포도당 결핍에 따른 종양조직 구성세포들의 표현형 및 분자생물학적 특성 변화

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 수의과대학 수의학과, 2021.8. 황성현.종양 미세 환경에서 종양 세포의 호기성 해당작용 및 신생 혈관 형성증은 포도당 결핍 환경을 유도한다. 종양 조직 내 종양 섬유아 세포 및 면역세포는 정상 조직 내 동일 세포와 대사 표현형이 다르며, 종양세포와 상호작용을 통해 종양 악성도를 향상시킨다. 그러나, 포도당 결핍 환경이 종양세포, 종양 섬유아 세포 및 종양 면역세포에 미치는 역할은 거의 연구가 되어있지 않다. 본 연구는 포도당 결핍에 의해 변화된 종양세포, 종양 섬유아 세포 및 종양 면역세포의 대사 작용이 종양 악성도에 미치는 역할에 대해 연구하였다. 포도당 결핍 환경에 적응한 악성 중피종 세포에 Metformin을 처치 시 약물 저항성 관련 인자인 multidrug resistance protein 1 (MDR1)의 발현이 세포막, 핵보다 미토콘드리아에서 증가하였다. 또한, 미토콘드리아의 기능 및 형태적 변형이 관찰되었다. 특히, 심각한 mitochondrial membrane potential (MMP) 과분극이 관찰되었다. 하지만, MMP탈분극 유도제인 Carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone 처치 시, 미토콘드리아 내 MDR1 발현이 감소되었으며, metformin 저항성이 감소하였다. 포도당 결핍 환경에서 생존한 MDR1의 유전자적 발현이 제거된 중피종 세포는 정상 세포와 비교하여 metformin 저항성이 유의적으로 감소하였다. 본 연구는 포도당 결핍에 적응한 악성 중피종 세포의 미토콘드리아 대사 변형에 의해 증가되는 MDR1이 metformin 저항성을 유도함을 확인하였다. 정상 섬유아 세포와 달리 종양 섬유아 세포는 종양 세포의 이동능, 증식, 전이능 등을 향상시켜 악성도를 증가시킨다. 또한, 종양 조직의 비 정상적인 신생혈관 형성증은 동일한 종양 조직 내에서 이질적인 반응을 유도한다. 하지만, 포도당 결핍 환경에서 정상 섬유아 세포와 차별적인 종양 섬유아 세포의 이질적인 표현형 및 대사적 특징에 관한 연구는 수행되지 않았다. 본 연구에서 동일한 종양 조직을 6개로 절제한 후 각 각의 종양 조직에서 섬유아 세포를 분리 배양한 뒤, 포도당 결핍 환경에서 배양하였다. 그리고 정상 섬유아 세포는 동일 연령의 마우스의 피부 및 폐 조직에서 분리 배양하였다. 포도당 결핍 환경에서 종양 섬유아 세포는 정상 섬유아 세포와 달리, 세포 증식 및 에너지 합성이 증가되었으며, 각 조직 유래 종양 섬유아 세포에서 동일한 패턴이 관찰되었다. 하지만, 정도는 이질적이였다. 정상 섬유아 세포와 비교하여, transforming growth factor-β (TGF-β) signaling와 mitochondrial calcium uniporter (MCU)의 발현은 종양 섬유아 세포에서 증가되며, 포도당 결핍 환경에서 더욱 향상된다. 하지만 TGF-β signaling을 억제할 경우, 세포 증식, 에너지 합성 및 미토콘드리아 내 칼슘양이 유의적으로 감소되었다. 또한, 종양 섬유아 세포에서TGF-β signaling억제는 MCU의 발현을 감소시켜 미토콘드리아 내 칼슘 함량을 감소시켰다. 하지만 정상 섬유아 세포에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 포도당 결핍 환경에서 증가된 칼슘은 미토콘드리아 내 ATP 합성을 촉진시켜 종양 섬유아 세포의 증식을 향상시켰다. 하지만, 미토콘드리아 내 ATP 합성 효소를 억제할 경우, 칼슘은 배출되지 못해 계속 축적되며, 이는 심각한 세포 사멸을 유도하였다. 종양 섬유아 세포는 직접적 또는 매개인자를 통한 간접적으로 종양 세포의 악성도를 향상시킨다. 정상 섬유아 세포와 비교하여 종양 섬유아 세포에서 증가된 stearoyl-CoA desaturase (SCD) 발현은 oleic acid (OA) 합성을 증가시킴을 확인하였다. 또한, 종양 섬유아 세포 유래 OA는 세포 외로 배출되어 지방 수송 통로를 통해 폐암 세포로 이동되어 포도당 결핍 환경에서 자가 포식 작용에 의해 분해되어 지방 대사를 활성화시킨다. 이 결과, 폐암 세포 내 증가된 SCD발현은 β-oxidation과 액틴 중합체를 향상시켜 yes-associated protein 를 핵 내로 이동시켜 폐암 줄기 세포 형성을 촉진한다. 그리고, SCD 과발현 폐암 세포를 면역 결핍 마우스에 접종 시 종양의 크기는 정상 및 SCD knock out세포 접종 군과 비교하여 유의적으로 증가된다. 그리고 비소세포폐암 환자의 조직에서 SCD 염색 결과, 폐암의 진행 및 등급이 높을수록 발현이 증가됨을 확인하였다. 종양 섬유아 세포 유래 OA은 종양 세포뿐만 아니라 CD4+ 종양 침윤 림프구로도 이동하여 SCD의 발현을 증가시킨다. 포도당 결핍 환경에서 SCD의 발현은 더욱 증가되며 Th1 세포 표현형 마커인 T-bet, interleukin-2, interferon-γ의 발현을 증가시킨다. 