Funktionalisierte beta-Peptide als artifizielle Matrix zur Aggregation und Modifikation von und auf Modellmembranen

ß3-Aminosäuren (s. Abb. 1 (c)) sind aufgrund ihrer zusätzlichen Methylen-Einheit im Vergleich zu einer a-Aminosäure (s. Abb. 1 (a)) in der Lage, bereits bei kurzen Sequenzen (ab 6 Aminosäuren[1]) stabile Sekundärstrukturen auszubilden. Unter der Vielzahl von möglichen Sekundärstrukturen steht besonders die 14-Helix (s. Abb. 2) in unserem Fokus. Dabei bietet die 14-Helix aufgrund ihrer regelmäßigen Struktur eine geeignete Plattform um zahlreich Modifikationen einzuführen. Diese Modifikationen lassen sich durch die Synthese entsprechender Bausteine und die Peptid-Synthese an der Festphase (SPPS) realisieren.[2,3]

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Abbildung 1. Allgemeine Struktur einer a-Aminosäure (a), ß1-Aminosäure (b), ß3-Aminosäure (c) und ß2,3-Aminosäure (d).




Das Maß an Funktionalisierung das eingebracht werden kann umfasst ein breites Spektrum an verschiedenen Optionen je nach Einsatzgebiet und Fragestellung. So können z. B. Funktionalisierungen eingebracht werden die eine spezifische oder unspezifische Aggregation der Peptide untereinander ermöglichen.

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Abbildung 2. Röntgernstrukturanalyse einer 14-Helix. Links: Seitliche Ansicht auf ein Hexamer, rechts: „Draufsicht“ entlang der Helix-Achse auf das Hexamer.[3]




Des Weiteren ermöglichen weitere Modifikationen z. B. die Anlagerung der

ß3-Peptide an Membranen, sodass ein Membran-überspannendes 2D-Aggregat generiert werden kann (s. Abb. 3).

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Abbildung 3. Schematische Darstellung der Aggregationssysteme auf der Membranoberfläche.




[1]    A.M. Brückner, P. Chakraborty, S.H. Gellman, U. Diederichsen, Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4395–4399.

[2]    D. Seebach, D.F. Hook, A. Glättli, Biopolymers 2006, 84, 23-37.

[3]    R.P. Cheng, S.H. Gellmann, W.F. DeGrado, Chem. Rev. 2001, 101, 3219-3232.