42 results on '"Comba, Peter"'
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2. Intermediate-spin iron(IV)-oxido species with record reactivity
- Author
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Comba, Peter, Nunn, George, Scherz, Frederik, and Walton, Paul H
- Abstract
The nonheme iron(IV)-oxido complex trans-N3-[(L1)FeIVO(Cl)]+, where L1 is a derivative of the tetradentate bispidine 2,4-di(pyridine-2-yl)-3,7-diazabicyclo[3.3.1]nonane-1-one, has an S = 1 electronic ground state and is the most reactive nonheme iron model system known so far, of a similar order of reactivity as nonheme iron enzymes (C-H abstraction of cyclohexane, -90 °C (propionitrile), t1/2 = 3.5 s). The reaction with cyclohexane selectively leads to chlorocyclohexane, but "cage escape" at the [(L1)FeIII(OH)(Cl)]+/cyclohexyl radical intermediate lowers the productivity. Ligand field theory is used herein to analyze the d-d transitions of [(L1)FeIVO(X)]n+ (X = Cl-, Br-, MeCN) in comparison with the thoroughly characterized ferryl complex of tetramethylcyclam (TMC = L2; [(L2)FeIVO(MeCN)]2+). The ligand field parameters and d-d transition energies are shown to provide important information on the triplet-quintet gap and its correlation with oxidation reactivity.
- Published
- 2022
3. In vivo evaluation of riboflavin receptor targeted fluorescent USPIO in mice with prostate cancer xenografts
- Author
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Jayapaul, Jabadurai, Arns, Susanne, Bunker, Matt, Weiler, Marek, Rutherford, Sandra, Comba, Peter, and Kiessling, Fabian
- Published
- 2016
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4. Possible Functional Roles of Patellamides in the Ascidian-Prochloron Symbiosis
- Author
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Baur, Philipp, Kuehl, Michael, Comba, Peter, Behrendt, Lars, Baur, Philipp, Kuehl, Michael, Comba, Peter, and Behrendt, Lars
- Abstract
Patellamides are highly bioactive compounds found along with other cyanobactins in the symbiosis between didemnid ascidians and the enigmatic cyanobacterium Prochloron. The biosynthetic pathway of patellamide synthesis is well understood, the relevant operons have been identified in the Prochloron genome and genes involved in patellamide synthesis are among the most highly transcribed cyanobacterial genes in hospite. However, a more detailed study of the in vivo dynamics of patellamides and their function in the ascidian-Prochloron symbiosis is complicated by the fact that Prochloron remains uncultivated despite numerous attempts since its discovery in 1975. A major challenge is to account for the highly dynamic microenvironmental conditions experienced by Prochloron in hospite, where light-dark cycles drive rapid shifts between hyperoxia and anoxia as well as pH variations from pH ~6 to ~10. Recently, work on patellamide analogues has pointed out a range of different catalytic functions of patellamide that could prove essential for the ascidian-Prochloron symbiosis and could be modulated by the strong microenvironmental dynamics. Here, we review fundamental properties of patellamides and their occurrence and dynamics in vitro and in vivo. We discuss possible functions of patellamides in the ascidian-Prochloron symbiosis and identify important knowledge gaps and needs for further experimental studies.
- Published
- 2022
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5. Riboflavin carrier protein-targeted fluorescent USPIO for the assessment of vascular metabolism in tumors
- Author
-
Jayapaul, Jabadurai, Arns, Susanne, Lederle, Wiltrud, Lammers, Twan, Comba, Peter, Gätjens, Jessica, and Kiessling, Fabian
- Published
- 2012
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6. Possible Functional Roles of Patellamides in the Ascidian-Prochloron Symbiosis
- Author
-
Baur, Philipp, primary, Kühl, Michael, additional, Comba, Peter, additional, and Behrendt, Lars, additional
- Published
- 2022
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7. FMN-coated fluorescent iron oxide nanoparticles for RCP-mediated targeting and labeling of metabolically active cancer and endothelial cells
- Author
-
Jayapaul, Jabadurai, Hodenius, Michael, Arns, Susanne, Lederle, Wiltrud, Lammers, Twan, Comba, Peter, Kiessling, Fabian, and Gaetjens, Jessica
- Published
- 2011
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8. Phosphine-Catalyzed Vinylation at Low Acetylene Pressure
- Author
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Sitte, Nikolai A., primary, Menche, Maximilian, additional, Tužina, Pavel, additional, Bienewald, Frank, additional, Schäfer, Ansgar, additional, Comba, Peter, additional, Rominger, Frank, additional, Hashmi, A. Stephen K., additional, and Schaub, Thomas, additional
- Published
- 2021
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9. First-Generation Bispidine Chelators for ²¹³BiIII Radiopharmaceutical Applications
- Author
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Bruchertseifer, Frank, Comba, Peter, Martin, Bodo, Morgenstern, Alfred, Notni, Johannes, Starke, Miriam, and Wadepohl, Hubert
- Subjects
Medizin - Abstract
Hepta- and octadentate bispidines (3,7-diazabicyclo[3.3.1]nonane, diaza-adamantane) with acetate, methyl-pyridine, and methyl-picolinate pendant groups at the amine donors of the bispidine platform have been prepared and used to investigate BiIII coordination chemistry. Crystal structure and solution spectroscopic data (NMR spectroscopy and mass spectrometry) confirm that the rigid and relatively large bispidine cavity with an axially distorted geometry is well suited for BiIII and in all cases forms nine-coordinate complexes; this is supported by an established hole size and shape analysis. It follows that nonadentate bispidines probably will be more suited as bifunctional chelators for ²¹³BiIII-based radiopharmaceuticals. However, two isomeric picolinate-/acetate-based heptadentate ligands already show very efficient complexation kinetics with ²¹³BiIII at ambient temperature and kinetic stability that is comparable with the standard ligands used in this field. The experimentally determined hydrophilicities (log D₇.₄ values) show that the BiIII complexes reported are relatively hydrophilic and well suited for medicinal applications. We also present a very efficient and relatively accurate method to compute charge distributions and hydrophilicities, and this will help to further optimize the systems reported here.
- Published
- 2020
10. Cu2+ selective chelators relieve copper-induced oxidative stress in vivo† †Electronic supplementary information (ESI) available: Supporting figures and tables, details of LC methods for stability and purity analysis of chelators, ESI-MS spectrum of copper complexes, Job's plot, absorbance data and stability constant determination with different metal ions, EPR spectra, control experiments in cells and zebrafish larvae, and 1H NMR, 13C NMR are included. See DOI: 10.1039/c8sc04041a
- Author
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Rakshit, Ananya, Khatua, Kaustav, Shanbhag, Vinit, Comba, Peter, and Datta, Ankona
- Subjects
inorganic chemicals ,Chemistry - Abstract
We report highly selective, novel Cu2+ chelators that relieve copper induced oxidative stress in vivo indicating applicability toward assuaging copper-overload disorders., Copper ions are essential for biological function yet are severely detrimental when present in excess. At the molecular level, copper ions catalyze the production of hydroxyl radicals that can irreversibly alter essential bio-molecules. Hence, selective copper chelators that can remove excess copper ions and alleviate oxidative stress will help assuage copper-overload diseases. However, most currently available chelators are non-specific leading to multiple undesirable side-effects. The challenge is to build chelators that can bind to copper ions with high affinity but leave the levels of essential metal ions unaltered. Here we report the design and development of redox-state selective Cu ion chelators that have 108 times higher conditional stability constants toward Cu2+ compared to both Cu+ and other biologically relevant metal ions. This unique selectivity allows the specific removal of Cu2+ ions that would be available only under pathophysiological metal overload and oxidative stress conditions and provides access to effective removal of the aberrant redox-cycling Cu ion pool without affecting the essential non-redox cycling Cu+ labile pool. We have shown that the chelators provide distinct protection against copper-induced oxidative stress in vitro and in live cells via selective Cu2+ ion chelation. Notably, the chelators afford significant reduction in Cu-induced oxidative damage in Atp7a–/– Menkes disease model cells that have endogenously high levels of Cu ions. Finally, in vivo testing of our chelators in a live zebrafish larval model demonstrate their protective properties against copper-induced oxidative stress.
