Diarylethen‐basierte lichtschaltbare Inhibitoren von Serinproteasen

Abstract

Ein bizyklisches Peptid wurde mit einem Diarylethen modifiziert, um lichtschaltbare Inhibitoren der Serinprotease Bos taurus Trypsin 1 (T1) zu erzeugen. Ausgehend von dem Sonnenblumen‐Trypsin‐Inhibitor‐1 (SFTI‐1) als Prototyp, erhielten wir lichtschaltbare Inhibitoren von T1 mit Ki im niedrigen nanomolaren Bereich, deren Aktivität durch Bestrahlung mit Licht um das 20‐Fache moduliert werden konnte. Die inhibitorische Potenz sowie die Resistenz gegen proteolytischen Abbau wurden systematisch an einer Reihe von 17 SFTI‐1‐Analoga untersucht. Die Isomerisierung des Photoschalters beeinflusst das Netzwerk aus Wasserstoffbrücken, das zur Stabilisierung der Struktur der Inhibitoren dient, und möglicherweise auch die Bindungsdynamik zwischen Enzym und Inhibitor. Die Machbarkeit einer zeitlichen und räumlichen Manipulation der Enzymaktivität wurde durch kontrollierten Verdau eines Hydrogels auf Gelatinebasis und eines antimikrobiellen Peptids BP100‐RW bewiesen. Die angewendeten Designprinzipien für Diarylethen‐Photoschalter stellen eine Grundlage für die Entwicklung anderer Serinprotease‐Inhibitoren dar.

Photo‐Controllable Smart Hydrogels for Biomedical Application: A Review

“…[83,84] Usually, the side chain part of the photoswitch is directly connected to the main chain of the polymerization. According to the different photoisomerization mechanisms, the common photoswitch molecules can be divided into cis-trans isomerized photoswitch molecules (such as azobenzene, [85] stilbene [24] ), and open-ring cycloisomerized photoswitch molecules (such as spiral pyrane, [86] diarylethylene [87] ).…”

“…In general, under ultraviolet light, azobenzene [23] and stilbene [24] stay in the cis-state, but under longer wavelength radiation, they are in the trans-state. Spiropyran [88] stabilizes in an open loop state when exposed to UV radiation and in a closed loop state when exposed to visible light; whereas diarylethylene, [87] which is cyclized, stabilizes in an open loop state. Azolbenzene and spiropyrane derivatives are two of these photoswitches that are often employed in biological systems because of their capacity for multi-group alterations and high isomerization efficiency.…”