Synthesis of new generation PEGylated ligation auxiliaries for glycopeptide preparation

Die inhärente chemische Komplexität der Kohlenhydrate in Kombination mit aufwendigen zellulären Synthesewegen erlaubt bis dato lediglich ein eingeschränktes Verständnis der Funktion von Proteinglykosylierungen und bremst dadurch unsere Möglichkeiten das Potential dieser posttranslationalen Modifikationen vollständig zu nutzen. Fortschritte im Bereich der Glykobiologie haben möglicherweise einen direkten Einfluss auf verschiedenste Forschungsgebiete, wie zum Beispiel auf die Arzneimittelentwicklung, Immunologie, Medizin und Zellbiologie. Dies kann jedoch nur durch die Erweiterung des Spektrums an biologischen und chemischen Werkzeugen zur Synthese von Glykoproteinen erreicht werden. Ein kürzlich entwickeltes PEGyliertes Ligationsauxiliar nützt die Vorteile von Ligationsauxiliaren und fügt durch die Einführung eines Polyethylenglycol (PEG)-Polymers eine weitere Funktionalität zu dessen Grundstruktur hinzu, welche die Regulierung der Löslichkeitseigenschaften und somit die kontrollierte Fällung des Peptid-Auxiliar-Konjugats ermöglicht. Durch diese temporäre Modifikation eines Peptids können aufwändige Reinigungsschritte zwischen wiederholten Runden von enzymatischen Peptidglycosylierungen auf eine einfache Fällung und Zentrifugation reduziert werden. Die Möglichkeit der Kombination von nativer chemischer Ligation und milden Bedingungen zur Entschützung mit der anschließenden schnellen und quantitativen Gewinnung des Glykopeptids stellt ein wertvolles Instrument zur Herstellung von Glykopeptiden dar. In dieser Arbeit wurde eine Syntheseroute zur Herstellung einer neuen Generation an PEGylierten Ligationsauxiliaren entwickelt. Seine veränderte Struktur, verglichen mit der des ursprünglichen Moleküls, ermöglicht die Erforschung alternativer Kopplungsstrategien, mit der Aussicht auf die Erweiterung der Einsatzfähigkeit des Auxiliars. Zusätzlich verbessert ein vereinfachtes und verkürztes Syntheseschema dessen Anwendbarkeit und ermöglicht die Herstellung von Glycopeptiden und anderen chemoenzymatisch modifizierten Peptiden.The combination of the inherent complexity of carbohydrates and the intricate cellular synthesis pathways so far only allowed for a modest understanding of the functions of protein glycosylation and also slowed down our ability to fully utilize the potential of these posttranslational modifications. Progress in the field of glycobiology may have a direct impact on various fields of research, such as drug development, immunology, general medicine and cell biology. This can only be achieved by expanding the spectrum of biological and chemical tools for the synthesis of glycoproteins. A recently developed PEGylated ligation auxiliary exploits the advantages of ligation auxiliaries and adds functionality by introducing a polyethylene glycol (PEG) polymer in the scaffold that tunes solubility properties enabling controlled precipitation of peptide-auxiliary conjugates. Via this temporary modification of the peptide, elaborate purification procedures between steps of enzymatic peptide glycosylation can be reduced to simple precipitation and centrifugation. The possibility of combining native chemical ligation and mild removal conditions of a ligation auxiliary with the ability of fast, quantitative recovery of glycopeptides provides a valuable instrument for glycopeptide preparation. Here, a synthesis route for a new generation ligation auxiliary was established. Its altered structure, compared to the original molecule, enables investigation of alternative coupling strategies, with the prospect of expansion of the auxiliary’s versatility. Furthermore, a straightforward and short synthesis scheme improves its applicability and allows us to extend its usage in glycopeptide synthesis and other chemoenzymatic modification reactions of peptides