Effiziente Konformationsanalyse von Peptiden

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Abstract

Conformational analysis by NMR spectroscopy and molecular dynamics simulations (MD) is one of the most important techniques for high resolution structure analysis in chemistry and biochemistry. In the frame of this thesis, a torsion angle based clustering procedure forms the basis of an enhanced methodology for conformational analysis by NMR and MD, the advantage of which is shown by comparison with prior procedures.
The determination of the structures of glycomimetic cyclic hexapeptides contributes to understanding the basis of the mimicry of the L2/HNK1 epitope, a carbohydrate structure with several important functions, in particular in the peripheral nervous system.
The structures of cyclic penta- and hexapapetides show the influence of the incorporated beta-homoamino acids on the structures of the peptides: A distinct preference for the central position of a pseudo-gamma-turn makes beta-homoamino acids suitable for the use as gamma-turn mimetics in rational peptide design.

Zusammenfassung

Die Konformationsanalyse mit NMR-Spektroskopie und Moleküldynamik-Simulationen (MD) ist eine der wichtigsten Techniken zur hochauflösenden Strukturaufklärung in Chemie und Biochemie. Das in der vorliegenden Arbeit entwickelte, auf Torsionswinkelkriterien basierende Clustering-Verfahren ist die Grundlage einer verbesserten Methodik zur Konformationsanalyse mittels NMR und MD, deren Überlegenheit durch die Gegenüberstellung mit früheren Vorgehensweisen gezeigt wird.
Die Strukturbestimmung glykomimetischer Cyclohexapeptide leistet wichtige Beiträge zum Verständnis der Grundlagen der Mimikry des L2/HNK1-Epitops, einer Kohlenhydratstruktur mit vielfältigen Aufgaben vor allem im peripheren Nervensystem.
Anhand der Strukturen cyclischer Penta- und Hexapeptide wird der Einfluss der inkorporierten beta-Homoaminosäuren auf die Struktur der Peptide gezeigt: Eine ausgeprägte Präferenz für die zentrale Position eines Pseudo-Gamma-Turns ermöglicht den Einsatz von beta-Aminosäuren als Gamma-Turn-Mimetika im Rahmen eines gezielten Peptid-Designs.

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