하지만, SCD 억제제를 처치할 경우, 포화 지방산인 palmitic acid의 함량이 증가되어 mitochondrial superoxide를 합성하여 regulatory T cell 표현형 마커인 Foxp3, TGF-β, CD25의 발현이 증가된다. 그리고 SCD의 발현이 증가된 CD4+ T cell는 CXCL11를 과량 분비하며, 이는 CD8+ T cell의 C-X-C chemokine receptor type 3 (CXCR3)와 결합하여 암세포 사멸 효과를 유의적으로 향상시킨다. 실제로 마우스 종양 모델에서 CXCR3-CD8+ T cell의 접종은 뛰어난 종양 억제 효과를 보였다. 본 연구들의 결과는 포도당 결핍에 의해 종양 세포, 종양 섬유아 세포와 종양 면역세포의 변화된 대사 표현형이 단독 또는 세포들 간의 상호관계에 미치는 분자생물학적 기전을 연구하였다. 이러한 결과는, 적대적 종양 미세환경인 포도당 결핍이 종양 세포, 비 종양 세포에 미치는 대사 및 분자생물학적 기전 이해에 지대한 역할을 할 수 있다고 사료된다. 또한, 포도당 결핍에 의해 조절되는 종양 악성도를 향상시키는 주요 인자를 대상으로 한 연구는 항암 치료를 향상시킬 수 있다.Within a hostile tumor microenvironment, irregular vasculature and aerobic glycolysis induce a glucose deficiency. Tumor mass is constituted with cancerous and non-cancerous cells such as cancer-associated fibroblasts (CAFs) and tumor-infiltrating lymphocytes (TILs). Compared to normal counterparts, those cells are acquired different phenotypes and metabolism, and their crosstalk enforces the tumor progression. However, the comprehensive impact of glucose deficiency in cancer cells, CAFs and TILs have not been elucidated. In this study, we investigated that glucose deficiency renders metabolic reprogramming in cancer cells, CAFs and TILs compared to complete condition and promote tumor progression. The effect of glucose deficiency on phenotype of human malignant mesothelioma (HMM) cells remains unclear. Our data demonstrated that survived HMM cells by glucose deficiency enhanced the resistance to metformin treatment with upregulation of multidrug resistance protein 1 (MDR1) expression in mitochondria. Adapted HMM cells to glucose deficiency showed an irregular mitochondrial metabolic status with elongated morphology and dysfunction including mitochondrial membrane potential (MMP) hyperpolarization. Intriguingly, increased MDR1 expression in the cells was suppressed by treatment of carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazine (CCCP), an inducer for MMP depolarization. In MDR1-knockout (KO) cells, sensitivity to metformin was dramatically augmented compared to parental cells with upregulation of apoptosis and autophagy. CAFs are major components in non-cancerous stromal cells in tumor microenvironment and protecting cancer cells. However, compared to normal fibroblasts (NFs), distinctive characteristics of CAFs under glucose-deficient conditions are rarely studied. Irregular vasculature induces the heterogeneous response in tumor mass. To determine the heterogeneous response in CAFs, we dissected a tumor mass as 6 pieces and isolated CAFs from each piece. The ATP production and proliferation were enhanced in CAFs under