Synthesis and conformational analysis of functionalized collagen triple helices

Abstract: In this thesis a “click chemistry” and reduction/acylation approach is presented to functionalize azidoproline containing collagen model peptides. With these approaches moieties ranging from a formamide to triazoles bearing monosaccharide were attached to collagen triple helices. Functionalized triple helices with stabilities up to the extent of triple helices containing only natural amino acids could be achieved. This is important for the development of functional collagen based materials. Furthermore, by varying the position of the incorporated functional group, the stereochemistry at the attachment point of the functional group and the nature of the functional group a deeper insight into the factors that are responsible for the triple helical stability of collagen was gained. The influence of proline ring puckering, the conformation of Xaa-Pro amide bonds, intramolecular H-bonds, steric effects, charges and solvation on the conformational stability of the collagen triple helix was investigated. Additionally, acetylated dimethylamide proline derivatives were investigated. These could be used, instead of acetylated methylester proline derivatives, as models for the conformation of proline residues within biopolymers. ---------- Kurzzusammenfassung:
In der vorliegenden Arbeit wird eine “Click Chemie” und Reduktion/Acylierungs Strategie zur Funtionalisierung von azidoprolinhaltigen Collagen Modell Peptiden vorgestellt. Mit diesen Verfahren konnten Einheiten wie Formamide und mit monosaccharidversehene Triazole eingeführt werden. Die so erhaltenen Collagen Triplehelices weisen Stabilitäten auf, die teilweise bis an die Stabilität von Helices welche ausschliesslich aus natürlichen Aminosäuren bestehen, heranreichen. Diese Erkentnisse sind wichtig für die Entwicklung von funktionellen, collagenbasierten Materialien. Desweiteren wurde durch die Variation von der funktionalisierten Stelle, der Stereochemie and der funktionalisierten Stelle, sowie der Art der eingeführten Einheit ein tieferer Einbilck in die Faktoren gewonnen, welche für die triplehelicale Stabilität von Collagen verantwortlich sind. Es wurden die Einflüsse der Prolinringfaltung, der Konformation der Xaa-Pro Amidbindung, intramolekularer Wasserstoffbrücken, sterischer Effekte, Ladungen und Hydratisierung auf die konformationelle Stabilität der Collagen Triplehelix untersucht. Zusätzlich, wurden acetylierte Dimethylamide von Prolinderivaten untersucht. Diese könnten anstatt acetylierten Metylester von Prolinderivaten als Modelle für die Konformation von Prolin Einheiten in Biopolymeren dienen.