Hg(II)-välitteinen emäspariutuminen DNA-templatoidussa N(Me)-alkoksiamiiniglykosylaatiossa

Abstract

Neljän eri nukleoemäksen muodostamista sekvensseistä koostuva DNA sisältää kaiken elämälle tarvittavan geneettisen informaation. DNA:lla on monia ainutlaatuisia ominaisuuksia, kuten esimerkiksi kyky monistaa ja siirtää geneettistä informaatiota. Näiden ominaisuuksien ansiosta sillä onkin keskeinen rooli kemiallisessa evoluutiossa. Viime vuosikymmenten aikana on kuitenkin herännyt kiinnostus luoda vaihtoehtoisia emäsparijärjestelmiä luonnollisen Watson-Crick-emäsparijärjestelmän rinnalle. Vaihtoehtoisten emäsparijärjestelmien luominen mahdollistaisi geneettisen koodin laajentamisen ja sitä kautta muun muassa uusien biopolymeerien luomisen.

Metalli-ionivälitteistä emäspariutumista on tutkittu yhtenä vaihtoehtona Watson-Crick-emäspariutumiselle. Kyseinen emäspari muodostuu kahden ligandina toimivan nukleosidin tai niiden analogin sitoutuessa koordinaatiosidoksella samaan metalli-ioniin. Metalli-ionin valinnalla voidaan vaikuttaa metalloitujen emäsparien koordinaatio-ominaisuuksiin, kuten esimerkiksi selektiivisyyteen ja termodynaamiseen stabiiliuteen. Metalli-ionivälitteistä emäspariutumista on hyödynnetty muun muassa nanoteknologiassa ja lääketieteessä.

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, kuinka merkuroidun sytidiinin elohopeaionivälitteinen emäspariutuminen eri vastinemästen kanssa vaikuttaa DNA-templatoidun N(Me)-alkoksiamiiniglykosylaatioreaktion nopeuteen ja tasapainoon. Tutkimuksessa selvisi, että hyödyntämällä metalli-ionivälitteistä emäspariutumista N(Me)-alkoksiamiiniglykosylaatioreaktion tasapainoa voidaan siirtää enemmän tuotteiden puolelle verrattuna reaktioon, jossa metalli-ionivälitteistä emäspariutumista ei käytetä. N(Me)-alkoksiamiiniglykosylaatiossa metyyliaminoryhmän typpi ja sokerimolekyylin anomeerinen hiili reagoivat muodostaen N(Me)-alkoksiaminoglykosidisidoksen. Reaktiomekanismi on tunnettu ja sitä hyödynnetään useiden erilaisten glykokonjugaattien valmistuksessa. N-glykosidisidoksen muodostumista voidaan kontrolloida pH:n avulla, sillä kyseinen reaktio on reversiibeli pH:ssa 5 ja lähes irreversiibeli pH:ssa 7.