Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Kupfer(II)- und Nickel(II)-bindendes ATCUN- Peptid dargestellt und mit verschiedenen funktionellen Gruppen derivatisiert. Durch die Kopplung von Fluoreszenzfarbstoffen konnte nicht nur gezeigt werden, dass die entsprechenden Metallkomplexe effektive oxidative DNA-Spalter darstellen, sondern vielmehr, dass sie auch als redoxsensitive Sonde fungieren können. In den Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass die durch Energieübertragung ausgelöste Fluoreszenzlöschung bei der Reduktion des Kupfer(II)-Zentrums während der DNA-Spaltung teilweise wieder aufgehoben werden kann. Die Kopplung von Ferrocen an das Peptid als redoxaktive Gruppe sollte hingegen die Synthese einer selbstaktivierenden Nuclease ermöglichen. Die Gelelektrophorese-Experimente zeigten jedoch, dass nur die Kombination zweier direkt benachbarten Kupfer(II)-Zentren in einem Di(ATCUN)-Peptid einen positiven Einfluss auf die DNA-Spaltung hat und zur Aktivierung der Komplexe in der Abwesenheit eines Aktivierungsmittels führt. Die Einführung weiterer Metallzentren konnte aber auch durch die Funktionalisierung des ATCUN-Peptids mit dem Liganden 1,10-Phenanthrolin erreicht werden, dessen Kupfer(II)-Komplex bereits einen der effektivsten bekannten Spalter darstellt. Die synthetisierten Komplexe wurden zudem nicht nur hinsichtlich ihrer Nucleaseaktivität untersucht, sondern auch ihr Potential als künstliche Proteasen und Reagenzien zur Peroxidation von Lipiden zu wirken evaluiert, wodurch dieses System ein breites biologisches Anwendungsspektrum ermöglicht. Auf der Grundlage der Kombination von zwei Strukturmotiven wurde auch ein Kupfer(II)-Phenanthrolinhydrazonkomplex synthetisiert, der die Eigenschaften von Hydrazonen mit der Nucleaseaktivität von Kupfer(II)-Phenanthrolinen vereinen sollte. Die DNA-Spaltversuche konnten zwar aufgrund der starken strukturellen und elektronischen Veränderung des Phenanthrolingerüsts bei der Synthese des Hydrazons nicht die Erwartungen erfüllen, jedoch könnte hier ein Ansatzpunkt für zukünftige Experimente gelegt worden sein, der auch die Untersuchung weiterer Anwendungsmöglichkeiten der vielseitigen Funktionen von Hydrazonen zum Beispiel als Antioxidantien oder Antibiotika einschließt. In einem weiteren Projekt auf Basis des 1,10-Phenanthrolins wurde untersucht, inwiefern die Veränderung der Substituenten in den Positionen 2 und 9 des Liganden eine generelle Auswirkung auf die DNA-Spaltung hat. Dabei wurde überprüft, inwieweit die bereits literaturbekannten Eigenschaften des Neocuproins, das bedingt durch die sterische Hinderung der Substituenten im Kupfer(II)-Komplex keine Nucleaseaktivität aufweist, auch auf andere Substituenten übertragbar ist. Dazu Die untersuchten Komplexe erreichten zwar in keinem Fall die Effizienz des Kupfer(II)-Phenanthrolinkomplexes, aber es konnte deutlich gezeigt werden, dass die DNA-Spaltung von der Art der Substituenten und damit von der Komplexstruktur und -stabilität abhängig ist.
A copper(II) and nickel(II) binding ATCUN peptide was synthesized and derivatized with different functional groups. By coupling fluorescent dyes we could show that the corresponding metal complexes exhibit not only effective DNA cleavage activity but also that they can act as redox-sensitive probes. We found that the fluorescence quenching caused by energy transfer can be partially reversed by reduction of the copper(II) center during the DNA cleavage process. Coupling ferrocene to the peptide as a redox-active group, however, should gain access to a self-activating nuclease. However, gel electrophoresis experiments showed that only the combination of two adjacent copper(II) centers in Di(ATCUN) peptides has a positive influence on DNA cleavage and results in activation of the complexes in the absence of a reducing or oxidizing agent. The implementation of additional metal centers could also be achieved by functionalization of the ATCUN peptide with the ligand 1,10-phenanthroline, the copper(II) complex of which is one of the most effective known DNA cleavers. The synthesized copper(II) and nickel(II) complexes were examined not only in terms of their nuclease activity but also their potential as artificial proteases and reagents for lipid peroxidation was investigated, whereby this system is given a wide range of biological applications. Based on the combination of two structural motifs a copper(II) phenanthroline hydrazone complex was synthesized, which should merge the properties of hydrazones with the nuclease activity of copper(II) phenanthrolines. Although the DNA cleavage experiments did not meet the expectations due to the big structural and electronic changes of the phenanthroline scaffold we set a starting point for future investigations of this ligand class. These should also include the study of other possible applications of the versatile features of hydrazones, for example as an antioxidant or antibiotic. Furthermore, in another project based on copper(II) phenanthroline we studied the general impact of substituents in positions 2 and 9 on the DNA cleavage activity. As it is known from the corresponding 2,9-dimethyl derivative (neocuproine) that the steric hindrance of the substituents in the copper(II) complex leads to the loss of the nuclease activity we examined to what extent the lack of the activity is transferable to other substituents. Therefore, further derivatives were synthesized and characterized by CHN analysis, ESI mass spectrometry and X-ray diffraction. Albeit the studied complexes have not achieved the efficiency of the copper(II) phenanthroline complex we could clearly show that the DNA cleavage depends on the nature of the substituents and thus on the complex structure and stability.