpf im Institut für Lebensmittelchemie für die Strukturaufklärung neuer Sekundärmetabolite aus Pilzen eingesetzt werden. Es gelang unter Einsatz des Kryoprobenkopfes die Identifizierung neuer Sekundärmetabolite bzw. Intermediate aus Pilzstämmen der Gattungen Fusarium und Claviceps. Mit den erhaltenen Daten war es u.a. möglich den Biosyntheseweg von Bikavrin in Fusarium fujikuroi aufzuklären sowie mit den Clapurinen eine neue Klasse an Naturstoffen in Claviceps zu charakterisieren.
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