Our work on keto-AdoMet as a Substrate Surrogate of

Our work on keto-AdoMet as a Substrate Surrogate of Methyltransferases for Substrate
Profiling and Structural Diversification (J Am Chem Soc, 2010, 132, 3642) has been
highlighted in
Nachrichten aus der Chemie, 2010, 58 (5), 518
Official journal of the German Chemical Society (Gesellschaft Deutscher Chemiker)
Equivalent of Chemical and Engineering News of the American Chemical Society
The translation from German is shown below.
With Keto-Group Mark
A chemical aid in order to mark substrates of methyltransferase with 2-Propanonyl
group, developed the team around Zhou. The authors showed that methyltransferases
accept a keto-modified S-adenosyl-methionine as a cofactor; this makes it possible to
transfer a 2-propanonyl group to its substrates. Normally the methyl group transferred
by methyltransferase is chemically inert. Because the Keto-group is bioorthogonal, it
lets itself to be marked and detected, for example, after reaction with fluorescent
hydroxylamine derivatives.
518
!Notizen"
Chemie
Rätselhafte Suprafestkörper
Heliumfontäne
(Foto: John F. Allen)
# Eine Übersicht über aktuelle experimentelle Ergebnisse und das Verständnis der Suprafestkörper gibt
Sebastien Balibar. Diese teilweise supraflüssigen Quantenfeststoffe wurden bereits im Jahr 1969 vorhergesagt, experimentelle Ergebnisse gibt
es aber erst aus den letzten sechs Jahren. Mittlerweile beginnt sich das Forschungsgebiet des suprafesten Heliums neben der 1911 entdeckten
Supraleitung und der seit 1938 bekannten Supraflüssigkeit zu etablieren – verstanden ist es aber bei weitem noch nicht.
JK
[Nature 2010, 464, 176]
nichtnatürliche Aminosäuren in Proteine einzubauen. Die Autoren demonstrierten die Möglichkeiten des Systems, indem sie das Protein Calmodulin rekombinant exprimierten und dabei je eine Aminosäure mit einem
Azid- und eine Aminosäure mit einem
Alkinrest in der Seitenkette einbauten.
Die Seitenketten dieser nichtnatürlichen Aminosäuren reagierten über eine Cycloaddition und generierten damit eine neuartige kovalente Verknüpfung im Protein. Mit den neuen Aminoacyl-tRNA-Synthetase/tRNA-Paaren
sollte es möglich sein, bis zu 200 unterschiedliche nichtnatürliche Aminosäuren in Proteine einzubauen.
JA
Ausbeuten und ausgezeichneten Selektivitäten. Damit ist diese Arbeit ein
weiterer Durchbruch hin zu einer milden direkten C-H-Aktivierung.
BP
[J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4979]
Künstliche Ribosomen
für Designerproteine
# Neumann et al. haben ein künstliches orthogonales Ribosom (Ribo Q1)
sowie Paare orthogonaler AminoacyltRNA-Synthetase und tRNA entwickelt.
Dieses System kann QuadrupletCodons und ein Stop-Codon aus orthogonaler Messenger-RNA ablesen. Damit stehen nun erstmals eine Reihe
neuer Codons zur Verfügung, um
[Nature 2010, 464, 441]
Mit Ketogruppen markieren
# Ein chemisches Hilfsmittel, um
Substrate von Methyltransferasen mit
2-Propanonylgruppen zu markieren,
hat die Arbeitsgruppe um Zhou entwickelt. Die Autoren zeigten, dass Methyltransferasen ein ketonmodifiziertes S-Adenosylmethionin als Cofaktor
akzeptieren; dies macht es möglich,
eine 2-Propanonylgruppe auf ihre
Substrate zu übertragen. Normalerweise übertragen Methyltransferasen
nur chemisch inerte Methylgruppen.
Da die Ketogruppe bioorthogonal ist,
lässt sie sich im Proteom z. B. nach Reaktion mit fluoreszenten Hydroxamatderivaten markieren und detektieren.
MK
[J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3642]
C-H-Aktivierung-C-C-Kupplung
bereits bei Raumtemperatur
# Um C-H-Bindungen direkt und selektiv zu aktivieren, kamen bislang in
der Mehrzahl der veröffentlichten Methoden radikalische Reaktionen oder
starke Metalloxidanzien zum Einsatz.