glucose-deficient condition, but not in NFs. Moreover, their patterns were consistent in whole CAFs, but the degree was heterogeneous. In contrast to NFs, transforming growth factor-β (TGF-β) signaling and mitochondrial calcium uniporter (MCU) expression was higher in CAFs and more enhanced under glucose-deficient condition, but these phenotypes were suppressed by inhibition of TGF-β signaling. Intriguingly, treatment of Ru360, a selective MCU inhibitor also mitigated the TGF-β signaling in CAFs. The influx of calcium into mitochondria enhanced the ATP production in CAFs by activation of ATP synthase. However, treatment of ATP synthase inhibitor enhanced the apoptosis by excessive calcium influx into mitochondria via inactivation of mitochondrial permeability transition pore. CAFs reinforces the cancer cell malignancy via direct- and soluble-factor mediated communication. Here, we demonstrated that CAFs-derived lipids especially oleic acid (OA) were transition into H460 cells via lipid transporter and enhanced stearoyl-CoA desaturase (SCD) expression under glucose-deficient conditions. Expression of SCD augmented autophagic response in CAF-supernatant treated H460 cells under glucose-deficient condition and promoted stemness, but their phenotypes were suppressed by treatment of CAY10566, a selective SCD inhibitor. SCD-overexpressing cells exhibited enhancement of stemness with nuclear localization of YAP through actin-polymerization compared to parental and SCD-KO cells. Furthermore, a larger size of tumor was observed in SCD-overexpressing cells injected mice than parental cells, whereas SCD-KO cells resulted in smaller tumors. Additionally, SCD was correlated with poor prognosis in patients with lung adenocarcinoma. CAFs-derived OA was also transferred in CD4+ tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) and augmented SCD expression under glucose-deficient condition. In CD4+ TILs, SCD enhanced the phenotype of Th1 cell including IL-2, tumor necrosis factor-α, T-bet and interferon-γ expression, whereas regulatory T cell (Treg) phenotype including CD25, Foxp3 and TGF-β were suppressed. However, it was reversed by treatment of CAY10566. SCD biosynthesized unsaturated fatty acid from saturated fatty acids. Amounts of OA, unsaturated fatty acids, was increased in SCD overexpressed T cells and upregulated the phenotype of Th1 cell. However, enrichment of palmitic acid (PA) among saturated fatty acids in SCD-KO cells enhanced Treg cell phenotype. Moreover, a robust secretion of C-X-C motif chemokine 11 (CXCL11) from SCD-upregulated CD4+ T cells