Synthesis and binding studies of 9,10-disubstituted anthracene and dibenzobarrelene-based receptors for recognition of carbohydrates in water

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Kolhydrater är viktiga inte bara som bränsle och strukturgivande egenskaper, vilket var uppfattningen för 25 år sedan. De ingår även som en mycket viktig del i hur celler kommunicerar med varandra. Det har de senaste åren visat sig vara kolhydrater inblandade i en mängd signalering- och igenkänningsmekanismer. Några exempel: när bakterier angriper en cell är det oftast genom att en kolhydratstruktur används som ett handtag för bakterien så den kan sätta sig fast vid cellen och sedan infektera den När vita blodkroppar behövs vid en inflammation i en vävnad, exponeras en kolhydrat och de vita blodkropparna kan hitta rätt. För att kunna studera hur kolhydraterna känns igen måste de proteiner som binder kolhydrater kunna isoleras och renas upp. Detta är en mycket komplicerad procedur och ger oftast inte så stora mängder av proteinet. Därför är det av stort intresse att syntetisera mindre komplicerade strukturer med kolhydratigenkännande egenskaper för att kunna studera inbindningsmekanismerna. Ett antal receptorer är redan rapporterade, men de flesta är inte vattenlösliga och därmed inte biomimetiska. Vi har i detta projekt designat och syntetiserat ett flertal typer av receptorer som binder kolhydrater i vattenlösning. Receptorerna är uppbyggda på samma sätt som bindningsfickorna i de kolhydratbindande proteinerna med en opolär yta omgärdad av polära grupper. Den opolära ytan består endera av antracen eller en dibensobarrelenstruktur och på den har polära aminosyror kopplats på i position 9 och 10. Detta ger två huvudtyper av receptorer beroende på vilken opolär yta som används. Antracen ger en plan struktur, medan dibensobarrelenen ger en mer konkav struktur vilket gör den mer rigid och därmed mindre flexibel vilket skulle förbättra bindningsmöjligheterna. Vid NMR-titreringar med olika kolhydrater visade det sig att uroniderna, dvs kolhydrater med en karboxylsyra, av glukos och galaktos och en dibensobarrelenreceptor med arginin som polär sidokedja gav de största ändringarna i kemiskt shift i NMR-spektrumet. Dessa kombinationer undersöktes därefter mer noggrant och en bindningskurva kunde fås ur vilken en bindningskonstant kunde bestämmas. Det visade sig att de receptorer vi designat hade en dissociationskonstant liknande tidigare rapporterade receptorer i vatten nämligen ca 10 mM. Jämför man det med kolhydratbindande proteiner är det inte så stor skillnad, monosackarider binder oftast rätt så svagt och typiska värden hos proteinerna är 0,1-1 mM. Skillnaden jämfört med våra receptorer motsvarar ungefär styrkan i 1-2 vätebindningar, så möjligheten att skapa effektivare receptorer finns!