Lipshutz et al. zeigen jetzt eine Alternative: Mit katalytischen Mengen an
[Pd(CH3CN)4][BF4]2 und stöchiometrischen Mengen an Benzochinon als
Oxidans gelang ihnen die direkte, regioselektive C-H-Aktivierung-SuzukiMiyaura-Kupplung bei Raumtemperatur. Die Reaktion verläuft mit vielen
unterschiedlichen Substraten in guten
Cy
[Sm{Al(CH3)4}3] +
Cy
N
Cy
N
N
Cy = Cyclohexyl
TCyTAC
Toluol
Benzol
-CH4
-C2H6
-CH4
-C2H6
Cy
Cy
Cy
N
Sm
H3C Al
CH3
H3
Al
C
H3C CH3
C
C
H Al H3
Sm
CH3
CH3
N
3
N
CH3
H3C
(1)
Al
H3 H3C
C
N
H3C
CH3
H3C
N
(2)
N
Cy
Cy
Cy
Ungewöhnliche Redoxchemie durch sterisch anspruchsvolle Basen
# Reaktionen von Seltenerdaluminaten mit Lewis-Basen aktivieren
häufig C-H-Bindungen und es bilden
sich Produkte mit Methylenid2–
(CH2 ) oder sogar Carbid-Einheiten
4–
(C ). Mitzel et al. zeigen nun, dass
ein erhöhter sterischer Druck, wie
er mit dem sperrigen 1,3,5-Tricyclohexyl-1,3,5-triazacyclohexan-Liganden (TCyTAC) entsteht, zu sterisch induzierter Reduktion führt. So bildet
sich bei der Reaktion von Sm(AlMe4)3
mit TCyTAC je nach Lösungsmittel
(Toluol oder Benzol) die Sm(II)-Verbindung (TCyTAC)2Sm(AlMe4)2 (1)
oder [(TCyTAC)Sm(AlMe4)2]2 (2). Als
Oxidationsprodukte waren Methan
und Ethan nachweisbar. Da sich mit
der sterisch weniger anspruchsvollen Base 1,3,5-Trimethyl-1,3,5-triazacyclohexan (TMTAC) ausschließlich
C-H-Aktivierungsprodukte wie
{(TMTAC)Sm(AlMe3)2[(CH2)2AlMe2]2}
bilden, ist der sterische Druck für die
Reaktivität entscheidend. Dadurch
ergibt sich die Möglichkeit, bei f-Elementverbindungen durch Variation
des sterischen Anspruchs eines Liganden zwischen Redoxchemie und
C-H-Aktivierung zu schalten.
AS
[Angew. Chem. 2010, 122, 2665]
Nachrichten aus der Chemie | 58 | Mai 2010 | www.gdch.de/nachrichten
Chemie "Notizen#
Ein Target des Thalidomids identifizierte die Arbeitsgruppe um Handa.
Thalidomid diente ursprünglich als Sedativum zur Behandlung von Schwangerschaftsbeschwerden, wurde dann
aber vom Markt genommen, da der
Wirkstoff schwere Schäden am ungeborenen Leben verursachte. Der biologische Mechanismus, der zu den Entwicklungsfehlern führt, konnte bisher
noch nicht aufgeklärt werden. Durch
eine Kombination aus Affinitätschromatographie und biologischen Assays
fanden die Autoren nun das Protein
Cereblon (CRBN) als direktes, teragenes
Target. CRBN bildet zusammen mit
weiteren Proteinen einen UbiquitinLigase-Komplex, der in Modellorganismen die Morphogenese von Gliedmaßen mitsteuert. Eine Hemmung der
Ligaseaktivität durch die Bindung von
Thalidomid an CRBN scheint somit eine der biologischen Ursache für die
Missbildungen zu sein.
MK
!