activated CXC-chemokine receptor 3 (CXCR3) signaling in CD8+ T cells, improving cancer-killing effect in 4T1 mouse model. Collectively, the present study demonstrated that glucose deficiency is impacted on the cancer cell malignancy and induces metabolic reprogramming in CAFs and TIL. For a better understanding of the effects of glucose deficiency, our data provide a detailed mechanism and phenotypes in cancer cells, CAFs and TIL. These features aimed approach could enhance anticancer therapeutics.LITERATURE REVIEW 1 Glucose deficiency in tumor microenvironment 1 The role of CAFs in tumor microenvironment 8 Lipid metabolism in tumor malignancy 13 Escape of immunosurveillance in tumor immune microenvironment 17 Summary 22 CHAPTER I. Glucose deficiency enhanced the drug resistance by upregulation of mitochondrial MDR 1 23 Abstract 24 Introduction 25 Materials and Methods 28 Results 36 Discussion 54 CHAPTER II. Cancer-associated fibroblasts survived under glucose-deficient conditions with excessive calcium influx into mitochondria 59 Abstract 60 Introduction 61 Materials and Methods 63 Results 69 Discussion 91 CHAPTER III. Oleic acid from CAF promoted stemness in H460 cells through YAP nuclear translocation under glucose-deficient condition 95 Abstract 96 Introduction 97 Materials and Methods 100 Results 107 Discussion 139 CHAPTER IV. Crosstalk between CAF-derived oleic acid and CD4+ T cells enhanced the phenotype of Th1 cells under glucose-deficient condition 143 Abstract 144 Introduction 145 Materials and Methods 148 Results 157 Discussion 201 GENERAL CONCLUSION 206 REFERENCES 207 국문초록 239박

Study on SCS RF MEMS switch for High Power Application

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 전기·컴퓨터공학부, 2015. 2. 김용권.국방 방위 체계의 가장 중요한 요소 중 하나인 레이더 시스템은 RF 시스템의 발전 방향과 맞추어 초소형화 고집적화 되고 있는 추세로서 기존의 벽돌 형태의 송수신기(Transceiver Receiver Module, TRM) 집적에서 고집적이 가능한 타일 형태의 송수신기 집적으로 발전을 모색하고 있다. 이를 위해 송수신기에서 가장 큰 체적을 차지하는 써큘레이터의 대체 소자 개발이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 RF MEMS 스위치를 대체 소자로 제안하였다. 하지만 송수신기에 RF MEMS 스위치가 응용되기 위해서는 우수한 RF 특성과 더불어 10 W 이상의 고전력 수용이 가능하면서 10억 번 이상의 반복 수명이 보장되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 고전력 수용이 가능한 RF MEMS 스위치를 설계하고 구현하는 것을 목표로 하였다. 제안된 RF MEMS 스위치는 고전력 수용을 위하여 1 mN 이상의 복원력을 확보하였고 송수신기 적용을 위하여 50 V 이하의 구동 전압을 가지면서 최적화된 구조체의 설계를 제안하였다. 이를 통해 25 dB 이상의 높은 격리도와 복원력을 갖도록 하였고 설계된 치수는 comsol 시뮬레이션을 이용하여 다시 한번 검증하여 구조체의 설계가 적합함을 보였다. 10 W 이상의 전력을 견딜 수 있게 하기 위하여 열 해석을 수행하여 스위치에서 발생하는 최대 온도 증가를 분석하였고 발생하는 열은 최소화 하면서 열에 강한 구조의 접촉 부분을 설계 하였다. 