ES2352509T3 - NEW MARKING STRATEGIES FOR THE SENSITIVE DETECTION OF ANALYTES. - Google Patents
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Abstract
Un método para detectar un analito, seleccionado de ácidos nucleicos, en una muestra, que comprende las etapas: (i) proporcionar una muestra; (ii) poner en contacto la muestra con un compuesto funcionalizado que comprende al menos un grupo funcional seleccionado de grupos alquino y azida que es una primera pareja de reacción para una reacción de Click, siendo dicha reacción de Click una reacción de cicloadición (3 + 2) entre los grupos azida y alquino que forma un anillo de 1,2,3triazol, y en el que el grupo funcional está unido a una nucleobase de un compuesto nucleosídico o nucleotídico o un oligómero o polímero del mismo, en condiciones en las que dicho compuesto forma un producto de asociación con el analito a detectar, o su complemento, (iii) poner en contacto el producto de asociación con una segunda pareja de reacción para dicha reacción de Click, que comprende el grupo azida o alquino complementario, en condiciones en las que se produce una reacción de Click entre la pareja de reacción primera y segunda, en el que la segunda pareja de reacción comprende además un grupo marcador o un grupo precursor del marcador, (iv) si es necesario, convertir los grupos precursores del marcador en grupos marcadores, y (v) detectar dichos grupos marcadores.A method for detecting an analyte, selected from nucleic acids, in a sample, comprising the steps: (i) providing a sample; (ii) contacting the sample with a functionalized compound comprising at least one functional group selected from alkyne and azide groups that is a first reaction partner for a Click reaction, said Click reaction being a cycloaddition reaction (3 + 2) between the azide and alkyne groups that form a 1,2,3-triazole ring, and in which the functional group is attached to a nucleobase of a nucleoside or nucleotide compound or an oligomer or polymer thereof, under conditions in which said compound forms an association product with the analyte to be detected, or its complement, (iii) contacting the association product with a second reaction partner for said Click reaction, which comprises the complementary azide or alkyne group, under conditions in which a Click reaction occurs between the first and second reaction couple, in which the second reaction couple further comprises a marker group or a precursor group of the marker, (iv) if necessary, convert the marker precursor groups into marker groups, and (v) detect said marker groups.
Description
La presente invención se refiere a métodos y al uso de reactivos para detectar analitos, por ejemplo ácidos nucleicos. Los nuevos métodos y reactivos permiten una detección simple y sensible, incluso en muestras biológicas complejas. The present invention relates to methods and the use of reagents for detecting analytes, for example nucleic acids. The new methods and reagents allow simple and sensitive detection, even in complex biological samples.
Antecedentes de la Invención Background of the Invention
El análisis rápido de material genético en busca de secuencias diana específicas, por ejemplo para determinar la presencia de polimorfismos de un solo nucleótido, la presencia de un cierto gen, por ejemplo un gen de resistencia, o de 10 ARNm, requiere nuevas herramientas fáciles de usar, eficaces y fiables. El principal problema es la necesidad de detectar el ADN o ARN de interés directamente en pequeñas muestras biológicas, tales como sangre del paciente o plantas. Estos proporcionan el analito sólo en cantidades minúsculas. A fin de alcanzar la sensibilidad requerida, habitualmente se requiere una etapa de amplificación, en la que el analito de ácido nucleico se amplifica antes del análisis, o se usa un método de detección, en el que se amplifica la señal minúscula de detección, directamente 15 obtenida del analito de ADN/ARN. Rapid analysis of genetic material for specific target sequences, for example to determine the presence of single nucleotide polymorphisms, the presence of a certain gene, for example a resistance gene, or 10 mRNA, requires new easy-to-use tools. Use, effective and reliable. The main problem is the need to detect the DNA or RNA of interest directly in small biological samples, such as the patient's blood or plants. These provide the analyte only in tiny amounts. In order to achieve the required sensitivity, an amplification step is usually required, in which the nucleic acid analyte is amplified before the analysis, or a detection method is used, in which the tiny detection signal is amplified, directly 15 obtained from the DNA / RNA analyte.
Los métodos para la amplificación del analito de ácido nucleico incluyen PCR y otros protocolos de amplificación de ácidos nucleicos. La amplificación mediante PCR tiene la ventaja principal de que, dentro de un conjunto de diferentes hebras de ADN obtenidas del material biológico, sólo se amplifica la secuencia de ADN de interés. Esto es la base para el análisis fiable de genes individuales en muestras biológicas complejas. Sin embargo, la amplificación mediante PCR 20 requiere etapas complejas de procedimiento que, en algunos casos, son demasiado inconvenientes y caras. La amplificación de la señal de detección se puede lograr uniendo una enzima, tal como peroxidasa de rábano picante, al analito, que convierte continuamente un sustrato dado en un producto coloreado. Methods for nucleic acid analyte amplification include PCR and other nucleic acid amplification protocols. PCR amplification has the main advantage that, within a set of different strands of DNA obtained from the biological material, only the DNA sequence of interest is amplified. This is the basis for reliable analysis of individual genes in complex biological samples. However, amplification by PCR 20 requires complex procedural steps that, in some cases, are too inconvenient and expensive. Amplification of the detection signal can be achieved by attaching an enzyme, such as horseradish peroxidase, to the analyte, which continuously converts a given substrate into a colored product.
Otra manera de amplificar la señal de detección es la metalización de ADN. Una única partícula metálica unida a ADN/ARN (el núcleo) cataliza la deposición de cada vez más metal, que cataliza la deposición adicional de metal [1-9]. 25 La señal inducida por la deposición metálica crece en consecuencia de manera exponencial. La deposición metálica se puede detectar eléctricamente, si el analito se coloca entre los electrodos, u ópticamente (por ejemplo, con el ojo), debido a que el metal depositado da lugar a una mancha negra, por ejemplo sobre papel, en gel, o en el tubo de ensayo. En principio, la deposición metálica es el método de detección más sensible debido a que un pequeño agrupamiento metálico (núcleo) es suficiente para comenzar la reacción. Sin embargo, en la práctica, la sensibilidad del 30 método está limitada por la nucleación metálica no específica, por ejemplo a través de impurezas en vecindad espacial próxima al analito, por ejemplo en los electrodos, en el gel, o en el papel que tiene el analito. De hecho, la deposición metálica no específica es la razón principal por la que la tinción de ADN con plata no se usa de forma habitual en analítica de oligonucleótidos. La tinción con plata es complicada además por el hecho de que el ADN es incapaz de construir él mismo el núcleo de iniciación. Requiere una modificación previa. El método de elección actualmente es la 35 reacción de ADN con glutaraldehído, que se une covalentemente al ADN mediante unión inespecífica de la secuencia a grupos amina primaria en la nucleobase [7]. Este aducto, si se trata con una sal de plata, reduce la Ag+ de la sal a plata atómica, que, mientras está unida al ADN, funciona como el núcleo requerido. El tratamiento posterior del ADN nucleado con sales de plata y agentes reductores inicia la deposición metálica exponencial. Otra posibilidad es intercambiar los contraiones en la hebra de ADN por Ag+, que se reduce subsiguientemente para dar sitios de nucleación de Ag0. La 40 principal desventaja es que el glutaraldehído también reacciona con impurezas u otras especies químicas próximas al analito, lo que nuevamente induce la deposición no específica de plata. Another way to amplify the detection signal is the metallization of DNA. A single metal particle bound to DNA / RNA (the nucleus) catalyzes the deposition of more and more metal, which catalyzes the additional deposition of metal [1-9]. 25 The signal induced by metallic deposition grows exponentially accordingly. The metallic deposition can be detected electrically, if the analyte is placed between the electrodes, or optically (for example, with the eye), because the deposited metal gives rise to a black spot, for example on paper, gel, or in the test tube. In principle, metal deposition is the most sensitive detection method because a small metal cluster (core) is sufficient to start the reaction. However, in practice, the sensitivity of the method is limited by non-specific metal nucleation, for example through impurities in a spatial neighborhood close to the analyte, for example in the electrodes, in the gel, or in the role it has. The analyte In fact, non-specific metallic deposition is the main reason why DNA staining with silver is not commonly used in oligonucleotide analytics. Silver staining is further complicated by the fact that DNA is unable to build the initiation nucleus itself. It requires a previous modification. The method of choice currently is the reaction of DNA with glutaraldehyde, which covalently binds to DNA by unspecific binding of the sequence to primary amine groups in the nucleobase [7]. This adduct, if treated with a silver salt, reduces the Ag + of the salt to atomic silver, which, while attached to DNA, functions as the required nucleus. Subsequent treatment of nucleated DNA with silver salts and reducing agents initiates exponential metal deposition. Another possibility is to exchange the counterions in the DNA strand for Ag +, which is subsequently reduced to give Ag0 nucleation sites. The main disadvantage is that glutaraldehyde also reacts with impurities or other chemical species close to the analyte, which again induces non-specific deposition of silver.
Los agrupamientos metálicos tales como Au, partículas de Pd o complejos de Pt unidos a ADN también funcionan como sitios de nucleación para la deposición posterior de metal hasta la construcción de hilos conductores [1-9]. Aquí, los agrupamientos se unen a grupos reactivos que forman un enlace covalente con ADN, o unidades que sólo se intercalan 45 o unen de otro modo a ADN/ARN. Todos estos métodos marcan todo el ADN en una muestra biológica, y por lo tanto no permiten el marcaje específico de una secuencia y por tanto el análisis específico de una secuencia de un ADN diana, tal como un único gen en una muestra biológica compleja. Metal clusters such as Au, Pd particles or Pt complexes bound to DNA also function as nucleation sites for subsequent deposition of metal to the construction of conducting wires [1-9]. Here, the clusters bind to reactive groups that form a covalent bond with DNA, or units that only intercalate or otherwise bind to DNA / RNA. All these methods mark all the DNA in a biological sample, and therefore do not allow the specific labeling of a sequence and therefore the specific analysis of a sequence of a target DNA, such as a single gene in a complex biological sample.
En [8] se describe la preparación de dominios de ADN marcados mediante una incorporación, mediada por telomerasas, de trifosfatos de nucleósidos modificados con amina en una repetición telomérica modificada iniciada por cebadores. 50 Los telómeros que contienen aminas se funcionalizan con ésteres N-succinimidílicos de nanopartículas de oro activadas, para producir hebras de ADN con nanopartículas de oro. El alargamiento de estos sitios de nanopartículas por deposición metálica posterior a lo largo del ADN produce de hecho un crecimiento rápido de los agrupamientos metálicos hasta la construcción de nanohilos moleculares templados de ADN. Sin embargo, la eficacia de la incorporación del trifosfato modificado con aminas en el extremo telomérico que crece es baja, y requiere el dopaje del 55 trifosfato, lo que da como resultado una distribución de los sitios de nucleación. De este modo, el procedimiento no permite el marcaje específico de secuencias. [8] describes the preparation of labeled DNA domains by means of a telomerase-mediated incorporation of amine modified nucleoside triphosphates into a modified telomeric repeat initiated by primers. 50 Telomeres containing amines are functionalized with N-succinimidyl esters of activated gold nanoparticles, to produce DNA strands with gold nanoparticles. The elongation of these nanoparticle sites by subsequent metal deposition along the DNA actually causes rapid growth of the metal clusters until the construction of tempered molecular nanowires of DNA. However, the effectiveness of incorporating the modified triphosphate with amines at the growing telomeric end is low, and requires doping of the triphosphate, which results in a distribution of the nucleation sites. Thus, the procedure does not allow specific sequence marking.
También se ha intentado recientemente el marcaje de ADN específico de sitios vía un método litográfico complejo [4]. Según este método, se efectúa una protección parcial de las moléculas de ADN mediante la unión de RecA. Las secuencias de ADN desprotegidas se tratan entonces con glutaraldehído, que marca estas secuencias para la 60 metalización. La reducción específica del sitio de iones de plata por las funciones aldehído unidas a ADN da como resultado la formación de un hilo a lo largo de estas regiones. Sin embargo, no es posible un marcaje específico de secuencias de moléculas de ácido nucleico en una muestra biológica compleja. Recently, site specific DNA labeling has been attempted via a complex lithographic method [4]. According to this method, a partial protection of the DNA molecules is effected by the binding of RecA. The unprotected DNA sequences are then treated with glutaraldehyde, which marks these sequences for metallization. The specific reduction of the site of silver ions by DNA-bound aldehyde functions results in the formation of a wire throughout these regions. However, specific labeling of nucleic acid molecule sequences in a complex biological sample is not possible.
H. C. Kolb et al. (H. C. Kolb, “The growing impact of click chemistry on drug discovery”, Drug Discovery Today, vol. 8, nº 24, 15 de diciembre de 2003, páginas 1128-1137) muestra, en la página 1135, en el esquema 4c, un cebador de 5 secuenciación directo universal que tiene unido un grupo funcional de Click. En este caso, sin embargo, el grupo funcional de Click se une mediante un ligador al grupo fosfato en el extremo 5’ del cebador, mientras que, según la presente invención, el grupo funcional de Click se une a una nucleobase. La diferencia es obvia cuando se tiene en cuenta la descripción de T. S. Seo et al. (T. S. Seo et al., “Click chemistry to construct fluorescent oligonucleotides for DNA sequencing”,
J. Org
. Chem., vol. 68, nº 2, 21 de diciembre de 2002, páginas 609-612). Este documento se cita 10 como referencia [60] en la figura 4c por H. C. Kolb et al. T. S. Seo et al. muestran, en el esquema 1, en la página 610, la preparación de ácido nucleico 2 modificado con azida haciendo reaccionar el cebador de secuenciación directo universal M13-40 comercialmente disponible con 5-azidovalerato de succidinilo. El ADN marcado con azido mencionado por T. S. Seo et al. y H. C. Kolb et al. posee así un grupo azido en el grupo fosfato en el extremo 5’, pero no en una nucleobase. 15 HC Kolb et al. (HC Kolb, “The growing impact of click chemistry on drug discovery,” Drug Discovery Today, vol. 8, no. 24, December 15, 2003, pages 1128-1137) shows, on page 1135, in scheme 4c, a universal direct sequencing primer that has a Click functional group attached. In this case, however, the Click functional group is linked by a linker to the phosphate group at the 5 'end of the primer, while, according to the present invention, the Click functional group is attached to a nucleobase. The difference is obvious when the description of TS Seo et al. (TS Seo et al., "Click chemistry to construct fluorescent oligonucleotides for DNA sequencing",
J. Org. Chem., Vol. 68, nº 2, December 21, 2002, pages 609-612). This document is cited 10 as reference [60] in Figure 4c by HC Kolb et al. TS Seo et al. show, in scheme 1, on page 610, the preparation of azide-modified nucleic acid 2 by reacting the commercially available universal direct sequencing primer M13-40 with succidinyl 5-azidovalerate. The azido labeled DNA mentioned by TS Seo et al. and HC Kolb et al. it thus possesses an azido group in the phosphate group at the 5 'end, but not in a nucleobase. fifteen
Aunque estos documentos demuestran el interés en nuevas estrategias de marcaje de ADN, los procedimientos complicados implicados a fin de lograr el marcado evitan que estos sistemas se usen para cualquier aplicación real. En particular, estos métodos son incapaces de marcar selectivamente secuencias de ADN o ARN de interés directamente en una muestra biológica bruta. Although these documents demonstrate interest in new DNA labeling strategies, the complicated procedures involved in order to achieve labeling prevent these systems from being used for any real application. In particular, these methods are unable to selectively label DNA or RNA sequences of interest directly in a crude biological sample.