[Science 2010, 327, 1345]
Einfach zu Arylketonen
! Klassische Routen zu a-Arylketonen
führen über die Umsetzung von Carbonsäurehalogeniden in Gegenwart
von Lewis-Säuren oder über Arylhalogenide in Gegenwart von späten Übergangsmetallkatalysatoren. Die katalytische 1,2-Addition von Arylboronsäuren
an Nitrile ist dagegen erst vor kurzem
gelungen. Die bestehenden Protokolle
vereinfachen nun Cheng et al. durch
Verwendung von Ni-Komplexen. Ihre
Methode zur Darstellung von Arylketonen verbindet die Vorteile von stabilen
Arylboronsäuren und Nitrilen mit der
Verfügbarkeit kostengünstiger, kommerziell erhältlicher Katalysatoren. BP
[Org. Lett. 2010, 12,1736]
Pyrrolidine durch asymmetrische
Dieckmann-Kondensationen
Zum Aufbau von Pyrrolidinen (2) mit
quartären asymmetrischen Kohlenstoffatomen kombinierte die Gruppe
von Frost erstmals eine Rh-katalysierte
konjugierte Addition von Arylboronsäuren an die N-Glycinylacrylate (1) und
eine asymmetrische Dieckmann-Kondensation zu einem Dominoprozess.
Die Reaktion toleriert ein breites Substratspektrum und liefert hohe Enantioselektivitäten. Die anfängliche Carborhodierung der Acrylateinheit ergibt ein
!
chelatisiertes Rhodiumenolat,
das – gleichermaßen gut
tBuO2C
2,5 Mol-% [{Rh(C2H4)2Cl}2]
durch die chiralen Difluorphos- oder Synphos-Liganden
ArB(OH)2, THF, KOH, 67 °C
NR
(3) oder (4) gesteuert – asym5,5 Mol-%
O
O
metrisch cyclisiert. Das StickEtO2C
F C
stoffatom in der Kette ist für
(1) R=Me,Bn 2 O
PPh2 oder O
den Erfolg der Reaktion als
PPh2
O
O
F2C
zusätzlich koordinierende
O
(3)
O
Funktionalität essenziell.
UJ
Ar
tBuO2C
O
N
R
(2)
49-69%
PPh2
80-96%ee
PPh2
(4)
[Angew. Chem. 2010, 122, 1869]
$
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Nachrichten aus der Chemie | 58 | Mai 2010 | www.gdch.de/nachrichten
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519
520
"Notizen# Chemie
Aktivierung von
Ubiquitin inhibieren
Kryptondifluorid
als Ligand
Immunzellen
angeln mit Nanoröhren
! Mechanismusbasierte Inhibitoren
von ubiquitinaktivierenden E1-Enzymen hat die Arbeitsgruppe um Tan und
Lima synthetisiert. Die Aktivierung von
Ubiquitin über E1-Enzyme ist der erste
Schritt im kontrollierten Proteinabbau
über das Ubiquitin-Proteasom-System.
Synthetische Inhibitoren dieses
Schritts könnten somit für strukturelle
und biochemische Studien nützlich
sein. Die Autoren ersetzten die Phosphatgruppe im UbiquitinadenosylKonjugat durch eine Sulfonamidgruppe. Dazu nutzten sie eine Semisynthese bestehend aus einer chemischen nativen Ligation eines Tripeptidadenosylsulfonamid-Derivats mit einem C-terminal um drei Aminosäuren verkürzten, biochemisch exprimierten Ubiquitinthioester.
MK
! Schrobilgen et al. beschreiben mit
[BrOF2][AsF6]·2KrF2 (Abbildung) erstmals eine strukturell charakterisierte
Koordinationsverbindung von KrF2,
! Natürliche Killerzellen (NK-Zellen)
bilden Nanoröhrchen, um den Kontakt
mit infizierten oder zu Krebszellen
transformierten Zellen aufrechtzuerhalten, wie Chauveau et al. nun nachweisen. Die Nanoröhrchen sind 10 bis
20 µm – in Einzelfällen sogar 100 µm –
lang und entstehen nach ausreichendem Kontakt mit der Zielzelle aus der
Membran der NK-Zellen sowie F-Aktin
und a-Tubulin, zwei Proteinen des Zytoskeletts. Die Nanoröhren sind über
lange Zeit stabil und halten die infizierte Zelle nicht nur fest, sondern können
sie wie mit einer Angelschnur auch wieder an die NK-Zelle heranführen. Derart
eingefangene Zellen werden in der Folge effektiv abgetötet. Dies geschieht
entweder nach Wiederherstellung des
Zell-Zell-Kontakts, oder die NK-Zelle
schickt ein tödliches, noch nicht identifiziertes Substanzgemisch durch die
Nanoröhren. Damit wurde erstmals eine unterstützende Funktion zellulärer
Nanoröhren für die immunzellvermittelte Zytotoxizität gezeigt.