실리콘 구조체 안에 공동을 형성하고 그 안에 접촉 금속을 형성 함으로써 금속의 두께를 수 m로 증가 시키더라도 접촉 후 전극간의 간격을 최소화 할 수가 있게 되었고 이로 인해 10 mN에 가까운 접촉력을 기대 할 수 있었다. 이는 결국 열에 강하고 softening point가 높은 루테늄을 접촉 금속으로 사용하더라도 `1 Ω 이하의 낮은 저항을 보장하게 되므로 인가하는 전력에 의한 온도 증가를 감소 시킬 뿐만 아니라 우수한 삽입 손실 특성을 보장한다. 제안된 스위치의 구현을 위해서 기본적인 사진 공정과 식각 공정 등을 포함하는 공정 과정을 확립하였다. 제안된 스위치는 실리콘 기판에 구조체를 형성하고 유리 기판에 전송선로를 제작한 후 양극 접합을 통해 실리콘 기판의 구조체를 유리 기판 위에 붙이는 방법을 사용하였다. 이 때 실리콘 기판에서의 접촉 금속 형성은 스위치의 접촉 후 간격을 결정 짓게 되므로 접촉력 등의 성능에 매우 큰 영향을 미치게 되는데 기존의 도금 방법을 사용할 경우 균일한 두께의 접촉 금속 형성이 어려운 문제가 발생하였다. 이를 해결하기 위하여 본 연구에서는 실리콘 기판에 공동을 형성한 후 SiO2 로 틀을 형성하여 도금을 하고 CMP 공정을 통해 평탄화 함으로써 웨이퍼 전체에서 균일한 높이의 접촉 금속 형성이 가능하도록 하였다. 양극 접합 후 릴리즈 과정에서 발생하는 식각 후 잔류물은 스위치의 접촉을 방해하거나 단락의 원인이 되어 스위치의 구동 실패로 이어지므로 이를 반드시 제거 하여야 한다. 이를 위해 잔류물의 생성 메커니즘을 이해하고 물질의 구성을 밝혀 제거가 용이하도록 하였다. 본 연구에서는 이런 잔류 물질 들을 제거하기 위하여 루테늄 표면 또는 금 표면과 잔류물 사이의 접착을 끊는 방법을 이용하였다. 루테늄과 금은 귀금속에 속하여 유기물이나 다른 금속과의 접착력이 좋지 않으므로 효과적으로 잔류물 제거가 가능하게 된다. 본 연구에서는 친핵체를 가진 EKC 265 용액을 사용하여 금속표면 위에 있는 유기물질 및 폴리머들을 분리시키는 역할을 해주어 루테늄 표면의 잔류물을 제거 하도록 하였다. 제작된 스위치는 현미경 이미지와 SEM을 통하여 분석하여 제작이 잘 이루어 졌는지를 확인 하였고 설계 치수와의 비교를 통해 공정 과정의 확립이 적절히 이루어 졌음을 보였다. 제작된 스위치는 정전 구동 특성과 RF 성능 그리고 신뢰성을 평가하고 분석하여 군용 레이더의 송수신기에 응용이 가능함을 보였다. 풀인 전압(풀인 voltage)과 구동 전압(Actuation voltage)을 측정한 결과 평균적으로 41.6 V에서 스위치가 닫히기 시작하여 저항이 나타나기 시작하였고 약 50 V 이상에서부터 더 이상 저항이 낮아지지 않았다. 이 때의 스위치 접촉 저항을 확인한 결과 0.4 Ω의 낮은 접촉 저항을 확인하였다. 제작된 스위치는 18 GHz에서 0.4 dB 이하의 삽입 손실을 보였고 25 dB 이상의 반사도와 격리도 특성을 보여 RF 성능이 우수함을 확인하였다, RF 측정 결과는 시뮬레이션 결과의 비교하여 유사 함을 확인하여 제작이 잘 이루 졌다고 판단 할 수 있다. 제작된 스위치의 신뢰도는 10 W의 고전력 수용을 몇 번이나 가능한지를 통해 평가하였다. 콜드 스위칭(cold-switching) 방법을 통해 반복 수명을 시험 한 결과 12억 번 이상의 반복 구동을 확인하였다. 시험 후 스위치 구조체의 변형이나 왜곡이 나타나지 않았고 접촉 저항과 삽입 손실의 변화를 확인 한 결과 접촉 저항이 감소하고 삽입 손실이 감소 하였는데 이는 제작된 스위치가 10 W의 고전력을 충분히 수용할 수 있음을 보여 준다. 모든 측정 결과들은 군용 레이더의 송수신기에 응용 되기에 충분한 결과이므로 추후 송수신기에 제안한 RF MEMS 스위치가 적용 가능 할 것으로 기대된다.제 1 장 서 론 1 1.1 연구의 배경 1 1.2 연구의 동기 4 1.3 고전력 RF MEMS 스위치의 연구 동향 9 1.4 연구의 목적 14 1.5 논문의 구성 16 제 2 장 10 W 급 RF MEMS 스위치의 설계 18 2.1 10 W 급 RF MEMS 스위치를 위한 구조체 설계 18 2.1.1 구조체 설계의 흐름 18 2.1.2 구조체의 치수 설계 20 2.1.3 각 설계변수의 변화에 대한 스위치 성능 분석 28 2.2 10 W 급 RF MEMS 스위치를 위한 접촉부분의 세부 설계 34 2.2.1 접촉부분 설계의 흐름 34 2.2.2 고전력에 의해 발생하는 열 해석 35 2.2.3 접촉 부분의 설계 40 2.3 설계된 소자의 RF 시뮬레이션 52 제 3 장 10 W 급 RF MEMS 스위치의 제작 54 3.1 10 W 급 RF MEMS 스위치의 제작 과정 54 3.1.1 하부 유리기판의 제작 과정 54 3.1.2 상부 실리콘 기판의 제작 과정 61 3.1.3 기판 접합 및 릴리즈 70 3.1.4 접촉 금속의 세척 72 3.2 스위치의 제작 결과 78 제 4 장 10 W 급 RF MEMS switch의 측정 결과 82 4.1 정전 구동 특성 분석 82 4.2 제작된 스위치의 RF 특성 85 4.3 고전력 수용 시험 89 4.4 고전력 수용 시험 후 성능 변화 92 제 5 장 RF MEMS 스위치의 실장 94 5.1 Glass frit을 이용한 실장 개요 95 5.2 Glass frit을 이용한 실장 과정 96 5.3 실장 특성 측정 99 5.4 실장 후 스위치의 RF 성능 102 5.5 제작한 RF MEMS 스위치의 성능 요약 및 비교 105 제 6 장 결 론 106 참고 문헌 109 Abstract 115Docto