De este modo, fue un objeto de la presente invención proporcionar nuevos métodos y reactivos que permitan una 20 detección simple, eficaz y específica de analitos, particularmente de ácidos nucleicos en muestras biológicas complejas. Thus, it was an object of the present invention to provide new methods and reagents that allow a simple, efficient and specific detection of analytes, particularly nucleic acids in complex biological samples.
Sumario de la Invención Summary of the Invention
La presente invención se refiere a métodos y kits de reactivos para detectar un analito, por ejemplo un ácido nucleico en una muestra, que implican el uso de un compuesto funcionalizado mediante Click que forma un producto de asociación con el analito a detectar. La introducción específica de secuencias de grupos marcadores se efectúa haciendo 25 reaccionar el compuesto funcionalizado mediante Click con una pareja de reacción adecuada que comprende grupos marcadores o grupos precursores del marcador. The present invention relates to reagent methods and kits for detecting an analyte, for example a nucleic acid in a sample, which involve the use of a functionalized compound by Click that forms a product of association with the analyte to be detected. The specific introduction of marker group sequences is effected by reacting the functionalized compound by Click with a suitable reaction partner comprising marker groups or marker precursor groups.
Una realización de este aspecto se refiere a un método para detectar un analito, seleccionado de ácidos nucleicos, en una muestra, que comprende las etapas de: An embodiment of this aspect relates to a method for detecting an analyte, selected from nucleic acids, in a sample, comprising the steps of:
(i) proporcionar una muestra; 30 (i) provide a sample; 30
(ii) poner en contacto la muestra con un compuesto funcionalizado que comprende al menos un grupo funcional seleccionado de grupos alquino y azida que es una primera pareja de reacción para una reacción de Click, siendo dicha reacción de Click una reacción de cicloadición (3 + 2) entre los grupos azida y alquino que forma un anillo de 1,2,3-triazol, y en el que el grupo funcional está unido a una nucleobase de un compuesto nucleosídico o nucleotídico o un oligómero o polímero del mismo, en condiciones en las que dicho compuesto forma un producto de asociación con el 35 analito a detectar, (ii) contacting the sample with a functionalized compound comprising at least one functional group selected from alkyne and azide groups that is a first reaction partner for a Click reaction, said Click reaction being a cycloaddition reaction (3 + 2) between the azide and alkyne groups that form a 1,2,3-triazole ring, and in which the functional group is attached to a nucleobase of a nucleoside or nucleotide compound or an oligomer or polymer thereof, under conditions in which which said compound forms an association product with the analyte to be detected,
(iii) poner en contacto el producto de asociación con una segunda pareja de reacción para una reacción de Click que comprende el grupo azida o alquino complementario, en condiciones en las que se produce una reacción de Click entre la pareja de reacción primera y segunda, en el que la segunda pareja de reacción comprende además un grupo marcador o un grupo precursor del marcador, 40 (iii) contacting the association product with a second reaction partner for a Click reaction comprising the complementary azide or alkyne group, under conditions where a Click reaction occurs between the first and second reaction couple, wherein the second reaction partner further comprises a marker group or a marker precursor group,
(iv) si es necesario, convertir los grupos precursores del marcador en grupos marcadores, y (iv) if necessary, convert the marker precursor groups into marker groups, and
(v) detectar dichos grupos marcadores. (v) detect said marker groups.
Una realización adicional de este aspecto se refiere a un kit de reactivo para detectar un analito en una muestra, que comprende: A further embodiment of this aspect relates to a reagent kit for detecting an analyte in a sample, comprising:
(a) un compuesto funcionalizado que comprende 45 (a) a functionalized compound comprising
(i) al menos un grupo funcional de Click, seleccionado de grupos alquino y azida, que es una primera pareja de reacción para una reacción de Click, siendo dicha reacción de Click una reacción de cicloadición (3 + 2) entre grupos azida y alquino que forma un anillo de 1,2,3-triazol, y (i) at least one Click functional group, selected from alkyne and azide groups, which is a first reaction partner for a Click reaction, said Click reaction being a cycloaddition reaction (3 + 2) between azide and alkyne groups which forms a 1,2,3-triazole ring, and
(ii) un bloque constructor de un ácido nucleico o análogo de ácido nucleico, en el que el grupo funcional está unido a una nucleobase, 50 (ii) a building block of a nucleic acid or nucleic acid analogue, in which the functional group is linked to a nucleobase,
(b) una segunda pareja de reacción para una reacción de Click, que comprende el grupo azida o alquino complementario, en el que dicha segunda pareja de reacción comprende además un grupo marcador o un grupo precursor de marcador, y (b) a second reaction pair for a Click reaction, comprising the complementary azide or alkyne group, wherein said second reaction pair further comprises a marker group or a marker precursor group, and
(c) opcionalmente un reactivo formador de marcador, capaz de convertir los grupos precursores de marcadores en grupos marcadores. 5 (c) optionally a marker forming reagent, capable of converting the marker precursor groups into marker groups. 5
Todavía una realización adicional de este aspecto se refiere al uso de un compuesto de fórmula (II): Still a further embodiment of this aspect refers to the use of a compound of formula (II):
C-S-N C-S-N
en la que C es un grupo funcional de Click seleccionado de grupos alquino y azida que es una primera pareja de reacción para una reacción de Click, siendo dicha reacción de Click una reacción de cicloadición (3 + 2) entre grupos azida y alquino que forma un anillo de 1,2,3-triazol, 10 wherein C is a Click functional group selected from alkyne and azide groups that is a first reaction partner for a Click reaction, said Click reaction being a cycloaddition reaction (3 + 2) between azide and alkyne groups forming a 1,2,3-triazole ring, 10
S es un espaciador, y S is a spacer, and
N es un bloque constructor de ácido nucleico o de un análogo de ácido nucleico, tal como un compuesto nucleosídico o nucleotídico, en el que el grupo funcional de Click se une a una nucleobase, en un método para detectar un analito de ácido nucleico en una muestra, N is a building block of nucleic acid or a nucleic acid analog, such as a nucleoside or nucleotide compound, in which the Click functional group binds to a nucleobase, in a method to detect a nucleic acid analyte in a sample,
en el que el compuesto de fórmula (II) forma un producto de asociación con el analito a detectar. 15 wherein the compound of formula (II) forms a product of association with the analyte to be detected. fifteen
Una realización adicional de este aspecto se refiere a una molécula de ácido nucleico o de un análogo de ácido nucleico que tiene incorporado en ella al menos un compuesto de fórmula (II) como se define anteriormente, en la que el grupo funcional es un grupo alquino unido a las posiciones 5 y 6, preferiblemente la posición 5, de una nucleobase de pirimidina, o a las posiciones 7 y 8, preferiblemente posición 7, de una nucleobase de purina, y en el que la molécula de ácido nucleico o de análogo de ácido nucleico es capaz de hibridarse con un ácido nucleico complementario. 20 A further embodiment of this aspect relates to a nucleic acid molecule or a nucleic acid analog having at least one compound of formula (II) incorporated therein as defined above, in which the functional group is an alkyne group linked to positions 5 and 6, preferably position 5, of a pyrimidine nucleobase, or positions 7 and 8, preferably position 7, of a purine nucleobase, and in which the nucleic acid or acid analog molecule Nucleic is capable of hybridizing with a complementary nucleic acid. twenty
Una realización adicional de este aspecto se refiere a un método para sintetizar una molécula de ácido nucleico o de un análogo de ácido nucleico que es capaz de hibridarse a un ácido nucleico complementario, que comprende incorporar un bloque constructor de nucleótidos o de un análogo de nucleótidos que comprende un compuesto (II) como se define anteriormente, en el que el grupo funcional es un grupo alquino unido a las posiciones 5 y 6, preferiblemente a la posición 5, de una nucleobase de pirimidina, o a las posiciones 7 y 8, preferiblemente posición 7, de una nucleobase de 25 purina en una molécula de ácido nucleico o de un análogo de ácido nucleico. A further embodiment of this aspect relates to a method for synthesizing a nucleic acid molecule or a nucleic acid analog that is capable of hybridizing to a complementary nucleic acid, which comprises incorporating a nucleotide building block or a nucleotide analog comprising a compound (II) as defined above, in which the functional group is an alkyne group attached to positions 5 and 6, preferably to position 5, of a pyrimidine nucleobase, or to positions 7 and 8, preferably position 7, of a purine nucleobase in a nucleic acid molecule or a nucleic acid analog.
Este método puede comprender además poner en contacto la molécula de ácido nucleico o de un análogo de ácido nucleico con una segunda pareja de reacción del compuesto (II) y llevar a cabo una reacción de Click entre las parejas de reacción primera y segunda, siendo dicha reacción de Click una reacción de cicloadición (3 + 2) entre grupos azida y alquino que forma un anillo de 1,2,3-triazol. 30 This method may further comprise contacting the nucleic acid molecule or a nucleic acid analog with a second reaction partner of compound (II) and carrying out a Click reaction between the first and second reaction partners, said said being Click reaction a cycloaddition reaction (3 + 2) between azide and alkyne groups that forms a 1,2,3-triazole ring. 30
Una realización adicional de este aspecto se refiere a un producto de asociación de la molécula de ácido nucleico o del análogo de ácido nucleico como se define anteriormente con un analito. A further embodiment of this aspect relates to an association product of the nucleic acid molecule or nucleic acid analog as defined above with an analyte.
Una realización adicional de este aspecto se refiere a un compuesto, obtenible como el producto de reacción del método para sintetizar una molécula de ácido nucleico o de un análogo de ácido nucleico. A further embodiment of this aspect relates to a compound, obtainable as the reaction product of the method for synthesizing a nucleic acid molecule or a nucleic acid analog.
Una realización adicional de este aspecto se refiere a un producto de asociación del compuesto como se define 35 anteriormente con un ácido nucleico complementario. A further embodiment of this aspect relates to an association product of the compound as defined above with a complementary nucleic acid.
La presente invención permite una detección muy sensible de un analito, por ejemplo ácidos nucleicos o proteínas que se unen a ácidos nucleicos, en muestras biológicas, por ejemplo muestras clínicas, muestras medioambientales o muestras agrícolas. Las aplicaciones preferidas incluyen, pero no se limitan a, la detección de variabilidades genéticas, por ejemplo polimorfismos de un solo nucleótido (SNP), resistencias a pesticidas o medicamentos, tolerancias o 40 intolerancias, genotipado, por ejemplo la detección de especies o cepas de organismos, la detección de organismos o cepas genéticamente modificados, o la detección de patógenos o plagas, y el diagnóstico de enfermedades, por ejemplo enfermedades genéticas, enfermedades alérgicas, enfermedades autoinmunitarias o enfermedades infecciosas. Una aplicación preferida adicional es la detección de ácidos nucleicos en muestras para la protección de marcas, en la que productos tales como productos agrícolas, productos alimentarios, o bienes de valor y/o los envases de estos productos 45 se codifican con una información específica del producto, por ejemplo, pero sin limitarse a, sitio de producción, fecha de producción, distribuidor, etc., y en la que esta información se detecta con los métodos como se describen anteriormente. The present invention allows a very sensitive detection of an analyte, for example nucleic acids or proteins that bind to nucleic acids, in biological samples, for example clinical samples, environmental samples or agricultural samples. Preferred applications include, but are not limited to, the detection of genetic variability, for example single nucleotide polymorphisms (SNPs), resistance to pesticides or medications, tolerances or intolerances, genotyping, for example the detection of species or strains of organisms, the detection of genetically modified organisms or strains, or the detection of pathogens or pests, and the diagnosis of diseases, for example genetic diseases, allergic diseases, autoimmune diseases or infectious diseases. A further preferred application is the detection of nucleic acids in samples for the protection of trademarks, in which products such as agricultural products, food products, or valuable goods and / or the packages of these products 45 are encoded with specific information of the product, for example, but not limited to, production site, production date, distributor, etc., and in which this information is detected with the methods as described above.
Descripción Detallada de Realizaciones Preferidas Detailed Description of Preferred Embodiments
La invención proporciona métodos y reactivos que permiten el marcaje específico de analitos con grupos marcadores, por ejemplo con grupos aldehído reactivos, en una muestra compleja. En una realización preferida, se puede efectuar 50 específicamente la deposición metálica, por ejemplo la deposición de plata, sobre los grupos aldehído asociados con el ácido nucleico a detectar. En una realización preferida adicional, la deposición metálica, por ejemplo la deposición de plata, se puede efectuar específicamente mediante transferencia de energía desde grupos fotosensibilizantes a un medio fotosensible, por ejemplo papel fotográfico. Debido al procedimiento de marcaje específico, el fondo se reduce fuertemente, y se obtienen mayores sensibilidades y fiabilidades. The invention provides methods and reagents that allow specific labeling of analytes with marker groups, for example with reactive aldehyde groups, in a complex sample. In a preferred embodiment, metal deposition, for example silver deposition, can be performed specifically on the aldehyde groups associated with the nucleic acid to be detected. In a further preferred embodiment, the metallic deposition, for example the deposition of silver, can be carried out specifically by transferring energy from photosensitizing groups to a photosensitive medium, for example photographic paper. Due to the specific marking procedure, the fund is strongly reduced, and greater sensitivities and reliability are obtained.
La presente invención comprende la detección de un analito. La detección puede ser una detección cualitativa, por ejemplo la determinación de la presencia o ausencia de un analito, por ejemplo una secuencia de ácido nucleico 5 específica, en la muestra a analizar. Sin embargo, la invención también permite la detección cuantitativa de un analito, por ejemplo una secuencia de ácido nucleico, en la muestra a analizar. La detección cualitativa y/o cuantitativa puede comprender la determinación de grupos marcadores según los métodos conocidos en la técnica. The present invention comprises the detection of an analyte. The detection can be a qualitative detection, for example the determination of the presence or absence of an analyte, for example a specific nucleic acid sequence, in the sample to be analyzed. However, the invention also allows quantitative detection of an analyte, for example a nucleic acid sequence, in the sample to be analyzed. Qualitative and / or quantitative detection may comprise the determination of marker groups according to methods known in the art.