- Published
- 2018
11. A new molecular mechanics force field for the design of oxotechnetium(V) and oxorhenium(V) radiopharmaceuticals
- Author
-
Comba, Peter, Daubinet, André, Martin, Bodo, Pietzsch, Hans-Jürgen, and Stephan, Holger
- Published
- 2006
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12. Structural variation in the copper(II) complexes with a tetradentate bis-6-methylpyridine-substituted bispidine ligand
- Author
-
Comba, Peter, Martin, Bodo, Prikhod`ko, Alexander, Pritzkow, Hans, and Rohwer, Heidi
- Published
- 2005
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13. Novel ring contraction reaction for the synthesis of functionalized tetrathiamacrocyclic ligand molecules
- Author
-
Comba, Peter, Fath, Andreas, Nuber, Bernd, and Peters, Alexander
- Subjects
Polycyclic compounds -- Research ,Ligands -- Research ,Biological sciences ,Chemistry - Abstract
Chlorination of (14)aneS4-ol (1,4,8,11-tetrathiatetradecan-6-ol) and cis/trans-(14)aneS4-diol (cis/trans-1,4,8,11-tetrathiatetradecane-6,13-diol) produces the corresponding dichloro-substituted macrocycles (14)aneS4-Cl (1,4,8,11-tetrathiatetradecane 6-chloride) and cis/trans-(14)aneS4-Cl2 (cis/trans-1,4,8,11-tetrathiatetradecane 6,13-dichloride) in good yield. Thiomethylation of the chlorides leads to ring-contracted-pendent thioether macrocycles (13)aneS4-CH2SCH3 (1,4,7,10-tetrathiatridecane-5-(methylthio)methane) and cis/trans-anti-(12)aneS4-(CH2SCH3)2 (1,4,7,10-tetrathiadodecane-5,11-bis((methylthio)methane)).
- Published
- 1997
14. A New Mixed-Valence Mn(II)Mn(III) Compound With Catalase and Superoxide Dismutase Activities
- Author
-
Costa, Rafael O., primary, Ferreira, Sarah S., additional, Pereira, Crystiane A., additional, Harmer, Jeffrey R., additional, Noble, Christopher J., additional, Schenk, Gerhard, additional, Franco, Roberto W. A., additional, Resende, Jackson A. L. C., additional, Comba, Peter, additional, Roberts, Asha E., additional, Fernandes, Christiane, additional, and Horn Jr., Adolfo, additional
- Published
- 2018
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15. Structural and mechanistic studies of the copper(II)-assisted ortho-hydroxylation of benzoates by trimethylamine N-oxide
- Author
-
Buijs, Wim, Comba, Peter, Corneli, Danny, and Pritzkow, Hans
- Published
- 2002
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16. Synthesis, Magnetic Properties, and Catalytic Properties of a Nickel(II)-Dependent Biomimetic of Metallohydrolases
- Author
-
Horn Jr., Adolfo, primary, Englert, Daniel, additional, Roberts, Asha E., additional, Comba, Peter, additional, Schenk, Gerhard, additional, Krenske, Elizabeth H., additional, and Gahan, Lawrence R., additional
- Published
- 2018
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17. Cu2+selective chelators relieve copper-induced oxidative stressin vivo
- Author
-
Rakshit, Ananya, primary, Khatua, Kaustav, additional, Shanbhag, Vinit, additional, Comba, Peter, additional, and Datta, Ankona, additional
- Published
- 2018
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18. Calculation of exchange coupling constants of transition metal complexes with DFT
- Author
-
Comba, Peter, Hausberg, Sascha, and Martin, Bodo
- Subjects
Manganese -- Chemical properties ,Organocuprates -- Structure ,Organocuprates -- Chemical properties ,Density functionals -- Usage ,Chromium -- Chemical properties ,Chemicals, plastics and rubber industries - Published
- 2009
19. Oxidation of cyclohexane by a high-valent iron bispidine complex: a combined experimental and computational mechanistic study
- Author
-
Comba, Peter, Maurer, Martin, and Vadivelu, Prabha
- Subjects
Cyclic compounds -- Structure ,Cyclic compounds -- Chemical properties ,Density functionals -- Usage ,Oxidation-reduction reaction -- Analysis ,Chemicals, plastics and rubber industries - Published
- 2008
20. DFT-based studies on the Jahn-Teller effect in 3d hexacyanometalates with orbitally degenerate ground states
- Author
-
Atanasov, Mihial, Comba, Peter, Daul, Claude A., and Hauser, Andreas
- Subjects
Density functionals -- Analysis ,Potential energy -- Research ,Cyanides -- Structure ,Cyanides -- Electric properties ,Cyanides -- Mechanical properties ,Chemicals, plastics and rubber industries - Abstract
Linear and quadratic Jahn-Teller coupling models in the five-dimensional space of the [[epsilon].sub.g] and [[tau].sub.2g] octahedral vibrations Jahn-Teller (JT) coupling problem are used for studying the ground-state potential energy surface of M[(CN).sub.6]. The implications of pseudo and dynamic JT coupling are explored with [[Fe[(CN).sub.6]].sup.3-] as a model complex.
- Published
- 2007
21. DFT studies on the magnetic exchange across the cyanide bridge
- Author
-
Atanasov, Mihail, Comba, Peter, and Daul, Claude A.
- Subjects
Anisotropy -- Analysis ,Cyanides -- Structure ,Cyanides -- Magnetic properties ,Cyanides -- Properties ,Density functionals -- Analysis ,Chemicals, plastics and rubber industries - Abstract
Exchange coupling across the cyanide bridge in a series of novel cyanometalate complexes with [Cu.sup.II]-NC-[M.sub.III] fragments is explored using the broken-symmetry DFT approach and an empirical model. The DFT values of the exchange coupling parameters resulting from different occupations of the [t.sub.2g] oribtals of low-spin [[t.sub.2g].sup.5] [Fe.sup.III] are employed to discuss the influence of spin-orbit coupling on the isotropic and anisotropic exchange coupling in linear Cu-NC-Fe pairs.
- Published
- 2006
22. Synthesis, structural analysis, solution equilibria and biological activity of rhodium(iii) complexes with a quinquedentate polyaminopolycarboxylate
- Author
-
Jeremić, Marija S., primary, Wadepohl, Hubert, additional, Kojić, Vesna V., additional, Jakimov, Dimitar S., additional, Jelić, Ratomir, additional, Popović, Suzana, additional, Matović, Zoran D., additional, and Comba, Peter, additional
- Published
- 2017
- Full Text
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23. Cu2+ selective chelators relieve copper-induced oxidative stress in vivo.
- Author
-
Rakshit, Ananya, Khatua, Kaustav, Shanbhag, Vinit, Comba, Peter, and Datta, Ankona
- Published
- 2018
- Full Text
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24. Copper(II) complexes with aromatic nitrogen-containing heterocycles as effective inhibitors of quorum sensing activity in Pseudomonas aeruginosa
- Author
-
Glišić, Biljana Đ., Aleksić, Ivana, Comba, Peter, Wadepohl, Hubert, Ilić-Tomić, Tatjana, Nikodinović-Runić, Jasmina, Đuran, Miloš I., Glišić, Biljana Đ., Aleksić, Ivana, Comba, Peter, Wadepohl, Hubert, Ilić-Tomić, Tatjana, Nikodinović-Runić, Jasmina, and Đuran, Miloš I.