(The) risk factors of the ectopic pregnancy subsequent to tubal sterilization

보건학과/석사[한글] 난관불임술후 자궁외임신 발생에 영향을 주는 요인을 밝히기 위하여 1983년도 대한 불임시술협회에 접수된 자궁외임신 414예와 서울특별시 ·경기지역 대조군 479예를 대상으로 본 연구를 실시하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 자궁외임신 발생의 비교위험도를 본 결과 도시거주부인이 농촌거주부인보다 1.321배로 높았고, 국민학교 교육수준이하가 중학교 교육이상보다 1.924배로 높았으며, 3명이상의 자녀를 가진 부인이 2명이하보다 2.008로 높았는데, 이들은 각각 95% 신뢰구간에서 통 계적으로 유의하였다. 2. 전기소작법 사용후에, 기타 방법을 사용한 경우보다 비교위험도가 5.756으로 높았으며, 95 % 신뢰구간에서 통계적으로 유의하였다. 이 비교위험도가 순수히 시술방법의 차이에 기인한 것인지 또는 confounder 들의 영향에 의한 것인지를 검토한 결과 가. 피임경험이 있는 군에서는 전기소작법에 의한 자궁외임신 위험이 기타 방법보다 8.488배 증가되었고, 피임경험이 없는 군에서는 6.439배 증가되었다. 조기비교위험도는 피임경험 표준화 비교위험도 7.560배 증가되었다. 조비교위험도는 피임경험 표준화 비교위험도 7.560(5.756/7.560) 23.9%나 축소 산출하고 있다. 나. 과거 인공유산 회수의 증가에 따라 전기소작법에 의한 비교 위험도는 점점 증가되어서 인공유산의 경험이 없는 군에서는 전기소작법후 자궁외임시 위험이 4.200배, 1∼2회 경험이 있는 군에서는 4.982배 증가되었으나, 3회이상 인공유산의 경험이 있는 군에서는 10.254배 증가되어 전기소작법에 의한 자궁외임신 위험이 2배이상으로 높게 증가되었다. The risk factors of the ectopic pregnancy subsequent to tubal sterilization Sung Hyun Hwang Graduate School of Health Science and Management Yonsei University (Directed by Prof. Taikeun Park M.D, MPH, PhD.) To identify the risk factors of ectopic Pregnancy following tubal sterilization, 414 cases of ectopic pregnancy afters tubal sterilization and 479 randomly selected controls were analyzed. The results were as fellows; 1. The relative risk of ectopic pregnancy were 1.3 among urban women as compared to rural women. The corresponding relative risks were 1.9 for the women with primary education or lower than the women with Secondary school education or higher, and 2.0 for the women who had two children or less. 2. A) The relative risk was significantly higher as 5.8 after tubal coagulation than after other methods. This association was confounded by the past experience of contraception, underestimating the adjusted risk by 23.9%. B) The relative risk was also confounded by the past experience of induced abortion. [영문] To identify the risk factors of ectopic Pregnancy following tubal sterilization, 414 cases of ectopic pregnancy afters tubal sterilization and 479 randomly selected controls were analyzed. The results were as fellows; 1. The relative risk of ectopic pregnancy were 1.3 among urban women as compared to rural women. The corresponding relative risks were 1.9 for the women with primary education or lower than the women with Secondary school education or higher, and 2.0 for the women who had two children or less. 2. A) The relative risk was significantly higher as 5.8 after tubal coagulation than after other methods. This association was confounded by the past experience of contraception, underestimating the adjusted risk by 23.9%. B) The relative risk was also confounded by the past experience of induced abortion.restrictio