El analito a detectar se selecciona preferiblemente de ácidos nucleicos y moléculas que se unen a nucleósidos, a nucleótidos o a ácidos nucleicos, por ejemplo proteínas que se unen a nucleósidos, a nucleótidos o a ácidos nucleicos. 10 Más preferiblemente, el analito es un ácido nucleico, por ejemplo cualquier tipo de ácido nucleico que se puede detectar según técnicas conocidas, particularmente técnicas de hibridación. Por ejemplo, los analitos de ácido nucleico se pueden seleccionar de ADN, por ejemplo ADN bicatenario o monocatenario, ARN, o híbridos de ADN-ARN. Los ejemplos particulares de analitos de ácido nucleico son ADN genómico, ARNm o productos derivados de ellos, por ejemplo ADNc. 15 The analyte to be detected is preferably selected from nucleic acids and molecules that bind to nucleosides, nucleotides or nucleic acids, for example proteins that bind to nucleosides, nucleotides or nucleic acids. More preferably, the analyte is a nucleic acid, for example any type of nucleic acid that can be detected according to known techniques, particularly hybridization techniques. For example, nucleic acid analytes can be selected from DNA, for example double-stranded or single-stranded DNA, RNA, or DNA-RNA hybrids. Particular examples of nucleic acid analytes are genomic DNA, mRNA or products derived therefrom, for example cDNA. fifteen
El método de la invención se puede llevar a cabo según cualquier formato de ensayo conocido que sea adecuado para la detección de analitos, particularmente analitos de ácido nucleico, en una muestra. Por ejemplo, el método puede implicar la detección de analitos inmovilizados sobre superficies sólidas tales como membranas, por ejemplo transferencias Southern o Northern, chips, matrices o partículas tales como perlas. Además, la detección se puede llevar a cabo en geles, por ejemplo después de la separación electroforética de la muestra en geles, por ejemplo geles 20 de agarosa o de poliacrilamida. El método puede implicar la detección de analitos individuales, o la detección paralela de una pluralidad de analitos, por ejemplo en un formato de chip o de micromatrices. The method of the invention can be carried out according to any known assay format that is suitable for the detection of analytes, particularly nucleic acid analytes, in a sample. For example, the method may involve the detection of immobilized analytes on solid surfaces such as membranes, for example Southern or Northern blots, chips, matrices or particles such as beads. In addition, the detection can be carried out in gels, for example after electrophoretic separation of the sample in gels, for example agarose or polyacrylamide gels. The method may involve the detection of individual analytes, or the parallel detection of a plurality of analytes, for example in a chip or microarray format.
En una realización preferida, la detección implica irradiar un medio fotosensible en presencia de una muestra que contiene un producto de asociación indicativo para un analito, en la que el producto de asociación comprende grupos fotosensibilizadores capaces de efectuar una transferencia de energía al medio fotosensible en el que los grupos 25 marcadores se forman en el medio. In a preferred embodiment, the detection involves irradiating a photosensitive medium in the presence of a sample containing an indicative association product for an analyte, in which the association product comprises photosensitizing groups capable of effecting a transfer of energy to the photosensitive medium in the that groups 25 markers are formed in the middle.
La muestra puede ser cualquier muestra que puede contener el analito a detectar. Por ejemplo, la muestra puede ser una muestra biológica, tal como una muestra agrícola, por ejemplo una muestra que comprende material vegetal y/o material asociado con el sitio en el que crecen las plantas, donde se almacenan o procesan materiales vegetales. Por otro lado, la muestra puede ser también una muestra clínica, tal como una muestra de tejido o una muestra de fluido 30 corporal tal como sangre, suero, plasma, etc., particularmente de origen humano. Otros tipos de muestras incluyen, pero no se limitan a, muestras medioambientales, muestras de suelo, muestras alimentarias, muestras forenses, o muestras de bienes valiosos que se ensayan para la protección de la marca. The sample can be any sample that may contain the analyte to be detected. For example, the sample may be a biological sample, such as an agricultural sample, for example a sample comprising plant material and / or material associated with the site where the plants grow, where plant materials are stored or processed. On the other hand, the sample may also be a clinical sample, such as a tissue sample or a sample of body fluid such as blood, serum, plasma, etc., particularly of human origin. Other types of samples include, but are not limited to, environmental samples, soil samples, food samples, forensic samples, or samples of valuable goods that are tested for brand protection.
Debido a su elevada sensibilidad, el método de la presente invención es adecuado para detectar directamente analitos sin amplificación. Según la invención, incluso se pueden determinar, incluso sin amplificación, cantidades minúsculas de 35 analitos, por ejemplo de ácidos nucleicos, por ejemplo 0,1 ng o menos, preferiblemente 0,01 ng o menos, más preferiblemente 1 pg o menos, aún más preferiblemente 0,1 pg o menos, incluso más preferiblemente 0,01 pg o menos, y lo más preferible 0,001 pg o menos. Se puede obtener una elevada sensibilidad incorporando en una molécula de ácido nucleico múltiples nucleótidos modificados usando grupos aldehído sin proteger y/o usando técnicas de tinción optimizadas. Por ejemplo, la detección de un analito, por ejemplo un gen, en una muestra biológica, se puede llevar a 40 cabo mediante una combinación de transferencia Southern y el método de la invención. Sin embargo, se debería observar que el método de la presente invención también permite la detección de ácidos nucleicos combinada con una etapa de amplificación, que se puede llevar a cabo según protocolos conocidos tales como PCR o sus modificaciones, tales como PCR asimétrica, PCR en tiempo real, PCR de transcripción inversa, etc., u otros protocolos de amplificación tales como LCR. 45 Due to its high sensitivity, the method of the present invention is suitable for directly detecting analytes without amplification. According to the invention, even tiny amounts of analytes, for example of nucleic acids, for example 0.1 ng or less, preferably 0.01 ng or less, more preferably 1 pg or less, can still be determined even without amplification. more preferably 0.1 pg or less, even more preferably 0.01 pg or less, and most preferably 0.001 pg or less. High sensitivity can be obtained by incorporating multiple modified nucleotides into a nucleic acid molecule using unprotected aldehyde groups and / or using optimized staining techniques. For example, the detection of an analyte, for example a gene, in a biological sample, can be carried out by a combination of Southern blotting and the method of the invention. However, it should be noted that the method of the present invention also allows the detection of nucleic acids combined with an amplification step, which can be carried out according to known protocols such as PCR or its modifications, such as asymmetric PCR, PCR in real time, reverse transcription PCR, etc., or other amplification protocols such as LCR. Four. Five
En una realización preferida de la invención, se lleva a cabo una detección del analito específica de secuencias, en la que por ejemplo se distingue un ácido nucleico que tiene una secuencia específica de otras secuencias de ácido nucleico en la muestra, o se distingue un polipéptido capaz de unirse a una secuencia de ácido nucleico específica de otros polipéptidos en la muestra. Tal detección específica de secuencias comprende preferiblemente una reacción de hibridación específica de secuencias mediante la cual la secuencia de ácido nucleico a detectar se asocia con un 50 compuesto que posee un grupo marcador o un grupo de un precursor del marcador. Sin embargo, se debería observar que la presente invención también permite la detección de ácidos nucleicos no específica de secuencias, por ejemplo la detección de cualesquiera ácidos nucleicos presentes en una muestra. In a preferred embodiment of the invention, a sequence specific analyte detection is carried out, in which for example a nucleic acid is distinguished that has a specific sequence from other nucleic acid sequences in the sample, or a polypeptide is distinguished capable of binding to a specific nucleic acid sequence of other polypeptides in the sample. Such sequence-specific detection preferably comprises a sequence-specific hybridization reaction whereby the nucleic acid sequence to be detected is associated with a compound having a marker group or a group of a marker precursor. However, it should be noted that the present invention also allows the detection of non-sequence specific nucleic acids, for example the detection of any nucleic acids present in a sample.
A fin de identificar el analito a detectar, la muestra se puede poner en contacto con un compuesto funcionalizado mediante Click, en condiciones en las que se forma un producto de asociación con el analito, por ejemplo un ácido 55 nucleico. In order to identify the analyte to be detected, the sample can be contacted with a functionalized compound by Click, under conditions in which an association product with the analyte is formed, for example a nucleic acid.
El compuesto funcionalizado puede comprender un único grupo funcional, o una pluralidad de grupos funcionales. Por ejemplo, un compuesto funcionalizado se puede acoplar a un resto dendrimérico que comprende una pluralidad, por ejemplo 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o más grupos funcionales como se indica anteriormente. Los restos dendriméricos se pueden sintetizar mediante técnicas conocidas. Preferiblemente, los restos dendriméricos se sintetizan vía reacciones de Click, por ejemplo como se describe en el Ejemplo 5. The functionalized compound may comprise a single functional group, or a plurality of functional groups. For example, a functionalized compound can be coupled to a dendrimeric moiety comprising a plurality, for example 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or more functional groups as indicated above. Dendrimeric moieties can be synthesized by known techniques. Preferably, dendrimeric moieties are synthesized via Click reactions, for example as described in Example 5.
El grupo funcional se une a un compuesto que es capaz de formar un producto de asociación con el analito. El compuesto puede ser un compuesto nucleosídico o nucleotídico, por ejemplo un nucleósido o análogo nucleosídico o un 5 nucleótido o análogo nucleotídico o un oligómero o polímero que comprende al menos un compuesto funcionalizado, por ejemplo un ácido nucleico o análogo de ácido nucleico. Un compuesto nucleosídico o nucleotídico es un nucleósido o análogo nucleosídico o un nucleótido o análogo nucleotídico capaz de incorporarse en ácidos nucleicos o análogos de ácido nucleico, por ejemplo mediante métodos químicos o enzimáticos. El ácido nucleico o análogo de ácido nucleico resultante debería de ser capaz de formar productos de asociación, por ejemplo híbridos de ácidos nucleicos, con el 10 analito. Preferiblemente, el compuesto comprende un resto base, por ejemplo una nucleobase, u otro resto base heterocíclico capaz de formar pares de bases con una nucleobase, y un resto de cadena principal, por ejemplo que comprende un resto de azúcar y opcionalmente un resto de fosfato en nucleósidos o nucleótidos o un resto de cadena principal diferente en análogos nucleosídicos o nucleotídicos. The functional group binds to a compound that is capable of forming an association product with the analyte. The compound may be a nucleoside or nucleotide compound, for example a nucleoside or nucleoside analog or a nucleotide or nucleotide analog or an oligomer or polymer comprising at least one functionalized compound, for example a nucleic acid or nucleic acid analog. A nucleoside or nucleotide compound is a nucleoside or nucleoside analog or a nucleotide or nucleotide analog capable of being incorporated into nucleic acids or nucleic acid analogs, for example by chemical or enzymatic methods. The resulting nucleic acid or nucleic acid analog should be capable of forming association products, for example nucleic acid hybrids, with the analyte. Preferably, the compound comprises a base moiety, for example a nucleobase, or other heterocyclic base moiety capable of forming base pairs with a nucleobase, and a main chain moiety, for example comprising a sugar moiety and optionally a phosphate moiety in nucleosides or nucleotides or a different main chain residue in nucleoside or nucleotide analogs.
En la Figura 1, se muestran ejemplos preferidos de compuestos nucleosídicos funcionales, en los que la nucleobase es 15 7-dN-G, C, 7-dN-A o T y R es un grupo funcional. In Figure 1, preferred examples of functional nucleoside compounds are shown, in which the nucleobase is 7 7-dN-G, C, 7-dN-A or T and R is a functional group.
Preferiblemente, el grupo funcional se une a un resto base, por ejemplo a una nucleobase. El grupo funcional, sin embargo, también se puede unir a un resto de cadena principal, por ejemplo un grupo azúcar, un grupo fosfato, o, en el caso de análogos nucleosídicos o nucleotídicos, un grupo azúcar modificado, un grupo fosfato modificado, o un resto de cadena principal peptídica, etc. Preferiblemente, el grupo funcional está unido covalentemente al compuesto vía un 20 enlace directo o vía un espaciador. Si la unión se efectúa vía un espaciador, el grupo funcional se puede enlazar a un grupo alifático o cicloalifático, un grupo aromático o heteroaromático, un grupo alqueno y/o un grupo alquino. Más preferiblemente, el grupo funcional se puede enlazar a grupos aromáticos o heteroaromáticos, o a grupos alquino. Los grupos aldehídicos especialmente preferidos incluyen grupos aldehídicos aromáticos y alifáticos tales como benzaldehído, o grupos aldehídicos en aldosas tales como triosas, tetrosas, pentosas o hexosas como glucosa o 25 manosa. Preferably, the functional group is linked to a base moiety, for example a nucleobase. The functional group, however, can also be linked to a main chain moiety, for example a sugar group, a phosphate group, or, in the case of nucleoside or nucleotide analogs, a modified sugar group, a modified phosphate group, or a remainder of the peptide main chain, etc. Preferably, the functional group is covalently linked to the compound via a direct bond or via a spacer. If the union is carried out via a spacer, the functional group can be linked to an aliphatic or cycloaliphatic group, an aromatic or heteroaromatic group, an alkene group and / or an alkyne group. More preferably, the functional group can be linked to aromatic or heteroaromatic groups, or to alkyne groups. Especially preferred aldehyde groups include aromatic and aliphatic aldehyde groups such as benzaldehyde, or aldehyde groups in aldoses such as trioses, tetroses, pentoses or hexoses such as glucose or mannose.
El grupo funcional también puede ser un grupo de tipo asa, es decir, un grupo para introducir un grupo aldehído, un grupo aldehído protegido o un grupo precursor de aldehído, o para introducir un grupo fotosensibilizador mediante reacción con una pareja de reacción adecuada, es decir, un compuesto que comprende uno de los grupos anteriores. Los grupos de tipo asa se seleccionan de grupos funcionalizados mediante Click, es decir, grupos que pueden 30 reaccionar con una pareja de reacción adecuada en una reacción de cicloadición en la que se forma un enlace cíclico, por ejemplo heterocíclico, entre el grupo funcional de Click y la pareja de reacción, y en la que la pareja de reacción comprende un aldehído o un grupo aldehído protegido o un grupo fotosensibilizador. Un ejemplo especialmente preferido de tal reacción de Click es una cicloadición (3 + 2) entre grupos azida y alquino, que da como resultado la formación de anillos 1,2,3-triazólicos. De este modo, los grupos aldehído se pueden generar llevando a cabo una 35 reacción de Click de un grupo de tipo asa azídico o alquínico y una pareja de reacción correspondiente, es decir, una pareja de reacción que comprende el grupo alquino o azida complementario y adicionalmente un aldehído, un grupo aldehído protegido o un precursor de aldehído. En una realización adicional de la invención, la pareja de reacción de una funcionalización de Click, sin embargo, también puede contener diferentes grupos marcadores o precursores de marcadores tales como grupos marcadores de fluorescencia o grupos fotosensibilizadores. 40 The functional group may also be a loop type group, that is, a group to introduce an aldehyde group, a protected aldehyde group or an aldehyde precursor group, or to introduce a photosensitizer group by reaction with a suitable reaction partner, it is that is, a compound comprising one of the above groups. The loop-like groups are selected from groups functionalized by Click, that is, groups that can react with a suitable reaction partner in a cycloaddition reaction in which a cyclic bond, for example heterocyclic, is formed between the functional group of Click and the reaction partner, and in which the reaction partner comprises an aldehyde or a protected aldehyde group or a photosensitizer group. An especially preferred example of such a Click reaction is a cycloaddition (3 + 2) between azide and alkyne groups, which results in the formation of 1,2,3-triazole rings. In this way, the aldehyde groups can be generated by carrying out a Click reaction of an azidic or alkyne loop group and a corresponding reaction partner, that is, a reaction partner comprising the complementary alkyl or azide group and additionally an aldehyde, a protected aldehyde group or an aldehyde precursor. In a further embodiment of the invention, the reaction partner of a Click functionalization, however, may also contain different marker groups or marker precursors such as fluorescence marker groups or photosensitizer groups. 40
Una realización especialmente preferida de la reacción de Click comprende una cicloadición (3 + 2) catalizada por cobre entre una azida y un grupo alquino. La formación irreversible de 1,2,3-triazoles como resultado de la cicloadición de azida/alquino es ortogonal, los grupos químicos requeridos son pequeños (incorporación con interrupción mínima del entorno de la biomolécula), y selectiva debido a la falta de azidas y alquinos encontrados en la naturaleza. An especially preferred embodiment of the Click reaction comprises a copper-loaded cycloaddition (3 + 2) between an azide and an alkyne group. The irreversible formation of 1,2,3-triazoles as a result of azide / alkyne cycloaddition is orthogonal, the chemical groups required are small (incorporation with minimal disruption of the biomolecule environment), and selective due to lack of azides and Alkynes found in nature.