- Abstract
Five copper(II) complexes 1-5 with aromatic nitrogen-containing heterocycles, pyrimidine (pm, 1), pyrazine (pz, 2), quinazoline (qz, 3 and 4) and phthalazine (phtz, 5) have been synthesized and structurally characterized by spectroscopic and single-crystal X-ray diffraction techniques. The crystallographic results show that, dependent on the ligand structure, complexes 1-5 are of different nuclearity. The antimicrobial efficiency of complexes 1-5 has been evaluated against three clinically relevant microorganisms and none of the complexes showed significant growth inhibiting activity, with values of minimum inhibitory concentrations (MIC) in the mM range. Since in many bacteria, pathogenicity and virulence are regulated by intercellular communication processes, quorum sensing (QS), the effect of the copper(II) complexes on bacterial QS has also been examined. The results indicate that the investigated complexes inhibit violacein production in Chromobacterium violaceum CV026, suggesting an anti-QS activity. In order to differentiate, which of the QS pathways was affected by the copper(II) complexes, three biosensor strains were used: the PAO1 Delta rhlIpKD-rhlA and the PA14-R3 Delta lasIPrsaI lux strain to directly measure the levels of C4-HSL (N-butanoyl-homoserine lactone) and 3OC12-HSL (N-3-oxo-dodecanoyl- homoserine lactone), respectively, and PAO1 Delta pqsA mini-CTX luxPpqsA for the detection of AHQs (2-alkyl-4-quinolones). Complexes 1-5 were shown to be efficient inhibitors of biofilm formation of the human opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa PAO1, with the qz-containing complex 3 being the most active. Finally, the most anti-QS-active complexes 1 and 3 showed synergistic activity against a multi-drug resistant clinical isolate of P. aeruginosa, when supplied in combination with the known antibiotics piperacillin and ceftazidime.
- Published
- 2016
25. Silver(I) complexes with phthalazine and quinazoline as effective agents against pathogenic Pseudomonas aeruginosa strains
- Author
-
Glišić, Biljana Đ., Šenerović, Lidija, Comba, Peter, Wadepohl, Hubert, Veselinović, Aleksandar, Milivojević, Dušan R., Đuran, Miloš I., Nikodinović-Runić, Jasmina, Glišić, Biljana Đ., Šenerović, Lidija, Comba, Peter, Wadepohl, Hubert, Veselinović, Aleksandar, Milivojević, Dušan R., Đuran, Miloš I., and Nikodinović-Runić, Jasmina
- Abstract
Five silver(I) complexes with aromatic nitrogen-containing heterocycles, phthalazine (phtz) and quinazoline (qz), were synthesized, characterized and analyzed by single-crystal X-ray diffraction analysis. Although different AgX salts reacted with phtz, only dinuclear silver(I) complexes of the general formula {[Ag(X-O)(phtz-N)](2)(mu-phtz-N,N')(2)} were formed, X = NO3- (1), CF3SO3- (2) and ClO4- (3). However, reactions of qz with an equimolar amount of AgCF3SO3 and AgBF4 resulted in the formation of polynuclear complexes, {[Ag(CF3SO3-O)(qz-N)](2)}(n) (4) and {[Ag(qz-N)][BF4]}(n) (5). Complexes 1-5 were evaluated by in vitro antimicrobial studies against a panel of microbial strains that lead to many skin and soft tissue, respiratory, wound and nosocomial infections. The obtained results indicate that all tested silver(I) complexes have good antibacterial activity with MIC (minimum inhibitory concentration) values in the range from 2.9 to 48.0 mu M against the investigated strains. Among the investigated strains, these complexes were particularly efficient against pathogenic Pseudomonas aeruginosa (MIC = 2.9-29 mu M) and had a marked ability to disrupt clinically relevant biofilms of strains with high inherent resistance to antibiotics. On the other hand, their activity against the fungus Candida albicans was moderate. In order to determine the therapeutic potential of silver(I) complexes 1-5, their antiproliferative effect on the human lung fibroblastic cell line MRC5, has been also evaluated. The binding of complexes 1-5 to the genomic DNA of P. aeruginosa was demonstrated by gel electrophoresis techniques and well supported by molecular docking into the DNA minor groove. All investigated complexes showed an improved cytotoxicity profile in comparison to the clinically used AgNO3. (C) 2015 Elsevier Inc. All rights reserved.
- Published
- 2016
26. Silver(I) complexes with phthalazine and quinazoline as effective agents against pathogenic Pseudomonas aeruginosa strains
- Author
-
Glišić, Biljana, Šenerović, Lidija, Comba, Peter, Wadepohl, Hubert, Veselinović, Aleksandar, Milivojević, Dušan, Djuran, Milos I., Nikodinović-Runić, Jasmina, Glišić, Biljana, Šenerović, Lidija, Comba, Peter, Wadepohl, Hubert, Veselinović, Aleksandar, Milivojević, Dušan, Djuran, Milos I., and Nikodinović-Runić, Jasmina
- Abstract
Five silver(I) complexes with aromatic nitrogen-containing heterocycles, phthalazine (phtz) and quinazoline (qz), were synthesized, characterized and analyzed by single-crystal X-ray diffraction analysis. Although different AgX salts reacted with phtz, only dinuclear silver(I) complexes of the general formula {[Ag(X-O)(phtz-N)](2)(mu-phtz-N,N')(2)} were formed, X = NO3- (1), CF3SO3- (2) and ClO4- (3). However, reactions of qz with an equimolar amount of AgCF3SO3 and AgBF4 resulted in the formation of polynuclear complexes, {[Ag(CF3SO3-O)(qz-N)](2)}(n) (4) and {[Ag(qz-N)][BF4]}(n) (5). Complexes 1-5 were evaluated by in vitro antimicrobial studies against a panel of microbial strains that lead to many skin and soft tissue, respiratory, wound and nosocomial infections. The obtained results indicate that all tested silver(I) complexes have good antibacterial activity with MIC (minimum inhibitory concentration) values in the range from 2.9 to 48.0 mu M against the investigated strains. Among the investigated strains, these complexes were particularly efficient against pathogenic Pseudomonas aeruginosa (MIC = 2.9-29 mu M) and had a marked ability to disrupt clinically relevant biofilms of strains with high inherent resistance to antibiotics. On the other hand, their activity against the fungus Candida albicans was moderate. In order to determine the therapeutic potential of silver(I) complexes 1-5, their antiproliferative effect on the human lung fibroblastic cell line MRC5, has been also evaluated. The binding of complexes 1-5 to the genomic DNA of P. aeruginosa was demonstrated by gel electrophoresis techniques and well supported by molecular docking into the DNA minor groove. All investigated complexes showed an improved cytotoxicity profile in comparison to the clinically used AgNO3.
- Published
- 2016
27. Copper(II) complexes with aromatic nitrogen-containing heterocycles as effective inhibitors of quorum sensing activity in Pseudomonas aeruginosa
- Author
-
Glišić, Biljana, Aleksić, Ivana, Comba, Peter, Wadepohl, Hubert, Ilić-Tomić, Tatjana, Nikodinović-Runić, Jasmina, Djuran, Milos I., Glišić, Biljana, Aleksić, Ivana, Comba, Peter, Wadepohl, Hubert, Ilić-Tomić, Tatjana, Nikodinović-Runić, Jasmina, and Djuran, Milos I.