JA
[J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1748]
CF3
10 Mol-%
O
F3C
(3)
R
(1)
N
H
HN
SO3H
5 Mol-%
O
S
tBu
R
NO2
N
Ar
N
H
+
H
HN
oder CF3SO3H
X
Ar
Toluol, MS 5Å, 48-96 h
(2)
H
N
O
Ar1
N
H
O
R
N
H
S
(5)
S
(4) 45-92%
90-99%ee
O
O
O
tBu
X
H
N
H
X
Kooperative asymmetrische
Brønsted-Säure und Organokatalyse
das in der präparative Edelgaschemie
stets als Ausgangsmaterial für Kryptonverbindungen dient. Trotz vielfältiger Hinweise auf Koordinationsverbindungen wie KrF2VF5 gelang es noch
nicht, eine solche Verbindung strukturell zu charakterisieren. Die jetzt beschriebene Koordinationsverbindung
[BrOF2][AsF6]·2KrF2 entstand durch
Reaktion von [BrOF2][AsF6] mit KrF2 in
flüssigem HF bei –78 °C. Die Kristalle
wurden im dynamischen Vakuum bei
–78 °C getrocknet und bei –110 ± 5 °C
auf einem Glasfaden montiert.
In der Kristallstruktur findet man ein
+
–
BrOF2 -Kation, das sowohl zu AsF6 als
auch zu jeweils einem Fluoratom der
beiden KrF2-Liganden Br-F-Kontakte
aufweist. Quantenchemische Rechnungen legen nahe, dass die Koordination einen signifikanten Beitrag
der positiven Ladung am Bromatom
kompensiert. Eine umfangreiche
Koordinationschemie mit KrF2 scheint
also möglich.
AS
[J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3533]
Übergangszustände quantenzustandsaufgelöst untersuchen
! Durch kooperative Wasserstoffbrückenbindungen
eines chiralen Harnstoffkatalysators (3) mit einem
Iminiumion gelingt die Povarov-Reaktion mit Enolethern oder Enamiden (2) zu tricyclischen Chinolin-Systemen (4). Die Ausbeuten sind moderat bis exzellent,
auch die ee-Werte sind hoch. Das Iminiumion entsteht
durch Protonierung von Iminen (1) mit Trifluormethansulfonsäure oder ortho-Nitrobenzolsulfonsäure. Jacobsen und Mitarbeiter fanden, dass Wasserstoffbrücken
zwischen der Harnstoffeinheit und dem Sulfonatanion
sowie der Sulfinamidgruppe zum protonierten Imin eine definierte Anordnung der Iminiumeinheit im Übergangszustand (5) ergeben. Dies steuert den Angriff des
Nucleophils (2) von der a-Seite.
UJ
! Drei individuelle Partialwellenresonanzen des Übergangszustands der
Reaktion von F + HD → HF + D haben
die Arbeitsgruppen um Yang und
Zhang beobachtet. Partialwellen sind
Quantenstreuzustände mit definiertem Drehimpuls, d. h. sie sind das
quantenmechanische Äquivalent des
(klassischen) Stoßparameters. Die nun
beobachteten Partialwellenresonanzen liefern die genauesten Informationen über die quantenmechanischen
Faktoren der Übergangszustände chemischer Reaktionen.
JK
[Science 2010, 327, 986]
[Science 2010, 327, 1501]
[Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 5545]
Jörg Andrä, Borstel
Ullrich Jahn, Prag
Markus Kaiser, Dortmund
Jochen Küpper, Berlin
Bernd Plietker, Stuttgart
Andreas Schnepf, Karlsruhe
Hier stellen die Nachrichten die
Autoren der Chemienotizen vor:
Andreas Schnepf ist Privatdozent am Institut
für anorganische Chemie des Karlsruher Institut für Technologie
(KIT). Seine Forschungsschwerpunkte sind Chemie von metastabilen Hochtemperaturmolekülen
in flüssiger Phase, subvalente Hauptgruppenverbindungen,
metalloide
Clusterverbindungen (insbesondere
Germanium und Zinn) als Modellsubstanzen für den Grenzbereich zwischen Molekülen und Festkörperphase, in denen neben ligandengebundenen Metallatomen auch nackte Metallatome mit reinen Metall-MetallWechselwirkungen vorhanden sind.
Seit Dezember 2006 schreibt er für die
Chemienotizen.
Nachrichten aus der Chemie | 58 | Mai 2010 | www.gdch.de/nachrichten