45 Four. Five
en la que R1 y R2 son radicales orgánicos. in which R1 and R2 are organic radicals.
Los ejemplos específicos de compuestos funcionalizados mediante Click, y los métodos para preparar tales compuestos, se muestran en las Figuras 3b, 9a-c y 10. En la Figura 11 y 12 se muestran ejemplos específicos de parejas de reacción para compuestos funcionalizados mediante Click. Specific examples of compounds functionalized by Click, and the methods for preparing such compounds, are shown in Figures 3b, 9a-c and 10. Specific examples of reaction partners for compounds functionalized by Click are shown in Figures 11 and 12.
El grupo funcionalizado mediante Click se une preferiblemente a una nucleobase, que se puede seleccionar de bases 50 purínicas y pirimidínicas de origen natural y de origen no natural. Preferiblemente, las nucleobases se seleccionan de citidina, uracilo, timina, adenina, guanina, 7-desazaadenina, 7-desazaguanina, inosina y xantina. El grupo funcional se une preferiblemente a la posición 5 ó 6, más preferiblemente a la posición 5, de una nucleobase pirimidínica, o a la posición 7 u 8, más preferiblemente a la posición 7 de una nucleobase purínica, particularmente si se desea una incorporación enzimática en un ácido nucleico. The group functionalized by Click is preferably linked to a nucleobase, which can be selected from purine and pyrimidine bases of natural and non-natural origin. Preferably, the nucleobases are selected from citidine, uracil, thymine, adenine, guanine, 7-desazaadenine, 7-desazaguanine, inosine and xanthine. The functional group is preferably attached to position 5 or 6, more preferably to position 5, of a pyrimidine nucleobase, or to position 7 or 8, more preferably to position 7 of a purine nucleobase, particularly if an enzymatic incorporation is desired. in a nucleic acid.
El grupo funcional se puede unir covalentemente al compuesto, por ejemplo vía un enlace directo o un espaciador, por ejemplo un espaciador que tiene una longitud de cadena de hasta 20 átomos. El espaciador puede ser un espaciador 5 flexible, por ejemplo un espaciador a base de alquileno, que contiene opcionalmente heteroátomos tales como O, S y/o N, o un espaciador al menos parcialmente rígido, por ejemplo un espaciador que comprende al menos un grupo rígido seleccionado de grupos alqueno, grupos alquino, grupos cíclicos, particularmente grupos aromáticos o heteroaromáticos, pero también grupos cicloalifáticos y sus combinaciones. Si el compuesto de funcionalización comprende un grupo de funcionalización mediante Click que es la primera pareja de reacción para una reacción de 10 Click, y se hace reaccionar subsiguientemente con una segunda pareja de reacción para una reacción de Click, se prefiere una unión del grupo funcional vía un enlace directo, un espaciador flexible o un espaciador parcialmente rígido, en la que el espaciador flexible podría tener por ejemplo una longitud de cadena de hasta 6 átomos, más particularmente hasta 4 átomos, y en la que un espaciador parcialmente rígido tiene preferiblemente una longitud de cadena de hasta 20 átomos, por ejemplo hasta 10 átomos, y comprende al menos un grupo rígido como se define 15 anteriormente, particularmente un grupo alquino, y al menos un grupo flexible, por ejemplo un grupo alquileno. Por otro lado, si el grupo funcional es un grupo aldehído o un grupo aldehído protegido o un grupo precursor de aldehído, se prefiere la unión vía un espaciador parcialmente rígido como se define anteriormente o un espaciador al menos parcialmente rígido que tiene una longitud de cadena de 2 a 10 átomos. La estructura de un espaciador que contiene un grupo rígido, por ejemplo un espaciador parcialmente rígido, es preferiblemente tal que el grupo rígido esté directamente 20 unido a la nucleobase. En la Fig. 15a y b se muestra un ejemplo preferido de un espaciador particularmente rígido. The functional group can be covalently linked to the compound, for example via a direct bond or a spacer, for example a spacer having a chain length of up to 20 atoms. The spacer can be a flexible spacer 5, for example an alkylene-based spacer, optionally containing heteroatoms such as O, S and / or N, or an at least partially rigid spacer, for example a spacer comprising at least one group rigid selected from alkene groups, alkyne groups, cyclic groups, particularly aromatic or heteroaromatic groups, but also cycloaliphatic groups and combinations thereof. If the functionalization compound comprises a functionalization group by Click which is the first reaction partner for a Click reaction, and is subsequently reacted with a second reaction couple for a Click reaction, a functional group bond is preferred. via a direct link, a flexible spacer or a partially rigid spacer, in which the flexible spacer could for example have a chain length of up to 6 atoms, more particularly up to 4 atoms, and in which a partially rigid spacer preferably has a chain length of up to 20 atoms, for example up to 10 atoms, and comprises at least one rigid group as defined above, particularly an alkyne group, and at least one flexible group, for example an alkylene group. On the other hand, if the functional group is an aldehyde group or a protected aldehyde group or an aldehyde precursor group, binding via a partially rigid spacer as defined above or an at least partially rigid spacer having a chain length is preferred. from 2 to 10 atoms. The structure of a spacer containing a rigid group, for example a partially rigid spacer, is preferably such that the rigid group is directly attached to the nucleobase. A preferred example of a particularly rigid spacer is shown in Fig. 15a and b.
El compuesto funcionalizado es capaz de formar un producto de asociación con el analito a detectar. Por otro lado, el compuesto funcionalizado se puede seleccionar de compuestos que se pueden incorporar en ácidos nucleicos o análogos de ácidos nucleicos, es decir bloques constructores de ácidos nucleicos o análogos de ácidos nucleicos. Tales compuestos son nucleótidos o análogos nucleotídicos funcionalizados mediante Click. Por otro lado, el compuesto 25 funcionalizado se puede seleccionar de ácidos nucleicos o análogos funcionalizados mediante Click. The functionalized compound is capable of forming an association product with the analyte to be detected. On the other hand, the functionalized compound can be selected from compounds that can be incorporated into nucleic acids or nucleic acid analogs, ie nucleic acid building blocks or nucleic acid analogs. Such compounds are nucleotides or nucleotide analogs functionalized by Click. On the other hand, the functionalized compound 25 can be selected from nucleic acids or functionalized analogs by Click.
El término “nucleótido”, según la presente invención, se refiere particularmente a ribonucleótidos, 2’-desoxirribonucleótidos o 2’,3’-didesoxirribonucleótidos. Los análogos nucleotídicos se pueden seleccionar de nucleótidos modificados con azúcar o de cadena principal modificada, particularmente de análogos nucleotídicos que se pueden incorporar enzimáticamente en ácidos nucleicos. En nucleótidos modificados con azúcar preferidos, el grupo 2’-30 OH o H del azúcar ribosa se sustituye por un grupo seleccionado de OR, R, halo, SH, SR, NH2, NHR, NR2 o CN, en el que R es alquilo C1-C6, alquenilo o alquinilo, y halo es F, Cl, Br o I. La propia ribosa se puede sustituir por otros grupos carbocíclicos o heterocíclicos de 5 ó 6 miembros, tales como un grupo ciclopentano o un ciclohexeno. En nucleótidos de cadena principal modificada preferidos, el grupo fosfo(tri)éster se puede sustituir por un grupo modificado, por ejemplo mediante un grupo fosforotioato o un grupo H-fosfonato. Otros análogos nucleotídicos preferidos incluyen bloques 35 constructores para la síntesis de análogos de ácidos nucleicos tales como ácidos nucleicos morfolínicos, ácidos nucleicos peptídicos o ácidos nucleicos bloqueados. The term "nucleotide," according to the present invention, refers particularly to ribonucleotides, 2’-deoxyribonucleotides or 2’, 3’-dideoxyribonucleotides. Nucleotide analogs can be selected from sugar modified or modified backbone nucleotides, particularly from nucleotide analogs that can be enzymatically incorporated into nucleic acids. In preferred sugar modified nucleotides, the 2'-30 OH or H group of the ribose sugar is replaced by a group selected from OR, R, halo, SH, SR, NH2, NHR, NR2 or CN, wherein R is alkyl C1-C6, alkenyl or alkynyl, and halo is F, Cl, Br or I. The ribose itself can be substituted by other 5 or 6 membered carbocyclic or heterocyclic groups, such as a cyclopentane group or a cyclohexene group. In preferred modified main chain nucleotides, the phospho (tri) ester group may be substituted by a modified group, for example by a phosphorothioate group or an H-phosphonate group. Other preferred nucleotide analogs include building blocks for the synthesis of nucleic acid analogs such as morpholinic nucleic acids, peptide nucleic acids or blocked nucleic acids.
Los ácidos nucleicos funcionalizados mediante Click pueden ser oligonucleótidos, por ejemplo ácidos nucleicos que tienen una longitud de hasta 30 bloques constructores de nucleótidos (o análogos nucleotídicos), o polinucleótidos que tienen una longitud de más de 30 bloques constructores de nucleótidos (o análogos nucleotídicos). Preferiblemente, los 40 ácidos nucleicos y análogos nucleicos son capaces de unirse específicamente al analito, por ejemplo son capaces de hibridarse con un analito de ácido nucleico en las condiciones de ensayo. La longitud mínima es preferiblemente 12 o más, preferiblemente 14 bloques constructores de nucleótidos (o análogos nucleotídicos). Click-functionalized nucleic acids can be oligonucleotides, for example nucleic acids that are up to 30 nucleotide building blocks (or nucleotide analogs), or polynucleotides that are more than 30 nucleotide building blocks (or nucleotide analogs) . Preferably, the nucleic acids and nucleic analogs are capable of specifically binding to the analyte, for example they are capable of hybridizing with a nucleic acid analyte under the test conditions. The minimum length is preferably 12 or more, preferably 14 nucleotide building blocks (or nucleotide analogs).
Los grupos constructores de ácidos nucleicos o de análogos de ácidos nucleicos funcionalizados se pueden incorporar en ácidos nucleicos mediante técnicas estándar para incorporación mediante síntesis química y/o enzimática. La 45 síntesis química se puede llevar a cabo por ejemplo mediante química de fosforamidito estándar, usando fosforamiditos nucleosídicos modificados como bloques constructores en protocolos de síntesis estándar. Otros tipos de bloques constructores preferidos para la síntesis química incluyen los nucleósidos modificados mediante H-fosfonato o fosforotriéster. Nucleic acid or functionalized nucleic acid analog groups can be incorporated into nucleic acids by standard techniques for incorporation by chemical and / or enzymatic synthesis. Chemical synthesis can be carried out, for example, by standard phosphoramidite chemistry, using modified nucleoside phosphoramidites as building blocks in standard synthesis protocols. Other types of preferred building blocks for chemical synthesis include nucleosides modified by H-phosphonate or phosphorothrester.
Por otro lado, los nucleótidos modificados se pueden incorporar en ácidos nucleicos mediante métodos enzimáticos. 50 Sorprendentemente, se encontró que los trifosfatos de nucleósidos funcionalizados mediante Click son aceptados como sustratos enzimáticos mediante enzimas que sintetizan ácidos nucleicos, tales como ADN polimerasas, ARN polimerasas, transcriptasas inversas o telomerasas. Por ejemplo, se encontró que los trifosfatos de nucleósidos modificados son aceptados por ADN polimerasas usadas habitualmente para protocolos de extensión y amplificación mediante cebadores, por ejemplo ADN polimerasas termoestables tales como Taq polimerasa, Vent polimerasa, Pfx 55 polimerasa, Pwo polimerasa o polimerasa Therminator, como se describe en el Ejemplo 7. Las enzimas aceptan trifosfatos modificados sin pérdida de la fidelidad, y permiten la incorporación a base de moldes en ácidos nucleicos tales como ADN y ARN. On the other hand, modified nucleotides can be incorporated into nucleic acids by enzymatic methods. Surprisingly, it was found that nucleoside triphosphates functionalized by Click are accepted as enzyme substrates by enzymes that synthesize nucleic acids, such as DNA polymerases, RNA polymerases, reverse transcriptases or telomerases. For example, it was found that modified nucleoside triphosphates are accepted by DNA polymerases commonly used for extension and amplification protocols by primers, for example thermostable DNA polymerases such as Taq polymerase, Vent polymerase, Pfx 55 polymerase, Pwo polymerase or Therminator polymerase, as described in Example 7. Enzymes accept modified triphosphates without loss of fidelity, and allow the incorporation of molds into nucleic acids such as DNA and RNA.
El método de la presente invención proporciona diversas realizaciones de la detección de analitos. Por ejemplo, se pueden proporcionar bloques constructores de ácidos nucleicos funcionalizados, por ejemplo nucleótidos o análogos 60 nucleotídicos, junto con enzimas apropiadas, que se incorporan enzimáticamente en una molécula de ácido nucleico que forma el producto de asociación con el analito. En la presente invención, se puede emplear un único tipo de nucleótido funcionalizado, o una pluralidad de diferentes tipos de nucleótidos funcionalizados. Como alternativa, o adicionalmente, ya puede estar presente un ácido nucleico o análogo de ácido nucleico funcionalizado, que se ha fabricado, por ejemplo mediante síntesis química o enzimática, y que se une específicamente, por ejemplo mediante 5 hibridación, al analito a detectar. The method of the present invention provides various embodiments of analyte detection. For example, functionalized nucleic acid building blocks, for example nucleotides or nucleotide analogs, may be provided, together with appropriate enzymes, which are enzymatically incorporated into a nucleic acid molecule that forms the product of association with the analyte. In the present invention, a single type of functionalized nucleotide, or a plurality of different types of functionalized nucleotides can be employed. Alternatively, or additionally, a functionalized nucleic acid or nucleic acid analog may already be present, which has been manufactured, for example by chemical or enzymatic synthesis, and which specifically binds, for example by hybridization, to the analyte to be detected.