- Abstract
Five copper(II) complexes 1-5 with aromatic nitrogen-containing heterocycles, pyrimidine (pm, 1), pyrazine (pz, 2), quinazoline (qz, 3 and 4) and phthalazine (phtz, 5) have been synthesized and structurally characterized by spectroscopic and single-crystal X-ray diffraction techniques. The crystallographic results show that, dependent on the ligand structure, complexes 1-5 are of different nuclearity. The antimicrobial efficiency of complexes 1-5 has been evaluated against three clinically relevant microorganisms and none of the complexes showed significant growth inhibiting activity, with values of minimum inhibitory concentrations (MIC) in the mM range. Since in many bacteria, pathogenicity and virulence are regulated by intercellular communication processes, quorum sensing (QS), the effect of the copper(II) complexes on bacterial QS has also been examined. The results indicate that the investigated complexes inhibit violacein production in Chromobacterium violaceum CV026, suggesting an anti-QS activity. In order to differentiate, which of the QS pathways was affected by the copper(II) complexes, three biosensor strains were used: the PAO1 Delta rhlIpKD-rhlA and the PA14-R3 Delta lasIPrsaI lux strain to directly measure the levels of C4-HSL (N-butanoyl-homoserine lactone) and 3OC12-HSL (N-3-oxo-dodecanoyl- homoserine lactone), respectively, and PAO1 Delta pqsA mini-CTX luxPpqsA for the detection of AHQs (2-alkyl-4-quinolones). Complexes 1-5 were shown to be efficient inhibitors of biofilm formation of the human opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa PAO1, with the qz-containing complex 3 being the most active. Finally, the most anti-QS-active complexes 1 and 3 showed synergistic activity against a multi-drug resistant clinical isolate of P. aeruginosa, when supplied in combination with the known antibiotics piperacillin and ceftazidime.
- Published
- 2016
28. Design und Synthese von mehrfunktionalen Cyclamliganden zur Entwicklung von stabilen radioaktiven Kupferkomplexen für Diagnostik und Therapie
- Author
-
Steinbach, Jörg, Comba, Peter, Kubeil, Manja, Steinbach, Jörg, Comba, Peter, and Kubeil, Manja
- Abstract
Die Entwicklung von makrocyclischen Chelatoren, die mit Kupferionen thermodynamisch stabile und kinetisch inerte Komplexe bilden, ist in den letzten Jahren zunehmend in den Fokus der Forschung gerückt. Das ergibt sich insbesondere aus der Möglichkeit, Radiokupfernuklide aufgrund günstiger kernphysikalischer Eigenschaften sowohl für diagnostische (64Cu) als auch therapeutische (67Cu) Anwendungen einzusetzen. Hervorzuheben ist der Azamakrocyclus Cyclam (1,4,8,11-Tetraazacyclodecan), da dieser mit Kupfer(II)-Ionen Komplexe hoher thermodynamischer Stabilität bildet. Zudem weist der Chelator weitere Funktionalisierungsmöglichkeiten auf, um in Hinblick auf eine nuklearmedizinische Anwendung pharmakologisch relevante Moleküle wie beispielsweise Peptide oder Proteine (Antikörper oder Antikörperfragmente) kovalent zu binden und damit eine spezifische Anreicherung im Tumorgewebe zu ermöglichen. Allerdings erfordert das Maßschneidern der Eigenschaften von neuen bifunktionellen Chelatoren Kenntnisse über den Einfluss der Substituten auf die Stabilität der gebildeten Kupfer(II)-Komplexe. Die thermodynamische Stabilität lässt keine Aussagen über das Verhalten in vivo zu. Die Ursache für die kinetische Labilität in Säugetieren ist noch nicht vollständig verstanden, wird aber u. a. auf kupferbindende Enzyme bzw. Proteine zurückgeführt. Die Bioverteilung der Radiokupferkomplexe wird aber auch von weiteren Parameter, wie Hydrophilie, Ladung und Polarisierbarkeit beeinflusst. Mit dieser Arbeit wurde ein wesentlicher Beitrag zur Entwicklung von 64Cu Chelaten auf Basis von Cyclam-Propionsäure-Liganden geleistet. Diese Stoffklasse ist bisher synthetisch wenig erschlossen und Radiokupfer-markierte Komplexe zudem bisher gar nicht beschrieben. Daher ist es von besonderem Interesse die kinetische Stabilität Radiokupfer-markierter Cyclam-Propionsäure-Derivate zu untersuchen und mit einer Reihe bekannter Radiokupfer-markierter Cyclam-Essigsäure-Komplexe zu vergleichen. Es wurden vier N-funktio
- Published
- 2014
29. Computational modelling of oxygenation processes in enzymes and biomimetic model complexes
- Author
-
de Visser, Sam P., Quesne, Matthew G., Martin, Bodo, Comba, Peter, Ryde, Ulf, de Visser, Sam P., Quesne, Matthew G., Martin, Bodo, Comba, Peter, and Ryde, Ulf
- Abstract
With computational resources becoming more efficient and more powerful and at the same time cheaper, computational methods have become more and more popular for studies on biochemical and biomimetic systems. Although large efforts from the scientific community have gone into exploring the possibilities of computational methods on large biochemical systems, such studies are not without pitfalls and often cannot be routinely done but require expert execution. In this review we summarize and highlight advances in computational methodology and its application to enzymatic and biomimetic model systems. In particular, we emphasize on topical and state-of-the-art methodologies that are able to either reproduce experimental findings, e.g., spectroscopic parameters and rate constants, accurately or give predictions on short-lived intermediates and fast reaction processes in nature. Moreover, we give examples of processes where certain computational methods dramatically fail.
- Published
- 2014
30. Abiotic methanogenesis from organosulphur compounds under ambient conditions
- Author
-
Althoff, Frederik, primary, Benzing, Kathrin, additional, Comba, Peter, additional, McRoberts, Colin, additional, Boyd, Derek R., additional, Greiner, Steffen, additional, and Keppler, Frank, additional
- Published
- 2014
- Full Text
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31. Synthesis, magnetic properties, and phosphoesterase activity of dinuclear cobalt(II) complexes
- Author
-
Daumann, Lena J, Comba, Peter, Larrabee, James A, Schenk, Gerhard, Stranger, Robert, Cavigliasso, German, Gahan, Lawrence, Daumann, Lena J, Comba, Peter, Larrabee, James A, Schenk, Gerhard, Stranger, Robert, Cavigliasso, German, and Gahan, Lawrence
- Abstract
A series of dinuclear cobalt(II) complexes has been prepared and characterized to generate functional and spectroscopic models for cobalt(II) substituted phosphoesterase enzymes such as the potential bioremediator GpdQ. Reaction of ligands based on 2,2'-(((2-hydroxy-5-methyl-1,3-phenylene) bis(methylene))bis((pyridin-2-ylmethyl)azanediyl)))diethanol (L1) and 2,6-bis(((2-methoxyethyl)(pyridin-2-ylmethyl)amino)methyl)-4-methylphenol (L2) with cobalt(II) salts afforded [Co2(CO2EtH 2L1)(CH3COO)2](PF6), [Co 2(CO2EtL2)(CH3COO)2](PF 6), [Co2(CH3L2)(CH3COO) 2](PF6), [Co2(BrL2)(CH3COO) 2](PF6), and [Co2(NO2L2)(CH 3COO)2](PF6). Complexes of the L2 ligands contain a coordinated methyl-ether, whereas the L1 ligand contains a coordinated alcohol. The complexes were characterized using mass spectrometry, microanalysis, X-ray crystallography, UV-vis-NIR diffuse reflectance spectroscopy, IR absorption spectroscopy, solid state magnetic susceptibility measurements, and variable-temperature variable-field magnetic circular dichroism (VTVH MCD) spectroscopy. Susceptibility studies show that [Co 2(CO2EtH2L1)(CH3COO) 2](PF6), [Co2(CO2EtL2)(CH 3COO)2](PF6), and [Co2(CH 3L2)(CH3COO)2](PF6) are weakly antiferromagnetically coupled, whereas [Co2(BrL2)(CH 3COO)2](PF6) and [Co2(NO 2L2)(CH3COO)2](PF6) are weakly ferromagnetically coupled. The susceptibility results are confirmed by the VTVH MCD studies. Density functional theory calculations revealed that magnetic exchange coupling occurs mainly through the phenolic oxygen bridge. Implications of geometry and ligand design on the magnetic exchange coupling will be discussed. Functional studies of the complexes with the substrate bis(2,4-dinitrophenyl) phosphate showed them to be active towards hydrolysis of phosphoester substrates.
