Synthesis of Monoacetyldiglyceride(MADG) Synthesis of β-(1-Azulenyl)-L-alanine & Dimethyldiazaperopyrenium Dichloride Synthesis of DNA Minor Groove Binding Stapled Polyamide

Abstract

본 연구 논문은 크게 monoacetyldiglyceride (MADG)의 합성과 단백질의 fluorochrome로 이용되는 β-(1-Azulenyl)-L-alanine의 합성, DNA intercalator로 사용될 dimethyldiazaperopyrenium dichloride의 합성 그리고 DNA minor groove를 인식, 결합하는 polyamide의 합성으로 나뉘어 진다. Part A에서는 녹용 추출물로 조혈 모세포 촉진작용과 쥐의 췌장도 세포의 칼슘 분비를 촉진하는 것으로 알려진 MADG (monoacetyldiglyceride)를 glycerol을 출발물질로 하여 위치 선택적 모노에스테르화 반응, 모노아세틸화 반응, 마지막으로 에스테르화 반응을 순차적으로 시행하여 합성하였다. 이 외에 (R)/(S)-MADG를 합성하였는데 이는 녹용에서 추출된 racemic MADG 화합물을 바탕으로 하여 stereochemistry를 도입시킴으로써, 활성면에 있어 보다 효과적인 결과를 유도해 내려는 목적으로 수행하였다. (R)/(S)-MADG에 대한 합성 방법은 optically active (R)/(S)-glycidol을 출발물질로 하여 Sharpless에 의해 소개된 Ti(titanium)을 이용한 ring opening 반응을 통한 monoesterification과 monoacetylation, final esterification의 세 단계를 거쳐 (R)- 및 (S)-MADG 화합물을 합성해 내었다. 또한 enantiopure 정도를 알아 보기위해 Mosher-ester 반응을 이용하여 ee (%)값을 측정하였으며 각각 (R)-MADG인 경우 95%, (S)-MADG인 경우 93%의 결과를 얻을 수 있었다. Part B에서는 신경세포에 주입하여 응집과정을 monitor함으로서 cell mapping을 통한 알츠하이머 병인 기전을 규명하기 위하여 full length amyloid peptide (1-40)의 N-terminus에 부착되어 fluorochrome로써의 역할을 수행할 azulene 유도체인, β-(1-Azulenyl)-L-alanine를 합성하였다. Azulene 유도체의 합성은 아줄렌을 출발물질로 하여 malonic ester 축합반응을 통해 알라닌 부위를 도입한 후, enzyme resolution 방법을 통해 chiral center 만드는 것으로 이루어졌다. 또한 형광 probe 연구의 일환으로 DNA intercalator로써 가장 많이 알려진 물질중의 하나인 dimethyldiazaperopyrenium dichloride를 합성하였다. Dimethyldiazaperopyrenium dichloride은 상업적으로 구입할 수 있는 3,4,9,10-perylenetracarboxylic dianhydride를 출발물질로 하여 총 세 단계를 거쳐 합성되어졌다. 마지막으로 Part C에서는 DNA minor groove를 인식하여 결합 가능한 리간드인 폴리아마이드를 합성하는 연구를 수행하였다. 이러한 방향족 폴리아마이드는 바이러스 유전자인 RNA가 숙주세포의 DNA를 이용하여 DNA를 복제해가는 과정 중에 생겨나는 DNA-RNA hybrid의 염기쌍과 강한 수소결합을 이룸으로써 DNA-RNA hybrid가 풀리는 것을 방지하고 바이러스의 역전사 과정을 막아 바이러스의 활동을 제약하는 항바이러스성 효과를 지니게 된다. 본 실험에서는 DNA minor groove에 결합하는 물질로써 이미 알려져 있는 antibiotic, antiviral 그리고 antitumour 활성을 지닌 netropsin, distamycin 화합물과 "pairing rule"을 바탕으로 하여 stapled 형태의 폴리아마이드를 디자인 하였으며 이 외에도 보다 구조적으로 안정적이고 특정 염기 서열에 대한 인식기능이 있는 화합물을 만들어 내기 위해 각각의 monomer에 hydroxyl 그룹을 도입하여 수소 결합을 통해 구조적 안정성을 유도하였다. DNA minor groove의 -GCGC- 염기서열을 target으로 하는 폴리아마이드는 pyrrole과 imidazole monomer로 구성되어졌으며 이들을 가지고 목표 화합물의 합성을 진행중이다.;In the part I, we efficiently sythesized C3-monoacetylated diglycerides (MADGs) that contain two fatty acids at sn-1 and sn-2 positions of the glycerol backbone starting from glycerol and fatty acid. The MADG, a kind of triacylglycerols (TAGs), showed Ca^(2+) mobilizing activity in pancreatic acinar cells. With our succeseful synthesis of racemic MADG, we synthesized (R)/(S)-MADG starting from optically active (R)/(S)-glycidol. In the part II, we synthesized ß-(1-azulenyl)-L-alanine starting from azulene. The spectral properties of the azulene moiety makes ß-(1-azulenyl)-L-alanine of potential value as a fluorescence probe in synthetic peptides. The synthesis of ß-(1-azulenyl)-L-alanine was made of the well-established synthesis of amino acids via malonic ester condensation. We synthesized Acetyl-ß-(1-azulenyl)-D,L-alanine by the malonic ester condensation procedure in high overall yield, and the racemate has been enzymatically resolved with acylase I from Aspergillus melleus. In the course of our research on fluorescence probe, we synthesized dimethyldiazaperopyrenium dichloride that is one of the largest known DNA intercalators. The dimethyldiazaperopyrenium can also be used as a selective fluorescence probe of A- and/or T-rich single-stranded polynucleotides. The dimethyldiazaperopyrenium dichloride was synthesized starting from commercially available 3,4,9,10-perylenetracarboxylic dianhydride. In the part III, we designed sequence-specific DNA minor groove binding polyamide to be made up ImPyImPyDp (Im: N-hydroxymethylimidazole, Py: N-hydroxymethylpyrrole, Dp: dimethylaminopropylamine) and are synthesizing this molecule. Many diseases, such as cancer, are related to aberrant gene expression. Regulating transcription by chemical methods could be important in human medicine. Minor groove binding polyamides offer one chemical approach to DNA recognition. Polyamides made from N-methylpyrrole, N-methylimidazole and N-methyl-3-hydroxypyrrole amino acid have been known to bind with high affinities and sequence specificities to minor groove of double stranded DNA.