Artificial Nucleases Based on Triazacyclononane Complexes

Abstract

This Thesis explores the design, synthesis, and evaluation of copper(II) com- plexes with triazacyclononane (TACN) based ligands for the hydrolytic cleavage of phosphate esters. The primary goal of the Thesis is the development of artifi- cial nuclease systems with potential for efficient hydrolysis of extracellular DNA. The extracellular DNA, formed by phosphate-linked nucleotides, is a crucial com- ponent of bacterial biofilm matrix - it promotes biofilm formation, protects its integrity and maintains structural stability. If extracellular DNA was to be hy- drolysed prior to bacterial colonisation, biofilm formation could be prevented. A comprehensive series of ligands was prepared, of which 24 were evaluated in hydrolytic experiments. The ligand series included simple mono-, di-, and trisub- stituted TACNs along with more elaborate, potentially bifunctional structures bearing thiazole or thiophene groups in their side chains. Structural formulas of prepared bifunctional ligands are shown in Figure 1. N N N HN O N S N N N HN O NH O N S N N N HN O S N N N S n n n n n = 3-5 n = 3-5 n = 3-5, 10 n = 1-2 Figure 1: Formulas of prepared bifunctional TACN-based ligands Thiazole/thiophene groups were introduced with the aim of enabling incorpo- ration into a polythiophene polymer layer, which could then...

Tato práce se zabývá návrhem, syntézou a hydrolázovou aktivitou měďnatých komplexů ligandů na bázi triazacyklononanu (TACN) pro hydrolytické štěpení fosfátových esterů. Hlavním cílem práce je vývoj syntetických nukleázových systémů s potenciálem pro hydrolýzu extracelulární DNA. Extracelulární DNA, tvořená nukleotidy propojenými fosfátovými skupinami, je klíčovou složkou bak- teriálních biofilmů - podporuje jejich tvorbu, chrání jejich integritu a zajišťuje strukturní stabilitu. Pokud by extracelulární DNA byla hydrolyzována před tím, než dojde ke kolonizaci, bylo by možné zabránit tvorbě biofilmu. Byla připravena rozsáhlá řada ligandů, z nichž bylo 24 testováno v hydroly- tických experimentech. Série zahrnovala jednoduché mono-, di- a trisubstituo- vané deriváty TACN a rovněž složitější, potenciálně bifunkční struktury nesoucí v postranním řetězci thiazolovou nebo thiofenovou skupinu. Strukturní vzorce připravených bifunkčních ligandů jsou uvedeny ve Figure 1. N N N HN O N S N N N HN O NH O N S N N N HN O S N N N S n n n n n = 3-5 n = 3-5 n = 3-5, 10 n = 1-2 Figure 1: Vzorce připravených bifunkčních ligandů odvozených od TACN Thiazolové/thiofenové skupiny byly zvoleny s cílem umožnit zabudování li- gandů/komplexů do vrstvy polythiofenového polymeru. Výsledný materiál by pak mohl být použit jako...