- Published
- 2013
32. Entwicklung neuer radioaktiver Kupferkomplexe hoher Stabilität auf der Basis sechszähniger 3,7-Diazabicyclo[3.3.1]nonan-Derivate
- Author
-
Steinbach, Jörg, Comba, Peter, Hyna, Claus, Juran, Stefanie, Steinbach, Jörg, Comba, Peter, Hyna, Claus, and Juran, Stefanie
- Abstract
Die Entwicklung von Komplexbildnern für Kupferradionuklide im Hinblick auf eine nuklearmedizinische Anwendung ist ein intensiv bearbeitetes und in rascher Entwicklung begriffenes Forschungsgebiet. Dabei spielen verschiedene Faktoren – wie die günstigen kernphysikalischen Eigenschaften der verfügbaren Kupferradionuklide (Halbwertszeit, Umwandlungsart und -energien), die synthetische Zugänglichkeit und Modifizierbarkeit der Liganden sowie Markierungsausbeute und In-vivo-Stabilität der radioaktiven Kupferkomplexe – eine entscheidende Rolle. Liganden auf der Basis des 3,7-Diazabicyclo[3.3.1]nonans (Bispidine) besitzen für derartige radiopharmazeutische Anwendungen ein hohes Potential. Sie bilden mit Cu2+ sehr stabile Koordinationsverbindungen, wobei die Komplexstabilität im Bereich makrocyclischer Chelatoren liegt (logK ~ 20). Ferner weisen Bispidin-Derivate eine schnelle Komplexbildungskinetik mit Cu2+ auf. Damit sind radioaktiv markierte Bispidin-Liganden prinzipiell für einen Einsatz in der Nuklearmedizin (64Cu: Diagnostik, 67Cu: Therapie) geeignet und zwar insbesondere dann, wenn das Ligand-Grundgerüst mit zielsuchenden Biomolekülen, wie spezifischen Peptiden, Antikörpern oder Nukleinsäurebausteinen, funktionalisiert werden kann. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden neuartige sechszähnige Bispidin-Derivate mit Pyridyl-, Imidazolyl- und/oder Benzimidazolyl-Donoreinheiten mit Hilfe einer doppelten Mannich-Kondensation synthetisiert sowie koordinationschemisch und spektroskopisch charakterisiert. • Die Darstellung dieser Liganden erfolgte durch eine systematische Variation der Donoreinheiten an den C2/C4-Kohlenstoffatomen sowie den tertiären Aminostickstoffatomen N3/N7. Hierbei wurde insbesondere untersucht, wie sich der Einbau der unterschiedlichen Donorgruppen an den verschiedenen Positionen des Grundgerüsts auf das Löslichkeits- und Komplexbildungsverhalten auswirkt. Auf der Basis NMR-spektroskopischer Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Einführung vo
- Published
- 2009
33. Ensemble and Single-Molecule Studies on Fluorescence Quenching in Transition Metal Bipyridine-Complexes
- Author
-
Brox, Dominik, primary, Kiel, Alexander, additional, Wörner, Svenja Johanna, additional, Pernpointner, Markus, additional, Comba, Peter, additional, Martin, Bodo, additional, and Herten, Dirk-Peter, additional
- Published
- 2013
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34. DFT-Based Studies on the Jahn−Teller Effect in 3d Hexacyanometalates with Orbitally Degenerate Ground States
- Author
-
Atanasov, Mihial, primary, Comba, Peter, additional, Daul, Claude A., additional, and Hauser, Andreas, additional
- Published
- 2007
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35. The solution structure of a copper(II) compound of a new cyclic octapeptide by EPR spectroscopy and force field calculations
- Author
-
Comba, Peter, Cusack, Rodney, Fairlie, David P., Gahan, Lawrence R., Hanson, Graeme R., Kazmaier, Uli, Ramlow, Anne, Comba, Peter, Cusack, Rodney, Fairlie, David P., Gahan, Lawrence R., Hanson, Graeme R., Kazmaier, Uli, and Ramlow, Anne
- Abstract
A new cyclic octapeptide, cyclo(Ile-Ser-(Gly)Thz-Ile-Thr-(Gly)Thz) (PatN), related to patellamide A, has been synthesized and reacted with copper(II) and base to form mono- and dinuclear complexes. The coordination environments around copper(II) have been characterized by EPR spectroscopy. The solution structure of the thermodynamically most stable product, a purple dicopper(II) compound, has been examined by simulating weakly dipole−dipole coupled EPR spectra based upon structural parameters obtained from force field (MM and MD) calculations. The MM−EPR method produces a saddle-shaped structure for [Cu2(PatN)(OH2)6] that is similar to the known solution structure of patellamide A and the known solid-state structure of [Cu2(AscidH2)CO3(OH2)2]. Compared with the latter, [Cu2(PatN)] has no carbonate bridge and a significantly flatter topology. The MM−EPR approach to solution-structure determination for paramagnetic metallopeptides may find wide applications to other metallopeptides and metalloproteins.
- Published
- 1998
36. Combined ligand field and density functional theory analysis of the magnetic anisotropy in oligonuclear complexes based on FeIII−CN−MII exchange-coupled pairs
- Author
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Atanasov, Mihail, Comba, Peter, Daul, Claude A., Atanasov, Mihail, Comba, Peter, and Daul, Claude A.
- Abstract
Magnetic anisotropy in cyanide-bridged single-molecule magnets (SMMs) with FeIII−CN−MII (M = Cu, Ni) exchange-coupled pairs was analyzed using a density functional theory (DFT)-based ligand field model. A pronounced magnetic anisotropy due to exchange was found for linear FeIII−CN−MII units with fourfold symmetry. This results from spin–orbit coupling of the [FeIII(CN)₆]³⁻ unit and was found to be enhanced by a tetragonal field, leading to a ²Eg ground state for FeIII. In contrast, a trigonal field (e.g., due to τ2g Jahn–Teller angular distortions) led to a reduction of the magnetic anisotropy. A large enhancement of the anisotropy was found for the FeIII−CN−NiII exchange pair if anisotropic exchange combined with a negative zero-field splitting energy of the S = 1 ground state of NiII in tetragonally compressed octahedra, while cancellation of the two anisotropic contributions was predicted for tetragonal elongations. A recently developed DFT approach to Jahn–Teller activity in low-spin hexacyanometalates was used to address the influence of dynamic Jahn–Teller coupling on the magnetic anisotropy. Spin Hamiltonian parameters derived for linear Fe−M subunits were combined using a vector-coupling scheme to yield the spin Hamiltonian for the entire spin cluster. The magnetic properties of published oligonuclear transition-metal complexes with ferromagnetic ground states are discussed qualitatively, and predictive concepts for a systematic search of cyanide-based SMM materials are presented.
37. DFT-based studies on the Jahn-Teller effect in 3D hexacyanometalates with orbitally degenerate ground states
- Author
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Atanasov, Mihail, Comba, Peter, Daul, Claude A., Hauser, Andreas, Atanasov, Mihail, Comba, Peter, Daul, Claude A., and Hauser, Andreas
- Abstract
The topology of the ground-state potential energy surface of M(CN)₆ with orbitally degenerate ²T2g (M = TiIII (t2g¹), FeIII and MnII (both low-spin t2g⁵)) and ³T1g ground states (M = VIII (t2g²), MnIII and CrII (both low-spin t2g⁴)) has been studied with linear and quadratic Jahn-Teller coupling models in the five-dimensional space of the εg and θ2g octahedral vibrations (Tg⊗(εg+θ2g) Jahn-Teller coupling problem (Tg = ²T2g, ³T1g)). A procedure is proposed to give access to all vibronic coupling parameters from geometry optimization with density functional theory (DFT) and the energies of a restricted number of Slater determinants, derived from electron replacements within the t2g 1,5 or t2g2,4 ground-state electronic configurations. The results show that coupling to the θ2g bending mode is dominant and leads to a stabilization of D₃d structures (absolute minima on the ground-state potential energy surface) for all complexes considered, except for [Ti(CN)₆]³⁻, where the minimum is of D₄ h symmetry. The Jahn-Teller stabilization energies for the D₃d minima are found to increase in the order of increasing CN-M π back-donation (TiIII< VIII< MnIII< FeIII< MnII< CrII). With the angular overlap model and bonding parameters derived from angular distortions, which correspond to the stable D₃d minima, the effect of configuration interaction and spin-orbit coupling on the ground-state potential energy surface is explored. This approach is used to correlate Jahn-Teller distortion parameters with struct
38. DFT studies on the magnetic exchange across the cyanide bridge
- Author
-
Atanasov, Mihail, Comba, Peter, Daul, Claude A., Atanasov, Mihail, Comba, Peter, and Daul, Claude A.