En una realización preferida, el método comprende una reacción de extensión de cebador, opcionalmente en combinación con etapas de amplificación subsiguientes del ácido nucleico, tales como PCR. Por ejemplo, se puede proporcionar al menos una molécula cebadora que se hibrida en las condiciones de ensayo con un analito de ácido nucleico a detectar, o su complemento. El cebador unido se extiende entonces, en el que se obtiene un producto de 10 extensión detectable que indica la presencia y/o cantidad del analito de ácido nucleico a detectar. Según esta realización, se pueden usar cebadores funcionalizados y/o nucleótidos o análogos nucleotídicos funcionalizados, para la incorporación en el producto de extensión. In a preferred embodiment, the method comprises a primer extension reaction, optionally in combination with subsequent nucleic acid amplification steps, such as PCR. For example, at least one primer molecule can be provided that hybridizes under test conditions with a nucleic acid analyte to be detected, or its complement. The bound primer is then extended, in which a detectable extension product is obtained indicating the presence and / or amount of the nucleic acid analyte to be detected. According to this embodiment, functionalized primers and / or nucleotides or functionalized nucleotide analogs can be used for incorporation into the extension product.
Como alternativa, y/o adicionalmente, el método de la invención puede comprender el uso de sondas de hibridación funcionalizadas, que se hibridan en las condiciones de ensayo con el analito de ácido nucleico a detectar, o su 15 complemento, en el que la formación de un producto de hibridación indica la presencia y/o cantidad del analito de ácido nucleico a detectar. Alternatively, and / or additionally, the method of the invention may comprise the use of functionalized hybridization probes, which hybridize under test conditions with the nucleic acid analyte to be detected, or its complement, in which the formation of a hybridization product indicates the presence and / or amount of the nucleic acid analyte to be detected.
El método de detección de la invención se puede llevar a cabo mediante cualesquiera protocolos de detección de ácidos nucleicos conocidos, por ejemplo que implican el uso de soportes sólidos. Por ejemplo, se puede proporcionar un soporte sólido, por ejemplo un chip o matriz o un material en partículas, tal como una perla, al que se une una sonda de 20 captura capaz de hibridarse con el analito a detectar. El analito de ácido nucleico unido en fase sólida se puede detectar usando sondas de hibridación funcionalizadas que se hibridan con el analito de ácido nucleico en una parte de la secuencia diferente de como lo hace la sonda de captura, y detectando subsiguientemente la sonda de hibridación unida, por ejemplo con un reactivo de metalización. Este método es particularmente adecuado para las aplicaciones de diagnóstico en el campo agrícola y clínico, por ejemplo para la detección de ADN y/o ARNm de plantas, por ejemplo 25 plantas modificadas genéticamente, ADN de patógenos o plagas de plantas, etc. The detection method of the invention can be carried out by any known nucleic acid detection protocols, for example involving the use of solid supports. For example, a solid support can be provided, for example a chip or matrix or a particulate material, such as a bead, to which a capture probe capable of hybridizing with the analyte to be detected is attached. The solid phase bound nucleic acid analyte can be detected using functionalized hybridization probes that hybridize with the nucleic acid analyte in a part of the sequence other than the capture probe does, and subsequently detect the bound hybridization probe. , for example with a metallization reagent. This method is particularly suitable for diagnostic applications in the agricultural and clinical field, for example for the detection of plant DNA and / or mRNA, for example 25 genetically modified plants, pathogen DNA or plant pests, etc.
En una realización específica, la detección puede implicar poner en contacto el producto de asociación del analito y un compuesto funcionalizado que comprende un grupo fotosensibilizador con un medio fotosensible, por ejemplo transfiriendo una muestra o una alícuota de muestra en la que puede estar presente un producto de asociación sobre el medio fotosensible, por ejemplo mediante manchado, pipeteado, etc. Con la irradiación, se efectúa una transferencia de 30 energía desde el grupo fotosensibilizador al medio fotosensible, de manera que se forman grupos marcadores tales como núcleos metálicos, por ejemplo de plata, en el medio fotosensible en presencia, pero no en ausencia, de grupos fotosensibilizadores. Si es necesario, los grupos marcadores se pueden someter a un procedimiento de desarrollo, por ejemplo un procedimiento de desarrollo químico o fotoquímico según técnicas fotográficas. El medio fotosensible puede ser cualquier soporte sólido, o cualquier material soportado capaz de formar grupos marcadores, por ejemplo núcleos 35 metálicos. Preferiblemente, el medio fotosensible es un medio sensible a la luz, tal como un papel sensible a la luz o una emulsión o gel sensible a la luz sobre un material soporte. Más preferiblemente, el medio fotosensible es un medio fotográfico, tal como papel fotográfico. La radiación se lleva a cabo en condiciones, por ejemplo de longitudes de onda y/o intensidad de la luz de irradiación, bajo las cuales tiene lugar la formación de grupos marcadores selectivos en presencia de grupos fotosensibilizadores. Preferiblemente, la irradiación tiene lugar con luz infrarroja y/o con luz visible 40 de onda larga, dependiendo de la sensibilidad del medio. La longitud de onda de la irradiación puede ser, por ejemplo, 500 nm o mayor, 520 nm o mayor, 540 nm o mayor, 560 nm o mayor, 580 nm o mayor para la luz visible, o 700 nm a 10 µm para la luz infrarroja. In a specific embodiment, the detection may involve contacting the analyte association product and a functionalized compound comprising a photosensitizer group with a photosensitive medium, for example by transferring a sample or a sample aliquot in which a product may be present. of association on the photosensitive medium, for example by spotting, pipetting, etc. With irradiation, a transfer of energy is effected from the photosensitizer group to the photosensitive medium, so that marker groups such as metal cores, for example silver, are formed in the photosensitive medium in the presence, but not in the absence, of groups photosensitizers If necessary, the marker groups can be subjected to a development procedure, for example a chemical or photochemical development procedure according to photographic techniques. The photosensitive medium can be any solid support, or any supported material capable of forming marker groups, for example metal cores. Preferably, the photosensitive medium is a light sensitive medium, such as a light sensitive paper or a light sensitive emulsion or gel on a support material. More preferably, the photosensitive medium is a photographic medium, such as photographic paper. The radiation is carried out under conditions, for example wavelengths and / or intensity of the irradiation light, under which the formation of selective marker groups takes place in the presence of photosensitizer groups. Preferably, the irradiation takes place with infrared light and / or with longwave visible light 40, depending on the sensitivity of the medium. The irradiation wavelength may be, for example, 500 nm or greater, 520 nm or greater, 540 nm or greater, 560 nm or greater, 580 nm or greater for visible light, or 700 nm at 10 μm for infrared light
Un aspecto importante de la invención es la detección de variabilidades genéticas, por ejemplo polimorfismos de un solo nucleótido (SNP). El genoma de, por ejemplo, seres humanos contiene variaciones de la secuencia nucleotídica a una 45 frecuencia media de hasta 0,1%. Por lo tanto, estas variabilidades proporcionan excelentes marcadores para la identificación de factores genéticos que contribuyen a la susceptibilidad de enfermedades complejas [16, 17]. Aunque existe un amplio intervalo de técnicas disponibles para la detección de los SNP, la mayoría de estos métodos son lentos, requieren una gran instrumentación, y la amplificación mediante PCR [18]. El presente método, sin embargo, es tanto barato como suficientemente flexible para acomodarse a las necesidades de cribado de un resultado bajo, 50 moderado y elevado con elevada velocidad, sensibilidad y eficacia. Existen varias posibilidades para marcar selectivamente sólo las hebras que se emparejan completamente o las hebras desemparejadas permitiendo usar el método de la invención para la detección de los SNP. An important aspect of the invention is the detection of genetic variability, for example single nucleotide polymorphisms (SNPs). The genome of, for example, humans contains variations of the nucleotide sequence at an average frequency of up to 0.1%. Therefore, these variabilities provide excellent markers for the identification of genetic factors that contribute to the susceptibility of complex diseases [16, 17]. Although there is a wide range of techniques available for the detection of SNPs, most of these methods are slow, require large instrumentation, and amplification by PCR [18]. The present method, however, is both cheap and flexible enough to accommodate the screening needs of a low, moderate and high result with high speed, sensitivity and efficiency. There are several possibilities for selectively marking only the threads that are completely matched or the strands unpaired allowing the method of the invention to be used for the detection of SNPs.
Por ejemplo, la detección de emparejamientos o desemparejamientos de ácidos nucleicos, por ejemplo en los SNP, puede comprender el uso de sondas de hibridación funcionalizadas que se hibridan en las condiciones de ensayo con el 55 analito de ácido nucleico a detectar o su complemento, y puede comprender someter el producto de hibridación a un procedimiento de tratamiento en el que se disuelve un producto de hibridación que contiene al menos un desemparejamiento, y en el que la presencia de un producto de hibridación no disuelto indica la presencia y/o cantidad de un ácido nucleico que tiene una secuencia completamente complementaria (es decir, no desemparejada) a la sonda de hibridación. 60 For example, the detection of mismatches or nucleic acid mismatches, for example in SNPs, may comprise the use of functionalized hybridization probes that hybridize under the test conditions with the nucleic acid analyte to be detected or its complement, and it may comprise subjecting the hybridization product to a treatment method in which a hybridization product is dissolved that contains at least one mismatch, and in which the presence of an undissolved hybridization product indicates the presence and / or amount of a nucleic acid that has a completely complementary sequence (i.e. not unpaired) to the hybridization probe. 60
El tratamiento para la disolución de los productos de hibridación que contienen desemparejamientos puede comprender un tratamiento de digestión de desemparejamientos, es decir, el uso de enzimas que detectan desemparejamientos, las cuales escinden el producto de hibridación dependiendo de la presencia de un desemparejamiento. Las enzimas adecuadas para tal tratamiento de digestión de desemparejamientos incluye glucosilasas de desemparejamiento, tales como las codificadas por los genes hMSH2 y hMLH1 y Mut S, Mut L y Mut H. Proteínas adicionales son MutY y 5 Mig.Mth1. Mig.Mth1 corta T de un desemparejamiento TG, MutY corta A en un desemparejamiento AG, y la enzyma TDG corta T en un desemparejamiento TG. The treatment for the dissolution of the hybridization products containing mismatches may comprise a mismatch digestion treatment, that is, the use of enzymes that detect mismatches, which cleave the hybridization product depending on the presence of a mismatch. Suitable enzymes for such mismatch digestion treatment include mismatching glucosylases, such as those encoded by the hMSH2 and hMLH1 and Mut S, Mut L and Mut H genes. Additional proteins are MutY and 5 Mig.Mth1. Mig.Mth1 cuts T from a TG unpairing, MutY cuts A in an AG unpairing, and the TDG enzyme cuts T in a TG unpairing.
Como alternativa, o adicionalmente, los productos de hibridación que contienen desemparejamientos se pueden disolver mediante un tratamiento de hibridación diferencial que implica el ajuste de condiciones de hibridación, por ejemplo en vista de la temperatura, concentración salina y/o lavado con cloruro de dimetilamonio, en el que se disuelve un producto 10 de hibridación que contiene un desemparejamiento, y el producto de hibridación completamente complementario permanece estable. Alternatively, or additionally, hybridization products containing mismatches can be dissolved by a differential hybridization treatment that involves the adjustment of hybridization conditions, for example in view of temperature, saline concentration and / or washing with dimethylammonium chloride, in which a hybridization product 10 containing a mismatch is dissolved, and the completely complementary hybridization product remains stable.
En una realización todavía adicional, los desemparejamientos, por ejemplo los SNP, se pueden determinar mediante alargamiento de cebadores selectivo catalizado por enzimas. Para este fin, se proporciona un cebador, en el que el extremo 3’ del cebador está situado directamente en dirección 5’ de un sitio de desemparejamiento potencial en el 15 analito molde. Sólo es posible una extensión del cebador cuando está presente un nucleótido que es complementario a la siguiente base en el molde. Seleccionando un único tipo de nucleótido funcionalizado, y determinando si se incorpora en el cebador o no, se puede determinar la base en el sitio de desemparejamiento potencial. In a still further embodiment, mismatches, for example SNPs, can be determined by selective enzyme-catalyzed primer elongation. To this end, a primer is provided, in which the 3 ′ end of the primer is located directly in the 5 ′ direction of a potential unpairing site in the mold analyte. An extension of the primer is only possible when a nucleotide is present which is complementary to the next base in the mold. By selecting a single type of functionalized nucleotide, and determining whether it is incorporated into the primer or not, the basis at the potential unpairing site can be determined.
El método de la invención comprende la detección de grupos marcadores que se incorporan en un producto de asociación del analito con un compuesto funcionalizado. Los grupos marcadores se seleccionan preferiblemente de 20 grupos formadores de deposición metálica, por ejemplo grupos funcionalizados con aldehído, a partir de grupos fluorescentes o formadores de fluorescencia, o a partir de grupos redox activos. The method of the invention comprises the detection of marker groups that are incorporated into an analyte association product with a functionalized compound. The marker groups are preferably selected from 20 metal deposition forming groups, for example aldehyde functionalized groups, from fluorescent or fluorescence forming groups, or from active redox groups.
La formación de deposiciones metálicas requiere el tratamiento de grupos aldehídicos con un reactivo de metalización, por ejemplo un reactivo que comprende átomos y/o iones metálicos seleccionados de Ag, Au, Bi, Cu, Pd o Pt, que se pueden depositar selectivamente alrededor de grupos aldehído, por ejemplo mediante reducción. Preferiblemente, el 25 reactivo de metalización comprende una sal de Ag+, tal como un complejo de Ag-amonio, es decir el reactivo de Tollens. Otros ejemplos preferidos de reactivos de mealización son Cu(NO3)/I2, complejos de platino con terpiridina, tales como [Pt(terpy)Cl]Cl, Pd(OAc)2 o KAuCl4. The formation of metallic depositions requires the treatment of aldehyde groups with a metallization reagent, for example a reagent comprising atoms and / or metal ions selected from Ag, Au, Bi, Cu, Pd or Pt, which can be selectively deposited around aldehyde groups, for example by reduction. Preferably, the metallization reagent comprises an Ag + salt, such as an Ag-ammonium complex, that is the Tollens reagent. Other preferred examples of mealisation reagents are Cu (NO3) / I2, platinum complexes with terpyridine, such as [Pt (terpy) Cl] Cl, Pd (OAc) 2 or KAuCl4.
Además, los grupos funcionalizados también pueden funcionar como un asa para unir otros grupos marcadores, tales como grupos marcadores fluorescentes. Por ejemplo, los compuestos marcadores con grupos amino se pueden acoplar 30 a grupos aldehído mediante aminación reductora en presencia de un agente reductor tal como cianoborohidruro de sodio. Como alternativa, se puede usar la formación de hidrazonas u oximas para proporcionar grupos marcadores. In addition, functionalized groups can also function as a handle to join other marker groups, such as fluorescent marker groups. For example, the marker compounds with amino groups can be coupled to aldehyde groups by reductive amination in the presence of a reducing agent such as sodium cyanoborohydride. Alternatively, the formation of hydrazones or oximes may be used to provide marker groups.
