Nukleoemäsanalogien reversiibeli liittäminen N-metoksioksatsolidiiniglykolinukleiinihappo (MOGNA) -runkoon
Heikinmäki, Ninna (2023-12-07)
Nukleoemäsanalogien reversiibeli liittäminen N-metoksioksatsolidiiniglykolinukleiinihappo (MOGNA) -runkoon
(07.12.2023)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
avoin
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20231214154329
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20231214154329
Tiivistelmä
Nukleiinihappojen kasvava käyttö biolääketieteellisissä sovelluksissa on lisännyt tarvetta valmistaa kemiallisesti modifioituja DNA- ja RNA-analogeja, joilla on luonnollisia nukleiinihappoja paremmat biologiset ominaisuudet. Kemiallisen modifioinnin kohteena voivat olla yksittäisten nukleotidien emäs-, sokeri- tai fosfaattiosat. Myös useamman rakenneosan modifikaatiot ovat mahdollisia. Tällaisten modifioitujen nukleiinihappojen eli ksenonukleiinihappojen (XNA) toivottuna ominaisuutena on luonnollisille nukleiinihapoille ominainen hybridisoituminen. Modifioitujen nukleiinihappojen rakenteet, kuten rungon syklisyys ja varauksellisuus vaikuttavat siihen, pystyvätkö XNA:t hybridisoitumaan joko itsensä tai luonnollisten nukleiinihappojen kanssa ja siten muodostamaan erilaisia sekundaarirakenteita.
1,3-oksatsinaanit ja -oksatsolidiinit ovat tyydyttyneitä happea ja typpeä sisältäviä viisi- ja kuusirenkaisia heterosyklejä, joita voidaan hyödyntää muun muassa orgaanisissa synteeseissä välituotteina. Tässä työssä niitä käytettiin XNA-oligonukleotidien runkorakenteina. 1,3-oksatsinaanit ja -oksatsolidiinit muodostuvat aminoalkoholien ja karbonyyliyhdisteiden välisillä kondensaatioreaktioilla ja hydrolysoituvat nopeasti vesiliuoksessa sekä lievästi happamissa olosuhteissa.
Tämän Pro Gradu -tutkielman alkuperäisenä tavoitteena oli tutkia N-metoksi-1,3-oksatsinaaninukleiinihapon (MOANA) ristiinpariutumista DNA:n ja RNA:n kanssa. Työn alussa valmistettiin modifioitu oligonukleotidi MOANA-fosforamidiittia käyttäen, mutta massaspektrometrian perusteella fosforamidiitin synteesissä suojaryhmänä käytetty 4-bentsoyylioksibentsaldehydi osoittautui liian pysymättömäksi. Tämän vuoksi fosforamidiitti päätettiin valmistaa uudelleen käyttäen tällä kertaa suojaryhmänä pysyvämpää 4-nitrobentsaldehydiä.
Uuden fosforamidiitin synteesissä muodostui lopputuotteena oletetun kuusirenkaisen 1,3-oksatsinaanin sijaan viisirenkainen oksatsolidiini. Valmistettu N-metoksioksatsolidiiniglykolinukleotidi liitettiin onnistuneesti osaksi viittä eri DNA- hiusneulaoligonukleotidia siten, että sen vastinpareina olivat vuorotellen nukleosidit A, C, G, T ja pelkkä sokeri S. 4-nitrobentsaldehydin todettiin olevan pysyvämpi suojaryhmä kuin 4-bentsoyylioksibentsaldehydi ja sen täydelliseen irtoamiseen oligonukleotideista vaadittiin erillinen happokäsittely. Syntetisoiduista N-metoksioksatsolidiiniglykolinukleiinihappo (MOGNA) -oligonukleotideista mitattiin sulamislämpötilat, joiden perusteella oligonukleotidit olivat kaksoiskierteisessä muodossa huoneenlämpötilassa ja pH:ssa 5,5. Lisäksi niiden sitoutumista kolmen eri mallialdehydin kanssa tutkittiin. Parhaiten MOGNA-oligonukleotidit sitoutuivat urasiilin rakennetta muistuttavan aldehydijohdannaisen kanssa.
1,3-oksatsinaanit ja -oksatsolidiinit ovat tyydyttyneitä happea ja typpeä sisältäviä viisi- ja kuusirenkaisia heterosyklejä, joita voidaan hyödyntää muun muassa orgaanisissa synteeseissä välituotteina. Tässä työssä niitä käytettiin XNA-oligonukleotidien runkorakenteina. 1,3-oksatsinaanit ja -oksatsolidiinit muodostuvat aminoalkoholien ja karbonyyliyhdisteiden välisillä kondensaatioreaktioilla ja hydrolysoituvat nopeasti vesiliuoksessa sekä lievästi happamissa olosuhteissa.
Tämän Pro Gradu -tutkielman alkuperäisenä tavoitteena oli tutkia N-metoksi-1,3-oksatsinaaninukleiinihapon (MOANA) ristiinpariutumista DNA:n ja RNA:n kanssa. Työn alussa valmistettiin modifioitu oligonukleotidi MOANA-fosforamidiittia käyttäen, mutta massaspektrometrian perusteella fosforamidiitin synteesissä suojaryhmänä käytetty 4-bentsoyylioksibentsaldehydi osoittautui liian pysymättömäksi. Tämän vuoksi fosforamidiitti päätettiin valmistaa uudelleen käyttäen tällä kertaa suojaryhmänä pysyvämpää 4-nitrobentsaldehydiä.
Uuden fosforamidiitin synteesissä muodostui lopputuotteena oletetun kuusirenkaisen 1,3-oksatsinaanin sijaan viisirenkainen oksatsolidiini. Valmistettu N-metoksioksatsolidiiniglykolinukleotidi liitettiin onnistuneesti osaksi viittä eri DNA- hiusneulaoligonukleotidia siten, että sen vastinpareina olivat vuorotellen nukleosidit A, C, G, T ja pelkkä sokeri S. 4-nitrobentsaldehydin todettiin olevan pysyvämpi suojaryhmä kuin 4-bentsoyylioksibentsaldehydi ja sen täydelliseen irtoamiseen oligonukleotideista vaadittiin erillinen happokäsittely. Syntetisoiduista N-metoksioksatsolidiiniglykolinukleiinihappo (MOGNA) -oligonukleotideista mitattiin sulamislämpötilat, joiden perusteella oligonukleotidit olivat kaksoiskierteisessä muodossa huoneenlämpötilassa ja pH:ssa 5,5. Lisäksi niiden sitoutumista kolmen eri mallialdehydin kanssa tutkittiin. Parhaiten MOGNA-oligonukleotidit sitoutuivat urasiilin rakennetta muistuttavan aldehydijohdannaisen kanssa.