N-metoksioksatsolidiiniligaatiolla silloitetut G-kvadrupleksit

Abstract

2000-luvulla alkaneen lääkinnällisesti aktiivisten nukleiinihappojen biomolekyylikonjugaattien tutkimuksen myötä on noussut tarve erilaisille katkeaville linkkerirakenteille. Yleisesti nämä linkkerit jaetaan kahteen ryhmään: kemiallisesti hajoavat linkkerit ja entsymaattisesti hajoavat linkkerit. Kemiallisten linkkerien toiminta perustuu verenkierrossa pysyvään rakenteeseen, joka hajoaa kohdesolun tai kudoksen olosuhteissa ja seurauksena on kuljetettavan lääkeaineen vapautuminen. Esimerkkejä kemiallisesti hajoavista linkkerirakenteista ovat hydratsonit, jotka hajoavat happamissa olosuhteissa, ja disulfidit, jotka hajoavat pelkistävissä olosuhteissa. Tässä tutkimuksessa käytetty N-metoksioksatsolidiinilinkkeri on uusi pH-herkkä rakenne. Kuten hydratsonit, se on suhteellisen pysyvä neutraaleissa tai emäksisissä olosuhteissa. Happamissa olosuhteissa N-metoksioksatsolidiinit kuitenkin hajoavat hapon katalysoiman hydrolyysin kautta.

G-kvadrupleksit (G4) ovat DNA:n sekundäärirakenteita, jotka muodostuvat genomin perättäisiä guaniineja sisältäviin alueisiin, kuten telomeereihin. G4-rakenteet ovat pinoutuneita, neljän guaniinin muodostamia ”kvartetteja”. G4-rakenteiden muodostuminen ja niiden pysyvyys on vahvasti sidoksissa K+ -ionin konsentraatioon.

G4-rakenteella, joka olisi dynaaminen, pH herkkä ja stabiili neutraaleissa oloissa, olisi potentiaalia toimia lääkekuljettimena, biosensorina tai nanoteknologiassa. Tämän tutkielman tarkoituksena oli tutkia G-kvadruplekseja muodostavan wtTel26 geenistä pilkottujen oligonukleotidien hybridisaation ajamaa N-metoksioksatsolidiiniligaatiota. Tutkimus aloitettiin valmistamalla päistään modifioidut oligonukleotidit, jotka pareittain muodostaisivat N-metoksioksatsolidiiniligaation kautta wtTel26 sekvenssin. Tutkimuksessa käytettiin kolmea eri mallia, joissa ligaation kohta olisi hybridisoituneen rakenteen eri silmukoissa. Alustavissa kokeissa todistettiin reaktion toimivuus, jonka jälkeen tutkittiin sen riippuvuutta K+-ionin konsentraatiosta. Reaktion muodostumisen nopeutta mitattiin pH:ssa 5, + 20 °C lämpötilassa. Syntyneet G-kvadrupleksit karakterisoitiin massaspektrometrisesti. Lisäksi niiden G-kvadrupleksinen laskostuminen todennettiin CD-spektroskopialla vertailemalla eristettyjen tuotteiden spektrejä puhtaan wtTel26 CD-spektriin.