La detección de los grupos marcadores se puede llevar a cabo según métodos conocidos. Por ejemplo, las deposiciones metálicas se pueden determinar cualitativa y/o cuantitativamente por métodos ópticos y/o métodos eléctricos. En una realización preferida, las deposiciones metálicas sobre una superficie sólida se pueden determinar 35 midiendo parámetros eléctricos, por ejemplo la conductividad. Los grupos marcadores fluorescentes se pueden determinar cualitativa y/o cuantitativamente por métodos de medida fluorescentes conocidos, por ejemplo excitación vía una fuente de luz adecuada tal como un láser, y detectando la luz fluorescente emitida. The detection of the marker groups can be carried out according to known methods. For example, metallic depositions can be determined qualitatively and / or quantitatively by optical methods and / or electrical methods. In a preferred embodiment, metal depositions on a solid surface can be determined by measuring electrical parameters, for example conductivity. The fluorescent marker groups can be determined qualitatively and / or quantitatively by known fluorescent measurement methods, for example excitation via a suitable light source such as a laser, and by detecting the emitted fluorescent light.
En una realización adicional, la invención comprende la detección de grupos marcadores que se forman específicamente en el sitio en un medio fotosensible en presencia de grupos fotosensibilizadores en un producto de 40 asociación del analito con un compuesto funcionalizado. Los grupos fotosensibilizadores se seleccionan preferiblemente de grupos fluorescentes o luminiscentes. Los grupos fotosensibilizadores se pueden incorporar directamente en el producto de asociación o vía un asa, por ejemplo vía una reacción de Click como se explica anteriormente con detalle. El medio fotosensible comprende grupos que, cuando se irradian en presencia de grupos fotosensibilizadores, forman grupos marcadores detectables, tales como núcleos metálicos, que se pueden desarrollar según técnicas fotográficas 45 estándar, por ejemplo mediante técnicas de desarrollo químicas o fotoquímicas. In a further embodiment, the invention comprises the detection of marker groups that are formed specifically at the site in a photosensitive medium in the presence of photosensitizing groups in a product of association of the analyte with a functionalized compound. The photosensitizer groups are preferably selected from fluorescent or luminescent groups. The photosensitizer groups can be incorporated directly into the association product or via a handle, for example via a Click reaction as explained in detail above. The photosensitive medium comprises groups that, when irradiated in the presence of photosensitizing groups, form detectable marker groups, such as metal nuclei, which can be developed according to standard photographic techniques, for example by chemical or photochemical development techniques.
La invención también se refiere a kits de reactivos para detectar analitos como se describe anteriormente, por ejemplo analitos de ácidos nucleicos, en una muestra, que comprenden un compuesto funcionalizado que tiene unido al menos un grupo funcional como se describe anteriormente. The invention also relates to reagent kits for detecting analytes as described above, for example nucleic acid analytes, in a sample, comprising a functionalized compound having at least one functional group attached as described above.
El kit de reactivos puede contener opcionalmente un reactivo formador de aldehídos o una segunda pareja para una 50 reacción de Click, y un marcador o reactivos formadores de marcadores o un medio fotosensible. Los kits se usan preferiblemente en un método como se indica anteriormente. The reagent kit may optionally contain an aldehyde-forming reagent or a second pair for a Click reaction, and a label or label-forming reagents or a photosensitive medium. The kits are preferably used in a method as indicated above.
Además, la presente invención se refiere al uso de un compuesto funcionalizado mediante Click de fórmula (II) como se indica anteriormente. Los compuestos funcionalizados pueden ser bloques constructores para la síntesis química o enzimática de ácidos nucleicos o análogos de ácidos nucleicos o sus precursores. Preferiblemente, los compuestos son 55 trifosfatos de nucleósidos, particularmente trifosfatos de ribosa, de 2’-desoxirribosa o de 2’,3’-didesoxirribosa, o sus análogos, que se pueden incorporar enzimáticamente en ácidos nucleicos. In addition, the present invention relates to the use of a compound functionalized by Click of formula (II) as indicated above. The functionalized compounds may be building blocks for the chemical or enzymatic synthesis of nucleic acids or nucleic acid analogs or their precursors. Preferably, the compounds are nucleoside triphosphates, particularly ribose, 2′-deoxyribose or 2 ′, 3’-dideoxyribose triphosphates, or their analogs, which can be enzymatically incorporated into nucleic acids.
Además, los compuestos pueden ser bloques constructores para la síntesis química de ácidos nucleicos, o análogos de ácidos nucleicos tales como ácidos nucleicos peptídicos, ácidos nucleicos morfolínicos o ácidos nucleicos bloqueados. Para este fin, son adecuados fosforamiditos, H-fosfonatos, fosforotriésteres de nucleósidos, o aminoácidos de nucleobases protegidos con Fmoc y/o Boc. In addition, the compounds may be building blocks for the chemical synthesis of nucleic acids, or nucleic acid analogs such as peptide nucleic acids, morpholinic nucleic acids or blocked nucleic acids. For this purpose, phosphoramidites, H-phosphonates, nucleoside phosphorotrieters, or amino acids of nucleobases protected with Fmoc and / or Boc are suitable.
La invención también se refiere a una molécula de ácido nucleico o de análogo de ácido nucleico que tiene incorporada 5 en ella al menos un compuesto de fórmula (II): La molécula puede ser un ácido nucleico seleccionado de ADN y ARN, o un análogo de ácido nucleico, por ejemplo seleccionado de ácidos nucleicos peptídicos, ácidos nucleicos morfolínicos o ácidos nucleicos bloqueados, como se describe con detalle anteriormente. The invention also relates to a nucleic acid or nucleic acid analog molecule having at least 5 a compound of formula (II) incorporated therein: The molecule can be a nucleic acid selected from DNA and RNA, or an analogue of nucleic acid, for example selected from peptide nucleic acids, morpholinic nucleic acids or blocked nucleic acids, as described in detail above.
Además, la invención se refiere a un método para sintetizar una molécula de ácido nucleico o de análogo de ácido nucleico, que comprende incorporar al menos un bloque constructor nucleotídico o de análogo nucleotídico que 10 comprende un compuesto (II) en una molécula de ácido nucleico o de análogo de ácido nucleico. El método puede comprender una síntesis química y/o una síntesis enzimática. Furthermore, the invention relates to a method for synthesizing a nucleic acid or nucleic acid analog molecule, which comprises incorporating at least one nucleotide or nucleotide analog building block comprising a compound (II) in a nucleic acid molecule. or nucleic acid analog. The method may comprise a chemical synthesis and / or an enzymatic synthesis.
Además, la invención se refiere a un producto de metalización de la molécula de ácido nucleico o de análogo de ácido nucleico como se indica anteriormente que es obtenible mediante el tratamiento de un compuesto funcionalizado con aldehído que contiene ácido nucleico con un reactivo de metalización como se indica más abajo con detalle. 15 In addition, the invention relates to a metallization product of the nucleic acid or nucleic acid analog molecule as indicated above that is obtainable by treating a functionalized compound with nucleic acid-containing aldehyde with a metallization reagent as Indicate below in detail. fifteen
Además, la invención se refiere a un producto de asociación de la molécula de ácido nucleico o de análogo de ácido nucleico como se indica anteriormente, con un analito como se describe anteriormente. Preferiblemente, el producto de asociación es un producto de hibridación con un ácido nucleico complementario. In addition, the invention relates to an association product of the nucleic acid or nucleic acid analog molecule as indicated above, with an analyte as described above. Preferably, the association product is a hybridization product with a complementary nucleic acid.
En una realización preferida, los métodos y los kits de reactivos de la presente invención se usan para aplicaciones agrícolas. Por ejemplo, la invención es adecuada para la detección de ácidos nucleicos de plantas, patógenos vegetales 20 o plagas de plantas tales como virus, bacterias, hongos o insectos. Además, la invención es adecuada para detectar variabilidades genéticas, por ejemplo SNP en plantas o partes de plantas, patógenos de plantas o plagas de plantas, tales como insectos. In a preferred embodiment, the methods and reagent kits of the present invention are used for agricultural applications. For example, the invention is suitable for the detection of plant nucleic acids, plant pathogens or plant pests such as viruses, bacteria, fungi or insects. In addition, the invention is suitable for detecting genetic variability, for example SNPs in plants or parts of plants, plant pathogens or plant pests, such as insects.
Una aplicación adicional es una detección o monitorización de resistencias a herbicidas, fungicidas o plaguicidas, tolerancias o intolerancias, por ejemplo resistencias, tolerancias o intolerancias en hongos, insectos o plantas en 25 organismos o poblaciones de organismos. La invención también es adecuada para genotipar rápidamente, por ejemplo para la detección y/o diferenciación rápidas de especies o cepas de hongos, insectos, o plantas. Además, es posible la detección y/o diferenciación de organismos o cepas genéticamente modificados, por ejemplo organismos o cepas de hongos, insectos o plantas. A further application is a detection or monitoring of resistance to herbicides, fungicides or pesticides, tolerances or intolerances, for example resistance, tolerances or intolerances in fungi, insects or plants in 25 organisms or populations of organisms. The invention is also suitable for rapid genotyping, for example for the rapid detection and / or differentiation of species or strains of fungi, insects, or plants. Furthermore, it is possible to detect and / or differentiate organisms or genetically modified strains, for example organisms or strains of fungi, insects or plants.
Debido a la elevada sensibilidad de la invención, es posible un diagnóstico temprano de patógenos, es decir, el 30 diagnóstico antes de que sean visibles los primeros síntomas de la presencia de patógenos. Esto es particularmente importante para el diagnóstico de la roya de la soja (Phakospora pachyrizi) u otros patógenos, por ejemplo Blumeria graminis, Septoria tritici u Oomycetes, u otros patógenos para los cuales sólo es posible el control si se detecta su presencia antes de que se puedan reconocer visualmente. Due to the high sensitivity of the invention, an early diagnosis of pathogens is possible, that is, the diagnosis before the first symptoms of the presence of pathogens are visible. This is particularly important for the diagnosis of soybean rust (Phakospora pachyrizi) or other pathogens, for example Blumeria graminis, Septoria tritici or Oomycetes, or other pathogens for which control is only possible if their presence is detected before can be recognized visually.
Además, la invención es adecuada para aplicaciones médicas, de diagnóstico y forenses, por ejemplo en medicina 35 humana o veterinaria, por ejemplo para la detección de ácidos nucleicos de patógenos, por ejemplo patógenos humanos o patógenos de ganado o de animales de compañía. Furthermore, the invention is suitable for medical, diagnostic and forensic applications, for example in human or veterinary medicine, for example for the detection of nucleic acids of pathogens, for example human pathogens or pathogens of cattle or companion animals.
Otras aplicaciones preferidas incluyen la detección de variabilidades genéticas, por ejemplo los SNP, en seres humanos, o la detección de resistencias, tolerancias o intolerancias, o alergias a medicamentos. Además, la invención es adecuada para el genotipado, particularmente el genotipado de seres humanos, a fin de determinar mutaciones 40 asociadas con predisposición o riesgo aumentado de trastornos, alergias e intolerancias. La invención también se puede usar para la detección de organismos o cepas genéticamente modificados, organismos o cepas de bacterias o virus, pero también animales de granja genéticamente modificados, etc. La invención es particularmente adecuada para el diagnóstico rápido de enfermedades, por ejemplo enfermedades genéticas, enfermedades alérgicas, enfermedades autoinmunitarias o enfermedades infecciosas. 45 Other preferred applications include the detection of genetic variability, for example SNPs, in humans, or the detection of resistance, tolerances or intolerances, or allergies to medications. In addition, the invention is suitable for genotyping, particularly the genotyping of humans, in order to determine mutations associated with increased predisposition or risk of disorders, allergies and intolerances. The invention can also be used for the detection of genetically modified organisms or strains, organisms or strains of bacteria or viruses, but also genetically modified farm animals, etc. The invention is particularly suitable for the rapid diagnosis of diseases, for example genetic diseases, allergic diseases, autoimmune diseases or infectious diseases. Four. Five
Además, la invención es adecuada para detectar la función y/o expresión de genes, por ejemplo con fines de investigación. In addition, the invention is suitable for detecting the function and / or expression of genes, for example for research purposes.
Todavía una realización adicional es el uso del método para la protección de marcas, por ejemplo para detectar información específica codificada en productos tales como bienes valiosos como productos de protección de plantas, fármacos, cosméticos y química fina (por ejemplo vitaminas y aminoácidos) y productos de bebida, productos 50 combustibles, por ejemplo gasolina y diesel, aparatos electrónicos del consumidor. Además, se puede marcar el envasado de estos y otros productos. La información se codifica mediante ácidos nucleicos o análogos de ácidos nucleicos que se han incorporado en el producto y/o en el envase de un producto. La información se puede referir a la identidad del fabricante, a los sitios de producción, a la fecha de producción y/o al distribuidor. Por medio de la presente invención, se puede llevar a cabo la detección rápida de datos específicos del producto. Se puede preparar una muestra 55 a partir de una alícuota del producto, que entonces se pone en contacto con una o varias sondas de hibridación funcionalizadas específicas de secuencias, capaces de detectar en la muestra la presencia de información codificada por el ácido nucleico. Still a further embodiment is the use of the method for the protection of trademarks, for example to detect specific information encoded in products such as valuable goods such as plant protection products, drugs, cosmetics and fine chemicals (eg vitamins and amino acids) and products of beverage, 50 fuel products, for example gasoline and diesel, consumer electronics. In addition, you can mark the packaging of these and other products. The information is encoded by nucleic acids or nucleic acid analogs that have been incorporated into the product and / or the package of a product. The information may refer to the identity of the manufacturer, the production sites, the date of production and / or the distributor. By means of the present invention, rapid detection of product-specific data can be carried out. A sample 55 can be prepared from an aliquot of the product, which is then contacted with one or more sequence-specific functionalized hybridization probes, capable of detecting in the sample the presence of information encoded by the nucleic acid.
La invención también es adecuada para el campo de los nutrientes. Por ejemplo, en el área de piensos, los nutrientes para animales, por ejemplo maíz, se suplementan con una mayor cantidad de conservantes, tal como ácido propiónico. Aplicando el método de la invención, se puede reducir la adición de conservantes. Además, el análisis genómico con el 5 método de la invención permite la predicción de la capacidad de un individuo para utilizar nutrientes específicos (nutrigenómicos). The invention is also suitable for the field of nutrients. For example, in the area of feed, animal nutrients, for example corn, are supplemented with a greater amount of preservatives, such as propionic acid. By applying the method of the invention, the addition of preservatives can be reduced. In addition, genomic analysis with the method of the invention allows the prediction of an individual's ability to use specific nutrients (nutrigenomic).
