Design and Synthesis of Fluorescent Probes for Cannabinoid Receptor Type 1

Der G-Protein-gekoppelte Cannabinoid-Rezeptor Typ 1 (CB1R) ist ein zentrales Signalelement des Endocannabinoid-Systems und an neurodegenerativen, kardiovaskulären, entzündlichen und fibrotischen Erkrankungen sowie an Angststörungen, Depressionen, Adipositas und Schmerzprozessen beteiligt. Damit ist CB1R ein relevantes Ziel für die Wirkstoffentwicklung. Fluoreszenzbasierte Studien eignen sich besonders, um Expression, Verteilung, Lokalisierung und Pharmakologie von CB1R mit hoher räumlich-zeitlicher Auflösung zu untersuchen. Derzeit fehlen jedoch geeignete chemische Fluoreszenz-Werkzeuge. Diese Dissertation behandelt daher Design und Synthese fluoreszierender Liganden als niedermolekulare Sonden zur Untersuchung von CB1R. Im ersten Teil wurde eine modulare, amidbasierte Synthesestrategie für CB1R-Sonden entwickelt. Unter Verwendung von α,α-Diethylglyzin als zentralem Strukturelement wurden Kombinationen mit CB1R-Erkennungsmotiven, Linkern und Fluorophoren systematisch untersucht. Ergebnis war eine reversible, CB1R-selektive, invers-agonistische fluoreszierende Sonde. Diese und weitere Vertreter erwiesen sich als nützliche Werkzeuge in CB1R-Fluoreszenzmikroskopie- und Target-Engagement-Studien. Der modulare Ansatz ermöglichte so den Zugang zu vielseitigen chemischen Fluoreszenz-Sonden zur Erforschung der Lokalisierung und Pharmakologie von CB1R. Im zweiten Teil wurde die Strategie auf „liganden-vermittelte“ Markierungssonden übertragen. Erstmals wurde eine fluoreszierende Sonde entwickelt, die den kovalenten Transfer eines fluorogenen Rhodamin-Farbstoffs auf CB1R ermöglichte. Zeitaufgelöste Förster-Resonanz-Energietransferstudien führten zur Entdeckung eines konformationellen Fluoreszenz-Biosensors zur Untersuchung orthosterischer Liganden und allosterischer Modulatoren. Diese neuartige Markierungssonde ermöglichte neue Einblicke in die molekulare Pharmakologie von CB1R.