N-metoksioksatsolidiiniligaatio peptidinukleiinihapporakenteissa

Abstract

Luonnossa reaktiot tapahtuvat hyvin matalissa konsentraatioissa reaktioliuosten sisältäessä jopa tuhansia reagensseja. Näitä reaktioita ohjaavat ja katalysoivat makromolekyylit kuten DNA:t ja RNA:t. Tätä luonnon lähestymistapaa reaktioiden kontrollointiin on hyödynnetty myös synteettisessä kemiassa niin kutsutuissa DNA-templatoiduissa reaktioissa. DNA-templatoiduissa reaktioissa reagensseina toimivat templaatille komplementaariset nukleiinihappojuosteet, joiden päihin on kiinnitetty reaktiivisia ryhmiä. DNA-templaatti ohjaa reagenssien liikettä Watson-Crickin emäspariperiaatteen mukaisesti. Templaatin hybridisoituessa nukleiinihappojen kanssa reaktiiviset ryhmät asettuvat toistensa läheisyyteen ja reagoivat siten tehokkaasti. DNA-templatoitujen reaktioiden avulla reaktiot saadaan tapahtumaan sellaisissa olosuhteissa, joissa tuotteiden muodostuminen jäisi perinteisin kemian keinoin olemattomaksi.

Nukleiinihappojen lisäksi DNA-templatoiduissa reaktioissa DNA-templaatin kanssa hybridisoituvina juosteina on hyödynnetty myös esimerkiksi peptidinukleiinihappoja eli PNA:ita. PNA:t ovat nukleiinihappojen kaltaisia synteettisiä molekyylejä. Ne sisältävät perinteisten nukleiinihappojen tavoin puriini- ja pyrimidiiniemäksiä, mutta sokerifosfaattirungon sijaan niiden runko muistuttaa peptidien runkoa. Varauksettoman runkonsa ansiosta PNA:t sitoutuvat voimakkaammin nukleiinihappojen kanssa kuin vastaavat nukleiinihapot.

Työn tarkoituksena oli tutkia DNA-templatoitua N-metoksioksatsolidiiniligaatiota DNA-PNA-hybridirakenteessa. Koska PNA-DNA kaksoiskierteen pysyvyys on suurempi kuin luonnollisen DNA-DNA-kaksoiskierteen, tämän odotetaan tehostavan DNA-templatoitua ligaatiota ja mahdollistavan melko lyhyidenkin PNA-juosteiden käytön tehokkaan ligaation saavuttamiseksi. N-metoksioksatsolidiinin muodostuminen on pH-riippuvainen reversiibeli reaktio, ja sitä on tutkittu aiemmin erilaisten nukleiinihappojen sekä peptidien ja nukleiinihappojen välillä. Tässä tutkimuksessa onnistuttiin syntetisoimaan ligaatioon tarvittavat PNA- ja DNA-reagenssit sekä tutkimaan näiden välistä N-metoksioksatsolidiiniligaatiota. N-metoksioksatsolidiinin havaittiin muodostuvan hieman happamissa olosuhteissa PNA-aldehydin sekä N-metoksimodifioidun hiusneulamaisen DNA-templaatin välille PNA-sekvenssin ollessa viiden nukleotidin mittainen.