Todavía una realización preferida adicional se refiere al campo de la epigenética. Esta realización se refiere particularmente a un análisis de ADN, por ejemplo ADN genómico, con respecto a la metilación de bases de citosina. En esta realización, el ADN se puede tratar con un reactivo específico de citosina, por ejemplo hidrazina y/o hidroxilamina. 10 Por medio del tratamiento, se produce una reacción selectiva de los restos de citosina o metilcitosina. Por ejemplo, el tratamiento con hidroxilamina conduce a una modificación selectiva de restos de citosina. Preferiblemente, el reactivo se añade en una cantidad subestequiométrica, a fin de obtener una modificación parcial de, por ejemplo, restos de citosina. Subsiguientemente, el ADN tratado se analiza, por ejemplo mediante una reacción de extensión de cebador, usando al menos un bloque constructor de ácido nucleico modificado, como se indica anteriormente, por ejemplo una base dU y/o 15 dC. Preferiblemente, se usa una base modificada mediante Click, por ejemplo una base modificada mediante alquino. La reacción de extensión del cebador da una escalera de secuenciación característica que resulta de interrupciones de la reacción en las bases dC o 5-metil-dC modificadas (véase la Fig. 26). Still a further preferred embodiment refers to the field of epigenetics. This embodiment particularly relates to a DNA analysis, for example genomic DNA, with respect to the cytosine base methylation. In this embodiment, the DNA can be treated with a specific cytosine reagent, for example hydrazine and / or hydroxylamine. 10 Through treatment, a selective reaction of the cytosine or methylcytosine residues occurs. For example, treatment with hydroxylamine leads to a selective modification of cytosine residues. Preferably, the reagent is added in a sub-stoichiometric amount, in order to obtain a partial modification of, for example, cytosine residues. Subsequently, the treated DNA is analyzed, for example by a primer extension reaction, using at least one modified nucleic acid building block, as indicated above, for example a dU and / or 15 dC base. Preferably, a base modified by Click is used, for example a base modified by alkyne. The primer extension reaction gives a characteristic sequencing ladder that results from interruptions of the reaction in the modified dC or 5-methyl-dC bases (see Fig. 26).
Una realización preferida adicional se refiere a la aplicación de moléculas de ácido nucleico informadoras a un medio fotosensible, por ejemplo papel fotográfico o cualquier otro medio sensible a la luz. Preferiblemente, las moléculas 20 informadoras poseen un grupo fotosensibilizador y un grupo extintor. En ausencia de analito, el grupo fotosensibilizador se extingue. Por ejemplo, la molécula informadora puede tener una estructura de horquilla de pelo con el fotosensibilizador, y el grupo extintor en o cerca de los términos de la molécula en relación espacial estrecha. Cuando la molécula informadora está presente como la estructura de horquilla de pelo, el grupo fotosensibilizador se extingue (según la técnica de baliza molecular conocida). De este modo, una molécula informadora con una estructura de 25 horquilla intacta no puede efectuar una sensibilización cuando irradia luz al medio fotosensible. En presencia de un analito, se rompe la estructura de horquilla. El analito puede ser una hebra de ácido nucleico complementaria, o una enzima que escinde la estructura de horquilla, o una proteína que se une a la horquilla y de este modo rompe la estructura. El grupo fotosensibilizador se separa del grupo extintor, y de este modo es capaz de fotosensibilización. En este caso, la irradiación de luz conduce a una sensibilización del medio fotográfico, y de este modo a la detección del 30 analito (véase la Fig. 27). A further preferred embodiment relates to the application of reporter nucleic acid molecules to a photosensitive medium, for example photographic paper or any other light sensitive medium. Preferably, the reporter molecules have a photosensitizer group and an extinguishing group. In the absence of analyte, the photosensitizer group is extinguished. For example, the reporter molecule may have a hairpin structure with the photosensitizer, and the extinguishing group at or near the terms of the molecule in close spatial relationship. When the reporter molecule is present as the hairpin structure, the photosensitizer group is extinguished (according to the known molecular beacon technique). In this way, a reporter molecule with an intact fork structure cannot sensitize when it radiates light to the photosensitive medium. In the presence of an analyte, the fork structure is broken. The analyte can be a strand of complementary nucleic acid, or an enzyme that cleaves the hairpin structure, or a protein that binds to the hairpin and thus breaks the structure. The photosensitizer group is separated from the extinguishing group, and thus is capable of photosensitization. In this case, the irradiation of light leads to a sensitization of the photographic medium, and thus to the detection of the analyte (see Fig. 27).
La invención se explica adicionalmente mediante las siguientes Figuras y Ejemplos. The invention is further explained by the following Figures and Examples.
Descripción de las Figuras Description of the Figures
Figura 1: Sitios de unión preferidos de grupos funcionales (R), por ejemplo grupos funcionalizados con aldehído sobre diferentes nucleobases 7-dN-G, C, 7-dN-A y T para la incorporación enzimática de grupos marcadores en 35 oligonucleótidos. Figure 1: Preferred binding sites of functional groups (R), for example aldehyde functionalized groups on different 7-dN-G, C, 7-dN-A and T nucleobases for enzymatic incorporation of marker groups into oligonucleotides.
Figura 2: Representación esquemática de la síntesis de bloques constructores de nucleósidos funcionalizados con aldehído, para la síntesis en fase sólida de ácidos nucleicos. Figure 2: Schematic representation of the synthesis of nucleoside building blocks functionalized with aldehyde, for solid phase synthesis of nucleic acids.
Figura 3a: Representación esquemática de la síntesis de un trifosfato de nucleósido funcionalizado con acetal (aldehído protegido), para la síntesis enzimática de ácidos nucleicos. 40 Figure 3a: Schematic representation of the synthesis of a nucleoside triphosphate functionalized with acetal (protected aldehyde), for the enzymatic synthesis of nucleic acids. 40
Figura 3b: Un ejemplo de un trifosfato de nucleósido funcionalizado con alquino para la química eficaz de Click en ADN, en el que n es preferiblemente 0-4. Figure 3b: An example of an alkyne functionalized nucleoside triphosphate for the effective chemistry of Click on DNA, in which n is preferably 0-4.
Figura 3c: Un ejemplo de un trifosfato funcionalizado con aldehído protegido. Los compuestos mostrados en la Figura 3 son adecuados para la incorporación eficaz mediante PCR en ADN. Figure 3c: An example of a functionalized triphosphate with protected aldehyde. The compounds shown in Figure 3 are suitable for efficient incorporation by PCR in DNA.
Figura 4: Los resultados de una reacción de metalización poniendo en contacto el reactivo de Tollens con una base 45 modificada con aldehído: (1) disolución de azúcar como referencia, (2) ADN con otro grupo modificado con aldehído, (3) ADN con dos grupos aldehído, y (4) ADN sin modificar. Figure 4: The results of a metallization reaction by contacting the Tollens reagent with an aldehyde modified base: (1) sugar solution as a reference, (2) DNA with another aldehyde modified group, (3) DNA with two aldehyde groups, and (4) unmodified DNA.
Figura 5: (1) Productos de extensión del cebador teñidos con Ag (a), o usando un colorante fluorescente estándar (b): I.1a: TTP modificado con aldehído en la extensión del cebador. I.1b: TTP modificado con acetal en la extensión del cebador. 1.3a: ADN sin modificar. Tinción con plata sólo positiva en la Línea 1 y 2. I.1b-3b mismo gel pero teñido de 50 forma no específica con un colorante de fluorescencia. (II) Un producto de PCR de 2142 pb teñido con un colorante fluorescente (a) o con Ag (b): II2a: TTP modificado con acetal en PCR. M: marcador; II1b: TTP modificado con aldehído en PCR, 2: TTP modificado con acetal en PCR, II3b: ADN sin modificar. Figure 5: (1) Primer extension products stained with Ag (a), or using a standard fluorescent dye (b): I.1a: TTP modified with aldehyde at primer extension. I.1b: TTP modified with acetal at primer extension. 1.3a: unmodified DNA. Silver staining only positive on Line 1 and 2. I.1b-3b same gel but stained nonspecifically with a fluorescence dye. (II) A 2142 bp PCR product stained with a fluorescent dye (a) or with Ag (b): II2a: TTP modified with acetal in PCR. M: marker; II1b: TTP modified with aldehyde in PCR, 2: TTP modified with acetal in PCR, II3b: unmodified DNA.
Figura 6: Resultados de una serie de dilución con una molécula de ADN sintética que contiene un único grupo funcional de aldehído. Detección mediante tinción con Ag. 55 Figure 6: Results of a dilution series with a synthetic DNA molecule that contains a single aldehyde functional group. Detection by staining with Ag. 55
Figura 7: Ejemplos de nucleósidos con nucleobases diferentes que poseen funciones acetal (aldehído protegido), que se pueden convertir en fosforamiditos, H-fosfonatos o triésteres correspondientes para la síntesis química de ácidos nucleicos, o en 5’-trifosfatos para la incorporación enzimática de ácidos nucleicos. Figure 7: Examples of nucleosides with different nucleobases possessing acetal (protected aldehyde) functions, which can be converted into corresponding phosphoramidites, H-phosphonates or tri-esters for chemical synthesis of nucleic acids, or 5'-triphosphates for enzymatic incorporation of nucleic acids.
Figura 8: Derivatización de ADN o ARN modificado con aldehído con una etiqueta de fluorescencia, como una alternativa a la metalización vía aminación reductora. 5 Figure 8: Derivatization of aldehyde modified DNA or RNA with a fluorescence label, as an alternative to metallization via reductive amination. 5
Figura 9: Monómeros nucleosídicos y nucleotídicos modificados con alquino (a, b), modificados con azida (c) y modificados con aldehído protegido (d, e), en los que n es preferiblemente 0-4. Figure 9: Nucleoside and nucleotide monomers modified with alkyne (a, b), modified with azide (c) and modified with protected aldehyde (d, e), in which n is preferably 0-4.
Figura 10: Representación esquemática de la síntesis de nucleósidos y trifosfatos de nucleótidos funcionalizados con alquinos. Figure 10: Schematic representation of the synthesis of nucleotides and nucleotide triphosphates functionalized with alkynes.
Figura 11: Representación esquemática de la síntesis de dendrímeros funcionalizados con azida que comprenden 10 grupos aldehído protegidos. Figure 11: Schematic representation of the synthesis of dendrimers functionalized with azide comprising 10 protected aldehyde groups.
Figura 12: Ejemplos de derivados de azida y de azida alquínica con grupos marcadores o grupos precursores de marcadores para la reacción de Click con nucleótidos o ácidos nucleicos modificados con alquino o azida. Figure 12: Examples of azide and alkyne azide derivatives with marker groups or marker precursor groups for the Click reaction with nucleotides or nucleic acids modified with alkyne or azide.
Figura 13: En la parte superior: análisis de MALDI-TOF de la reacción de Click con oligonucleótidos que contienen la base modificada 2 (Figura 9b) y azidas de fluoresceína como la pareja de Click (m: 495). En la parte inferior: 15 electroforesis en gel de reacciones de Click de ADN modificado con el monómero 2 y azida de fluoresceína. A1: imagen de fluorescencia, Línea 1: material de partida antes de la reacción de Click; 2, 3: mezcla de reacción bruta; 4: azida en condiciones de Click; A2: mismo gel teñido con verde SYBR. B1: Línea 1, 2: mezcla de reacción bruta; 3: material de partida; B2: mismo gel pero teñido con verde SYBR. Figure 13: At the top: MALDI-TOF analysis of the Click reaction with oligonucleotides containing modified base 2 (Figure 9b) and fluorescein azides as the Click pair (m: 495). At the bottom: gel electrophoresis of Click reactions of DNA modified with monomer 2 and fluorescein azide. A1: fluorescence image, Line 1: starting material before the Click reaction; 2, 3: crude reaction mixture; 4: azide under Click conditions; A2: same gel stained with SYBR green. B1: Line 1, 2: crude reaction mixture; 3: starting material; B2: same gel but stained with SYBR green.
Figura 14: Reacción de Click para introducir azida de cumarina en ADN da como resultado un producto fluorescente 20 (tubo de reacción derecho). Figure 14: Click reaction to introduce coumarin azide into DNA results in a fluorescent product 20 (right reaction tube).
Figura 15: Un fosforamidito modificado con alquino (a), un nucleósido modificado con alquino (b), y una galactosa modificada con azida (c). Figure 15: An alkyne modified phosphoramidite (a), an alkyne modified nucleoside (b), and an azide modified galactose (c).
Figura 16: Ensayo de PCR que usa 200 µM de 8, dATP, dCTP y dGTP, 0,05 µg de ADN genómico procedente de S. cerevisiae 499, 10x tampón de polimerasa con magnesio, 0,3 mM de cada uno de los cebadores y 1,25 U de 25 polimerasas. Línea 1) Vent, 2) Vent (exo-), 3) Pwo, 4) Taq (exo-) de Roche, 5) Therminator, 6) Taq de Promega y 7) marcador. Figure 16: PCR assay using 200 µM of 8, dATP, dCTP and dGTP, 0.05 µg of genomic DNA from S. cerevisiae 499, 10x magnesium polymerase buffer, 0.3 mM of each of the primers and 1.25 U of 25 polymerases. Line 1) Vent, 2) Vent (exo-), 3) Pwo, 4) Taq (exo-) de Roche, 5) Therminator, 6) Taq de Promega and 7) marker.
Figura 17: Amplificación mediante PCR de ADN de 2142 pb con trifosfato modificado 1 u 8 (Figura 10) que sustituye dTTP. Se usó gel de agarosa (2%) y se tiñó con bromuro de etidio. Se realizó un total de 35 ciclos de PCR, usándose 45 segundos para cada incubación. Línea 1) NEB 2-log de ADN escalera (0,1-10,0 kb), Línea 2) control negativo (menos 30 dTTP), Línea 3) con sustrato (1) que sustituye dTTP, 4) con sustrato (8) que sustituye dTTP y 5) control positivo (usando dTTP). Figure 17: PCR amplification of 2142 bp DNA with modified triphosphate 1 or 8 (Figure 10) replacing dTTP. Agarose gel (2%) was used and stained with ethidium bromide. A total of 35 PCR cycles were performed, using 45 seconds for each incubation. Line 1) NEB 2-log DNA ladder (0.1-10.0 kb), Line 2) negative control (minus 30 dTTP), Line 3) with substrate (1) replacing dTTP, 4) with substrate (8 ) replacing dTTP and 5) positive control (using dTTP).