Synthetic Studies of Madeirolide A: Visible-Light-Induced Radical Cyclization Approach

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 자연과학대학 화학부, 2018. 2. 이철범.In this thesis, our synthetic efforts toward marine natural product mardeirolide A are described. Madeirolide A is a biologically active polyketide that belongs to a group of macrolides. Madeirolide A have three bicyclic ether units embedded within a stereochemically decorated macrolactone scaffold. The bioactivity and structural complexity make madeirolide A an attractive target for total synthesis. Our approach for the synthesis of madeirolide A is based on the assembly of four fragments – C1-C10 fragment (A ring), C13-C19 fragment (B ring), C20-C27 fragment (C ring), and cinerulose fragment. Constructions of three oxacycles have been carried out through radical cyclization using a visible-light-induced transformation rapidly developed area in the past decade. Chapter 1 contains the background about madeirolide A, biological activity and structure features. Also, presented briefly are all published synthetic studies. Chapter 2 discusses all of the efforts that have been carried out in the laboratory towards a total synthesis of madeirolde A.Chapter 1. Marine Macrolide Madeirolide A 1 1.1 Isolation, structure and biological activity 1 1.2 Synthesis of C1-C11 subunit of madeirolide A 3 1.2.1 Patersons approach 3 1.2.2 Carters approach 5 1.3 Reference 7 Chapter 2. Synthetic Studies Toward Madeirolide A 8 2.1 Synthetic plan 8 2.2 Synthesis of C1-C10 subunit, A ring 13 2.2.1 Retrosynthetic analysis 13 2.2.2 Construction of stereogenic centers of 2.31 14 2.2.3 Completion of C1-C10 subunit 17 2.3 Synthesis of C13-C19 subunit, B ring 21 2.3.1 Synthetic plan 21 2.3.2 Substrate synthesis 23 2.3.3 Visible-light-induced radical cyclization of B ring 25 2.3.4 Completion of C13-C19 subunit 27 2.4 Synthesis of C19-C27 subunit, C ring 29 2.4.1 Synthetic plan 29 2.4.2 Substrate synthesis 32 2.4.3 Visible-light-induced radical cyclization of C-ring 33 2.5 Fragments union, Synthesis of C13-C27 subunit 40 2.5.1 Substrate synthesis 40 2.5.2 Michael reaction approach 43 2.5.3 Decarboxylative NHK approach 44 2.5.4 Decarboxylative ketone synthesis 46 2.5.5 Completion of C13-C27 subunit 49 2.6 Conclusion 51 2.7 Reference 52 2.8 Experimental section 55Docto