- Abstract
Exchange coupling across the cyanide bridge in a series of novel cyanometalate complexes with CuII-NC-MIII (M = Cr and low-spin Mn,Fe) fragments has been studied using the broken-symmetry DFT approach and an empirical model, which allows us to relate the exchange coupling constant with σ-, π-, and π*-type spin densities of the CN⁻ bridging ligand. Ferromagnetic exchange is found to be dominated by π-delocalization via the CN⁻π pathway, whereas spin polarization with participation of σ orbitals (in examples, where the dz ² orbital of MIII is empty) and π* orbitals of CN⁻ yields negative spin occupations in these orbitals, and reduces the CuII- MIII exchange coupling constant. When the dz ² orbital of MIII is singly occupied, an additional positive spin density appears in the σ(CN) orbital and leads to an increase of the ferromagnetic Cu- NC-M exchange constant. For low-spin [MIII(CN)₆]³⁻ complexes, the dz² orbital occupancy results in high-spin metastable excited states, and this offers interesting aspects for applications in the area of molecular photomagnetism. The DFT values of the exchange coupling parameters resulting from different occupations of the t2g orbitals of low-spin (t2g⁵) FeIII are used to discuss the effect of spin-orbit coupling on the isotropic and anisotropic exchange coupling in linear Cu-NC-Fe pairs.
39. Entwicklung von funktionalen biomimetischen Modellen für mononukleare Nicht-Häm-Eisenenzyme und ihre Reaktionsmechanismen
- Author
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Müller, Lars, Limberg, Christian, Comba, Peter, and Braun, Thomas
- Subjects
Bioanorganische Chemie ,Model compounds ,546 Anorganische Chemie ,Nicht-Häm-Eisenenzyme ,Modellverbindungen ,Non-heme iron enzymes ,ddc:546 ,Oxygen activation ,Sauerstoffaktivierung ,Bioinorganic chemistry - Abstract
In der vorliegenden Arbeit werden unter Verwendung von Hydrotris(pyrazolyl)-boraten (Tp) als tripodale Zuschauerliganden Modellsysteme für unterschiedliche Nicht-Häm-Eisenenzyme entwickelt und untersucht. Dabei steht im ersten Schritt die Syntheseoptimierung und Implementierung der noch nicht für biomimetische Studien verwendeten TpMes und TpMes* Liganden im Vordergrund. Darauffolgend werden geeignete Metall-Chloro-Vorläuferkomplexe [TpMesMCl] synthetisiert. Das Koordinationsverhalten des TpMes*-Liganden gegenüber zweiwertigen Übergangsmetallionen wird systematisch untersucht und eine Reihe von heteroleptischen [TpMes*MCl] und homoleptischen [(TpMes*)2M] Komplexen synthetisiert und charakterisiert. Die Modellverbindungen [TpMesFeCysOEt] und [TpMesFeCysAm], welche Cysteinatethylester und Cysteaminat als Substratliganden tragen, dienen jeweils als strukturelles sowie funktionelles Modell für die Cystein- und die Cysteamindioxygenase. Die Mesitylreste des TpMes-Liganden bilden eine schützende, becherartige Struktur um das Eisenzentrum. Die Reaktionsprodukte können so unter anderem erstmalig kristallografisch charakterisiert werden. Zudem wird ein Intermediat in der Reaktion von [TpMes*FeCysAm] mit O2 beobachtet und eingehend untersucht. Die Eisen(II)komplexe [TpMesFeOBzR], die neben dem Tp-Liganden unterschiedlich substituierte Benzoate tragen, zeigen bemerkenswerte Ähnlichkeit zum Ruhezustand von Lipoxygenasen. Mit tert-Butylhydroperoxid (tBuOOH) können temperaturempfindliche Spezies beobachtet werden, die den mononuklearen [TpMesFe(OOtBu)(OBzR)] Alkylperoxiden zugeordnet werden. Im letzten Teil dieser Arbeit wird [TpMesFeACC] als Modell für die 1-Aminocyclopropansäureoxidase dargestellt. Es ist möglich, reaktive Spezies mit tBuOOH und meta-Chlorperbenzoesäure (mCPBA) zu beobachten. Zudem liefert die elektrochemische in-situ-Aktivierung von Sauerstoff in Folge Hinweise auf (Hydro-)-peroxidkomplexe bei der Reaktion von [TpMesFeACC] mit dem Superoxidradikalanion. In the present work model systems for different non-heme iron enzymes are developed and investigated with the help of hydrotris(pyrazolyl) borates (Tp) as tripodal spectator ligands. The first part focusses on the optimization of the synthesis and implementation of the TpMes and TpMes* ligands for biomimetic studies. Following this, suitable precursor complexes [TpMesMCl] are prepared. The coordination behavior of the so far rarely used TpMes* ligand towards divalent transition metal ions is systematically investigated and several heteroleptic [TpMes*MCl] and homoleptic [(TpMes*)2M] complexes are synthesized and characterized. The model complexes [TpMesFeCysOEt] and [TpMesFeCysAm], which carry cysteinate ethylester and cysteaminate as substrate ligands, serve as structural and functional models for the cysteine and cysteamine dioxygenase, respectively. The mesityl residues of the TpMes ligand form a protective, cup-like structure around the iron center. The reaction products could be characterized crystallographically for the first time. An intermediate in the reaction of [TpMes*FeCysAm] with O2 is intensively studied. The iron(II) complexes [TpMesFeOBzR], which in addition to the Tp ligand carry substituted benzoates, show remarkable similarities to the resting state of lipoxygenases. With tert-butyl hydroperoxide (tBuOOH) temperature-sensitive species are observed, which are assigned to the mononuclear [TpMesFe(OOtBu)(OBzR)] alkylperoxides. In the last part of this work, [TpMesFeACC] is presented as a model for 1-aminocyclopropan-1-carboxylic acid oxidase. It is possible to observe reactive species with tBuOOH and meta-chloroperbenzoic acid (mCPBA). In addition, the electrochemical in-situ activation of oxygen provides evidence for (hydro-)peroxide complexes in the reaction of [TpMesFeACC] with the superoxide radical anion.
- Published
- 2021
40. Design und Synthese von mehrfunktionalen Cyclamliganden zur Entwicklung von stabilen radioaktiven Kupferkomplexen für Diagnostik und Therapie
- Author
-
Kubeil, Manja, Steinbach, Jörg, and Comba, Peter
- Subjects
macrocyclus, cyclam, copper complex, radiocopper, in vitro stability, in vivo stability, SOD, human serum, gel electrophoresis, multifunctionalization, EGFR-specific peptide, EPR, UV/VIS ,Makrocyclus, Cyclam, Kupfer(II)Komplex, Kupfer-64, Radiokupfer, In-vitro-Stabilität, In-vivo-Stabilität, Gelelektrophorese, SOD, humanes Serum, Multifunktionalisierung, EGFR-spezifisches Peptid, ESR, säure-assoziierte Dissoziation, UV/VIS ,ddc:540 - Abstract
Die Entwicklung von makrocyclischen Chelatoren, die mit Kupferionen thermodynamisch stabile und kinetisch inerte Komplexe bilden, ist in den letzten Jahren zunehmend in den Fokus der Forschung gerückt. Das ergibt sich insbesondere aus der Möglichkeit, Radiokupfernuklide aufgrund günstiger kernphysikalischer Eigenschaften sowohl für diagnostische (64Cu) als auch therapeutische (67Cu) Anwendungen einzusetzen. Hervorzuheben ist der Azamakrocyclus Cyclam (1,4,8,11-Tetraazacyclodecan), da dieser mit Kupfer(II)-Ionen Komplexe hoher thermodynamischer Stabilität bildet. Zudem weist der Chelator weitere Funktionalisierungsmöglichkeiten auf, um in Hinblick auf eine nuklearmedizinische Anwendung pharmakologisch relevante Moleküle wie beispielsweise Peptide oder Proteine (Antikörper oder Antikörperfragmente) kovalent zu binden und damit eine spezifische Anreicherung im Tumorgewebe zu ermöglichen. Allerdings erfordert das Maßschneidern der Eigenschaften von neuen bifunktionellen Chelatoren Kenntnisse über den Einfluss der Substituten auf die Stabilität der gebildeten Kupfer(II)-Komplexe. Die thermodynamische Stabilität lässt keine Aussagen über das Verhalten in vivo zu. Die Ursache für die kinetische Labilität in Säugetieren ist noch nicht vollständig verstanden, wird aber u. a. auf kupferbindende Enzyme bzw. Proteine zurückgeführt. Die Bioverteilung der Radiokupferkomplexe wird aber auch von weiteren Parameter, wie Hydrophilie, Ladung und Polarisierbarkeit beeinflusst. Mit dieser Arbeit wurde ein wesentlicher Beitrag zur Entwicklung von 64Cu Chelaten auf Basis von Cyclam-Propionsäure-Liganden geleistet. Diese Stoffklasse ist bisher synthetisch wenig erschlossen und Radiokupfer-markierte Komplexe zudem bisher gar nicht beschrieben. Daher ist es von besonderem Interesse die kinetische Stabilität Radiokupfer-markierter Cyclam-Propionsäure-Derivate zu untersuchen und mit einer Reihe bekannter Radiokupfer-markierter Cyclam-Essigsäure-Komplexe zu vergleichen. Es wurden vier N-funktionalisierte Cyclam-Derivate 13, 14b, 15 und 16, die eine unterschiedliche Anzahl an Propionsäuregruppen tragen, erfolgreich synthetisiert und in sehr hoher Reinheit (>99%) isoliert. Besonders hervorzuheben ist die erstmalige Synthese des trans-N,N´´-funktionalisierten Cyclam-Propionsäure-Derivates 14b in hoher Ausbeute (gesamt = 32%). Von den Verbindungen 13, 14b, 15 und 16 sind entsprechende Kupfer(II)-Komplexe hergestellt worden. Zur Aufklärung relevanter Fragestellungen bezüglich der chemischen und geometrischen Eigenschaften sind verschiedene spektroskopische Methoden (Röntgeneinkristallstrukturanalyse, IR, UV/VIS, Elektronenspinresonanz-Spektroskopie) anhand von den isolierten Kupfer(II)-Komplexen CuII-13, CuII-14b und CuII-16 herangezogen worden. Die röntgenkristallografischen Strukturaufklärungen der Komplexe CuII-14b und CuII-16 weisen eine verzerrt quadratisch-pyramidale Koordinationsgeometrie auf. Das Ligandenfeld wird innerhalb der Stickstoffebene mit steigendem Substitutionsgrad schwächer. Das wurde auch durch ESR-Messungen bestätigt. Nachweislich verursachen die zusätzlichen funktionellen Gruppen eine kleinere Ligandenfeldaufspaltung. Weiterhin nahm die kinetische Stabilität unter stark sauren Bedingungen mit steigendem Substitutionsgrad ab. Der Vergleich mit den bekannten oktaedrischen Kupfer(II)-Cyclam-Essigsäure-Komplexen zeigt, dass die quadratisch-pyramidalen Kupfer(II)-Cyclam-Propionsäure-Derivate unter stark sauren Bedingungen schneller dissoziieren. Als Ursache können die unterschiedlichen Konfigurationen diskutiert werden, da bei 4N+2-Geometrien die thermodynamisch bevorzugte trans III-Konfigurationen gebildet wird. Radiochemische Untersuchungen zur Bewertung der kinetischen Stabilität in vitro und in vivo sind mit den 64Cu-markierten Liganden 13, 14b, 15 und 16 durchgeführt worden. Hierfür ist ein In-vitro-Stabilitätstest basierend auf dem kupferbindenden Enzym Superoxid-Dismutase (SOD) bzw. humanem Serum für radiomarkierte Verbindungen entwickelt worden. In humanem Serum ist Albumin (~66 kDa) in sehr hoher Konzentration enthalten und eines der wichtigsten Transportproteine für extrazelluläre Kupfer-Ionen. Aufgrund seiner Abundanz im Blutplasma ist im Serum-Assay jeweils nur eine stark ausgeprägte Bande bei ca. 66 kDa detektiert worden. Dieser etablierte In-vitro-Stabilitätstest beruht im Gegensatz zu anderen herkömmlichen Analysemethoden (Radio-HPLC oder Radio-DC) auf dem Prinzip der Gelelektrophorese. Von großem Vorteil ist, dass mehrere Proben simultan untersucht werden können und die Ergebnisse zuverlässig und reproduzierbar sind. Die In-vitro-Ergebnisse zeigen einen ähnlichen Trend wie bei der säure-assoziierten Dissoziation, wobei die höchste Stabilität bemerkenswerterweise bei dem [64Cu]Cu-14b Komplex bestimmt wurde. Allerdings beruht der Mechanismus hier nicht auf einer Dissoziation sondern auf einer Transchelatisierung. Die Ergebnisse der Bioverteilungen in Wistar-Ratten korrelieren mit den In-vitro-Studien in humanem Serum. Der Komplex [64Cu]Cu 14b zeigte sowohl eine schnelle renale Blut-Clearence als auch eine sehr geringe Anreicherung in der Leber und stellt damit eine Alternative zu den kommerziell erwerblichen Liganden dar. Als geeignete Chelatoren bieten Cyclam-Monopropionsäure 13 und Cyclam-Dipropionsäure 14b die Möglichkeit, Radiokupfernuklide stabil zu binden und erlauben die mehrfache Einführung von EGFR-spezifischen Peptiden an das Grundgerüst. Als Grundgerüst wurde der Ligand 13 ausgewählt. Durch die Multifunktionalisierung sollen höhere Affinitäten zum Rezeptor und verbesserte metabolische Stabilitäten hervorgerufen werden. Für diese Verbindung liegen erste vielversprechende Ergebnisse vor, wobei hohe Affinitäten zu zwei EGFR-positiven Zelllinien bestimmt wurden.
- Published
- 2014
41. Entwicklung neuer radioaktiver Kupferkomplexe hoher Stabilität auf der Basis sechszähniger 3,7-Diazabicyclo[3.3.1]nonan-Derivate
- Author
-
Juran, Stefanie, Steinbach, Jörg, Comba, Peter, and Hyna, Claus
- Subjects
Bispidine, Kupferradioisotope ,ddc:540 ,bispidine ligands, copper radionuclides - Abstract
Die Entwicklung von Komplexbildnern für Kupferradionuklide im Hinblick auf eine nuklearmedizinische Anwendung ist ein intensiv bearbeitetes und in rascher Entwicklung begriffenes Forschungsgebiet. Dabei spielen verschiedene Faktoren – wie die günstigen kernphysikalischen Eigenschaften der verfügbaren Kupferradionuklide (Halbwertszeit, Umwandlungsart und -energien), die synthetische Zugänglichkeit und Modifizierbarkeit der Liganden sowie Markierungsausbeute und In-vivo-Stabilität der radioaktiven Kupferkomplexe – eine entscheidende Rolle. Liganden auf der Basis des 3,7-Diazabicyclo[3.3.1]nonans (Bispidine) besitzen für derartige radiopharmazeutische Anwendungen ein hohes Potential. Sie bilden mit Cu2+ sehr stabile Koordinationsverbindungen, wobei die Komplexstabilität im Bereich makrocyclischer Chelatoren liegt (logK ~ 20). Ferner weisen Bispidin-Derivate eine schnelle Komplexbildungskinetik mit Cu2+ auf. Damit sind radioaktiv markierte Bispidin-Liganden prinzipiell für einen Einsatz in der Nuklearmedizin (64Cu: Diagnostik, 67Cu: Therapie) geeignet und zwar insbesondere dann, wenn das Ligand-Grundgerüst mit zielsuchenden Biomolekülen, wie spezifischen Peptiden, Antikörpern oder Nukleinsäurebausteinen, funktionalisiert werden kann. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden neuartige sechszähnige Bispidin-Derivate mit Pyridyl-, Imidazolyl- und/oder Benzimidazolyl-Donoreinheiten mit Hilfe einer doppelten Mannich-Kondensation synthetisiert sowie koordinationschemisch und spektroskopisch charakterisiert. • Die Darstellung dieser Liganden erfolgte durch eine systematische Variation der Donoreinheiten an den C2/C4-Kohlenstoffatomen sowie den tertiären Aminostickstoffatomen N3/N7. Hierbei wurde insbesondere untersucht, wie sich der Einbau der unterschiedlichen Donorgruppen an den verschiedenen Positionen des Grundgerüsts auf das Löslichkeits- und Komplexbildungsverhalten auswirkt. Auf der Basis NMR-spektroskopischer Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Einführung von Imidazolyl-Substituenten in N3- und N7 Position ausschließlich zu Isomeren führt, die eine trans-Stellung der Donoreinheiten an den C2/C4-Positionen aufweisen. Demgegenüber ist es möglich, durch den Einbau von Methylimidazolyl-Einheiten an C2 und C4, das im Hinblick auf die Komplexbildung mit Cu2+ gewünschte cis-Isomer zu isolieren. Diese Ergebnisse konnten anhand von Röntgenkristallstrukturanalysen der entsprechenden CuII-Komplexverbindungen bestätigt werden. • Mit Hilfe der Cyclovoltammetrie wurden CuII/CuI-Redoxpotentiale für ausgewählte CuII Bispidinkomplexe bestimmt. Da eine starke Korrelation dieser Redoxpotentiale mit den jeweiligen Stabilitätskonstanten besteht, können auf diese Weise Vorhersagen zur Komplexstabilität getroffen werden. Dabei konnte gezeigt werden, dass Bispidin-Liganden mit Pyridyl-Gruppen an N3/N7 sowie Methylimidazolyl- bzw. Pyridyl-Einheiten an C2/C4 sehr stabile Komplexe mit Cu2+ bilden. Hinsichtlich der synthetischen Zugänglichkeit ergeben sich jedoch für den Pyridyl-substituierten Liganden A Vorteile. Deshalb wurden Untersuchungen zur Biofunktionalisierung an diesem Derivat erprobt. Durch eine selektive Reduktion der Carbonylgruppe in 9-Stellung wurde der entsprechende Monoalkohol (B) als anti-Epimer dargestellt. Dieser Reaktionsschritt implizierte sowohl eine erhöhte chemische Stabilität des Liganden als auch eine gesteigerte Komplexstabilität des korrespondierenden CuII Komplexes. Die Hydrolyse der Methylestergruppen in Anwesenheit von Cäsiumhydroxid führte in hoher Ausbeute zur Verbindung C, welche an C1 und C5 über kupplungsfähige Carboxylgruppen verfügt. • Die Röntgenkristallstrukturen der CuII-Komplexe der Derivate B und C zeigen eine verzerrt oktaedrische Geometrie, wobei eine sechsfache Koordination mit dem Zentralatom vorzufinden ist. Dieser Aspekt führt zu einer nahezu vollständigen Abschirmung des Zentralatoms. Stabilitätsuntersuchungen auf der Basis der UV-Vis-Spektroskopie in Gegenwart des Konkurrenzliganden Glutathion ergaben, dass diese CuII-Komplexe selbst bei einem 100fachen Überschuss an Glutathion über mindestens 24 Stunden stabil sind. • Es wurde eine Reihe von Untersuchungen zur Kupplung von Linkereinheiten und Biomolekülen am Beispiel des Bispidin-Derivates C vollzogen. Im Rahmen der Arbeiten gelang es, Spacereinheiten wie γ-Aminobuttersäure, Ethylendiamin oder auch Maleinimid-Derivate an das Bispidin-Grundgerüst zu kuppeln. Die Funktionalisierung des Rückgrats mit Target-spezifischen Strukturen erfolgte anhand der Peptidsequenzen Neurotensin(8-13) und Bombesin(7-14). Dabei konnte demonstriert werden, dass eine Erhöhung der Ausbeuten an Peptidkonjugat ausgehend von Spacer-funktionalisierten Liganden erzielt werden kann. • Die radioaktive Markierung der Bispidin-Liganden mit den Radionukliden 64/67Cu verläuft unter physiologischen Bedingungen innerhalb weniger Minuten in hohen radiochemischen Ausbeuten (≥ 99%). In-vitro-Stabilitätsuntersuchungen (Rattenplasma, Challenge-Experimente mit Superoxid-Dismutase) an 64Cu-markierten Bispidin-Liganden und entsprechenden Peptidkonjugaten belegen, dass das Radionuklid über einen Zeitraum von 24 Stunden stabil gebunden bleibt. • Im Rahmen von In-vivo-Studien erfolgten Bioverteilungsuntersuchungen sowie Kleintier-PET-Aufnahmen an verschiedenen Bispidin-Derivaten. Das Bioverteilungsmuster der radiomarkierten Ligand- und Peptidkonjugat-Komplexe in männlichen Wistar-Ratten zeigte eine schnelle renale Ausscheidung der Verbindungen. Metabolitenanalysen bestätigten eine hohe In-vivo-Stabilität der 64Cu Bispidin-Komplexe. PET-Studien an PC3-Tumor-Mäusen unter Einsatz des 64Cu markierten Bispidin-Bombesin-Derivates belegen eine gute Tumoranreicherung dieser Verbindung sowie eine klare Visualisierung des Tumors.
- Published
- 2008
42. Cu 2+ selective chelators relieve copper-induced oxidative stress in vivo .
- Author
-
Rakshit A, Khatua K, Shanbhag V, Comba P, and Datta A
- Abstract
Copper ions are essential for biological function yet are severely detrimental when present in excess. At the molecular level, copper ions catalyze the production of hydroxyl radicals that can irreversibly alter essential bio-molecules. Hence, selective copper chelators that can remove excess copper ions and alleviate oxidative stress will help assuage copper-overload diseases. However, most currently available chelators are non-specific leading to multiple undesirable side-effects. The challenge is to build chelators that can bind to copper ions with high affinity but leave the levels of essential metal ions unaltered. Here we report the design and development of redox-state selective Cu ion chelators that have 10
8 times higher conditional stability constants toward Cu2+ compared to both Cu+ and other biologically relevant metal ions. This unique selectivity allows the specific removal of Cu2+ ions that would be available only under pathophysiological metal overload and oxidative stress conditions and provides access to effective removal of the aberrant redox-cycling Cu ion pool without affecting the essential non-redox cycling Cu+ labile pool. We have shown that the chelators provide distinct protection against copper-induced oxidative stress in vitro and in live cells via selective Cu2+ ion chelation. Notably, the chelators afford significant reduction in Cu-induced oxidative damage in Atp7a-/- Menkes disease model cells that have endogenously high levels of Cu ions. Finally, in vivo testing of our chelators in a live zebrafish larval model demonstrate their protective properties against copper-induced oxidative stress.- Published
- 2018
- Full Text
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