Figura 18: Cromatograma de HPLC de (a) la digestión enzimática de fragmentos de PCR (318 mer) que incorporan trifosfato 8 (Figura 10); (b) la digestión enzimática de fragmentos de PCR que incorporan dTTP; (c) nucleósido 7 (Fig. 10). 35 Figure 18: HPLC chromatogram of (a) the enzymatic digestion of PCR fragments (318 mer) incorporating triphosphate 8 (Figure 10); (b) the enzymatic digestion of PCR fragments incorporating dTTP; (c) nucleoside 7 (Fig. 10). 35
Figura 19: Serie de dilución de fragmentos de PCR de 318 pb que incorporan los trifosfatos 1 y 2 seguido de la reacción de Click “sobre gel” y tinción con plata. (a) Serie de dilución de fragmentos de PCR que incorporan 1 (Línea 1 7,0 ng, Línea 2 3,5 ng, Línea 3 1,3 ng, Línea 4 0,7 ng) y 2 (Línea 5 7,0 ng, Línea 6 3,5 ng, Línea 7 1,3 ng, Línea 8 0,7 ng) realizado en un gel de TBE-urea PAAG. El gel se sometió a una reacción de Click “en el gel” con azida 3, y tinción subsiguiente con plata. (b) Detección comparativa de una serie de dilución de un fragmento de PCR que incorpora 2 vía 40 (i) el método de tinción con plata selectivo (como (a)) y vía (ii) verde SYBR II (Línea 1 7 ng, Línea 2 3,5 ng, Línea 3 1,3 ng, Línea 4 0,9 ng, Línea 5 0,5 ng, Línea 6 0,3 ng). (c) Serie de dilución de fragmentos de PCR que incorporan 2 (Línea 1 7 ng, Línea 2 3,5 ng, Línea 3 1,3 ng, Línea 4 0,9 ng, Línea 5 0,5 ng, Línea 6 0,3 ng) y 2 (Línea 1 7,0 ng, Línea 2 3,5 ng, Línea 3 1,3 ng, Línea 4 0,7 ng) realizado en un gel de TBE-urea PAAG. El gel se sometió entonces a una reacción de Click “en el gel” con azida 4 modificada con aldehído, y tinción subsiguiente con plata. (d) Serie de dilución de 45 fragmentos de PCR que incorporan 2 (Línea 1 7 ng, Línea 2 3,5 ng, Línea 3 1,3 ng, Línea 4 0,9 ng, Línea 5 0,5 ng, Línea 6 0,3 ng) realizado en un gel de TBE-urea PAAG. El gel se sometió entonces a una reacción de Click “en el gel” con azida 5 modificada con aldehído, y tinción subsiguiente con plata. Figure 19: Dilution series of 318 bp PCR fragments incorporating triphosphates 1 and 2 followed by the Click reaction "on gel" and silver staining. (a) Dilution series of PCR fragments incorporating 1 (Line 1 7.0 ng, Line 2 3.5 ng, Line 3 1.3 ng, Line 4 0.7 ng) and 2 (Line 5 7.0 ng, Line 6 3.5 ng, Line 7 1.3 ng, Line 8 0.7 ng) made on a PAE TBE-urea gel. The gel was subjected to a Click reaction "on the gel" with azide 3, and subsequent staining with silver. (b) Comparative detection of a dilution series of a PCR fragment incorporating 2 via 40 (i) the selective silver staining method (as (a)) and SYBR II green route (ii) (Line 1 7 ng, Line 2 3.5 ng, Line 3 1.3 ng, Line 4 0.9 ng, Line 5 0.5 ng, Line 6 0.3 ng). (c) Dilution series of PCR fragments incorporating 2 (Line 1 7 ng, Line 2 3.5 ng, Line 3 1.3 ng, Line 4 0.9 ng, Line 5 0.5 ng, Line 6 0 , 3 ng) and 2 (Line 1 7.0 ng, Line 2 3.5 ng, Line 3 1.3 ng, Line 4 0.7 ng) made on a PAE TBE-urea gel. The gel was then subjected to a Click reaction "on the gel" with aldehyde-modified azide 4, and subsequent staining with silver. (d) Dilution series of 45 PCR fragments incorporating 2 (Line 1 7 ng, Line 2 3.5 ng, Line 3 1.3 ng, Line 4 0.9 ng, Line 5 0.5 ng, Line 6 0.3 ng) performed on a PAE TBE-urea gel. The gel was then subjected to a Click reaction "on the gel" with aldehyde-modified azide 5, and subsequent staining with silver.
Figura 20: Fotografías de AFM de ADN natural (a) y ADN modificado con aldehído (b) tras la exposición a condiciones de tinción con Ag, y ADN modificado con aldehído tras la tinción con Ag sin desarrollo (c), después de 2 minutos de 50 desarrollo (d) y después de dos veces 2 minutos de desarrollo (e). Figure 20: AFM photographs of natural DNA (a) and aldehyde modified DNA (b) after exposure to Ag staining conditions, and aldehyde modified DNA after staining with undeveloped Ag (c), after 2 minutes of 50 development (d) and after two times 2 minutes of development (e).
Figura 21: Representación esquemática de un método de detección de un analito, por ejemplo un analito de ADN, usando los principios de la fotografía de blanco y negro. La replicación inicial del analito de ADN en presencia de un cebador selectivo de secuencia produce una secuencia diana marcada con un sensibilizador (S). Tras la irradiación y desarrollo fotográfico subsiguiente, el analito se puede detectar en un medio fotosensible, por ejemplo un papel fotográfico. Figure 21: Schematic representation of a method of detection of an analyte, for example a DNA analyte, using the principles of black and white photography. Initial replication of the DNA analyte in the presence of a selective sequence primer produces a target sequence labeled with a sensitizer (S). After irradiation and subsequent photographic development, the analyte can be detected in a photosensitive medium, for example a photographic paper.
Figura 22: Representación de colorantes de cianina (1), (2) y (3). Serie de dilución de colorantes de cianina irradiados durante 10 segundos usando una lámpara proyectora de la parte de arriba, equipada con un filtro de corte de 520 nm usando (a) 1; (b) 2; y (c) 3, o irradiación durante 5 minutos con una lámpara de infrarrojos usando (d) 1, (e) 2 y f (3). Los 5 experimentos de puntos corresponden a las siguientes diluciones: Punto 1: 1 x 10-11 moles, Punto 2: 1 x 10-12 moles, Punto 3: 3 x 10-13 moles, Punto 4: 1 x 10-13 moles, Punto 5: 3 x 10-14 moles, Punto 6: 1 x 10-14 moles, Punto 7: 3 x 10-15 moles, Punto 8: 1 x 10-15 moles, Punto 9: 3 x 10-16 moles, Punto 10: 1 x 10-16 moles. Figure 22: Representation of cyanine dyes (1), (2) and (3). Dilution series of cyanine dyes irradiated for 10 seconds using a projecting lamp from the top, equipped with a 520 nm cutting filter using (a) 1; (b) 2; and (c) 3, or irradiation for 5 minutes with an infrared lamp using (d) 1, (e) 2 and f (3). The 5 point experiments correspond to the following dilutions: Point 1: 1 x 10-11 moles, Point 2: 1 x 10-12 moles, Point 3: 3 x 10-13 moles, Point 4: 1 x 10-13 moles , Point 5: 3 x 10-14 moles, Point 6: 1 x 10-14 moles, Point 7: 3 x 10-15 moles, Point 8: 1 x 10-15 moles, Point 9: 3 x 10-16 moles , Point 10: 1 x 10-16 moles.
Figura 23: Ensayos de punto de oligodesoxirribonucleótidos ODN-1 [5’-GCG ATT CGT TCG TCG C-3’], ODN-2 [5’-CGC GAA TGA ACA GCG C-3’] y ODN-3 [5’-GCG ACC GAT TCG C-3’], todos a 50 nmoles usando (a) irradiación de alta 10 energía y un filtro de corte (520 nm); y (b) irradiación de baja energía vía exposición prolongada (5 minutos) usando una lámpara de infrarrojos. Figure 23: ODN-1 [5'-GCG ATT CGT TCG TCG C-3 '], ODN-2 [5'-CGC GAA TGA ACA GCG C-3' oligodeoxyribonucleotide point assays and ODN-3 [5 ' -GCG ACC GAT TCG C-3 '], all at 50 nmoles using (a) high energy irradiation and a cut filter (520 nm); and (b) low energy irradiation via prolonged exposure (5 minutes) using an infrared lamp.
Figura 24: Representación de los colorantes de cianina Cy5 y Cy5.5. Serie de dilución de colorantes de cianina unidos a los ODN irradiados durante 10 segundos usando una lámpara proyectora para la parte de arriba, equipada con un filtro de corte de 520 nm usando (a) ODN-4 [5’-Cy5-GCG CTG TTC ATT CGC G-3’]; (b) ODN-5 [5’-Cy5.5-GCG CTG TTC 15 ATT CGC G-3’]; o irradiación durante 5 minutos con una lámpara de infrarrojos usando (c) ODN-4; (d) ODN-5. Los experimentos de puntos corresponden a las siguientes diluciones: Punto 1: 1 x 10-11 moles, Punto 2: 3 x 10-12 moles, Punto 3: 1 x 10-12 moles, Punto 4: 3 x 10-13 moles, Punto 5: 1 x 10-13 moles, Punto 6: 3 x 10-14 moles, Punto 7:1 x 10-14 moles, Punto 8: 3 x 10-15 moles. Figure 24: Representation of cyanine dyes Cy5 and Cy5.5. Dilution series of cyanine dyes bound to the irradiated ODN for 10 seconds using a projecting lamp for the top, equipped with a 520 nm cutting filter using (a) ODN-4 [5'-Cy5-GCG CTG TTC ATT CGC G-3 ']; (b) ODN-5 [5’-Cy5.5-GCG CTG TTC 15 ATT CGC G-3 ’]; or irradiation for 5 minutes with an infrared lamp using (c) ODN-4; (d) ODN-5. The point experiments correspond to the following dilutions: Point 1: 1 x 10-11 moles, Point 2: 3 x 10-12 moles, Point 3: 1 x 10-12 moles, Point 4: 3 x 10-13 moles, Point 5: 1 x 10-13 moles, Point 6: 3 x 10-14 moles, Point 7: 1 x 10-14 moles, Point 8: 3 x 10-15 moles.
Figura 25: Representación esquemática del proceso de la metodología de “Click y fotografía”. Una secuencia, por 20 ejemplo un gen, de interés se selecciona específicamente y se amplifica vía PCR con trifosfatos modificados con alquino (dU*TP) y cebadores selectivos de genes. Estas funciones alquínicas se pueden etiquetar vía química de Click con un fotosensibilizador apropiado (S) que produce híbridos de ADN fotosensibilizados. La irradiación de la muestra sobre papel fotográfico, y el desarrollo subsiguiente, proporcionará un nuevo método para la detección ultrasensible y específica de genes. 25 Figure 25: Schematic representation of the “Click and photography” methodology process. A sequence, for example a gene, of interest is specifically selected and amplified via PCR with alkyne modified triphosphates (dU * TP) and gene selective primers. These alkyne functions can be labeled via Click chemistry with an appropriate photosensitizer (S) that produces photosensitized DNA hybrids. Irradiation of the sample on photographic paper, and subsequent development, will provide a new method for ultrasensitive and gene-specific detection. 25
Figura 26: Representación esquemática de un método para identificar patrones de metilación en ADN mediante modificaciones químicas específicas de citosinas. Se hace reaccionar un analito de ADN con un agente de modificación específico de citosina (o metilcitosina), por ejemplo hidroxilamina, preferiblemente en cantidades subestequiométricas, a fin de dar restos de citosina parcialmente modificados (C*). Se lleva a cabo una reacción de extensión de cebador con una base modificada con alquinilo. Esta reacción termina en los restos de citosina modificada, dando como resultado 30 una “escalera” de productos de extensión que tienen una longitud característica. Tras separar los productos de extensión del cebador, por ejemplo en un gel, se lleva a cabo una reacción de Click con un grupo marcador modificado con azida, por ejemplo un azúcar modificado, y una detección subsiguiente del grupo marcador (por ejemplo vía tinción con plata). El patrón de metilación de la muestra de ADN se puede determinar comparando los productos de extensión de una muestra de ADN metilada con los productos de extensión de una muestra de ADN no metilada, que se ha 35 sometido al mismo tratamiento. Figure 26: Schematic representation of a method to identify DNA methylation patterns by specific chemical modifications of cytosines. A DNA analyte is reacted with a specific cytosine (or methylcytosine) modifying agent, for example hydroxylamine, preferably in sub-stoichiometric amounts, in order to give partially modified cytosine residues (C *). A primer extension reaction with an alkynyl modified base is carried out. This reaction ends in the modified cytosine residues, resulting in a "ladder" of extension products having a characteristic length. After separating the extension products from the primer, for example on a gel, a Click reaction is carried out with an azide modified marker group, for example a modified sugar, and a subsequent detection of the marker group (for example via staining with silver). The methylation pattern of the DNA sample can be determined by comparing the extension products of a methylated DNA sample with the extension products of a non-methylated DNA sample, which has undergone the same treatment.
Figura 27: Representación esquemática de un método de detección de baliza molecular en un medio fotosensible. Se proporciona una molécula informadora que tiene un grupo de fluorescencia (F) y un grupo de extinción (Q). En ausencia de analito, la molécula informadora tiene una estructura de horquilla, y la fluorescencia se extingue. En presencia del analito, el grupo extintor se elimina del grupo de fluorescencia, que ya no está extinguido (F*). La muestra se irradia en 40 presencia de un medio fotográfico, tal como papel fotográfico u otro material sensible a la luz, y se desarrolla. Figure 27: Schematic representation of a molecular beacon detection method in a photosensitive medium. An informant molecule is provided having a fluorescence group (F) and an extinction group (Q). In the absence of analyte, the reporter molecule has a hairpin structure, and the fluorescence is extinguished. In the presence of the analyte, the extinguishing group is removed from the fluorescence group, which is no longer extinguished (F *). The sample is irradiated in the presence of a photographic medium, such as photographic paper or other light sensitive material, and is developed.
Ejemplos Examples
Ejemplo 1 (Referencia) Example 1 (Reference)
Síntesis de nucleósidos y nucleótidos modificados con aldehído Synthesis of nucleosides and nucleotides modified with aldehyde
Se sintetizaron nucleósidos y trifosfatos de nucleósidos con nucleobases modificadas con aldehído a partir de 45 nucleósidos apropiadamente modificados que poseen un grupo saliente tal como I, preferiblemente en la posición 5 de las bases pirimidínicas, por ejemplo T, U y C, o en la posición 7 de bases purínicas, por ejemplo 7-desaza G, 7-desaza A, G y A, como se muestra en la Figura 1. Todas las modificaciones en estas posiciones sobresalen de la ranura principal de ADN. Nucleosides and nucleoside triphosphates were synthesized with nucleobases modified with aldehyde from appropriately modified nucleosides having a leaving group such as I, preferably in position 5 of the pyrimidine bases, for example T, U and C, or in the position 7 of purine bases, for example 7-desaza G, 7-desaza A, G and A, as shown in Figure 1. All modifications in these positions protrude from the main DNA slot.
La síntesis de un fosforamidito de nucleósido T (U) modificado con aldehído, primero vía alquilación mediada por 50 Sonogashira [20], seguido de la reacción con los grupos funcionales apropiados, se llevó a cabo como se muestra en la Figura 2. La función aldehídica se mantuvo protegida como un grupo acetal. El grupo protector de acetal se puede eliminar mediante tratamiento con ácido. El fosforamidito de nucleósido modificado se puede incorporar en ácidos nucleicos mediante síntesis química. The synthesis of an aldehyde-modified T (U) nucleoside phosphoramidite, first via 50-alkylated Sonogashira-alkylation [20], followed by reaction with the appropriate functional groups, was carried out as shown in Figure 2. The function Aldehyde remained protected as an acetal group. The acetal protecting group can be removed by treatment with acid. The modified nucleoside phosphoramidite can be incorporated into nucleic acids by chemical synthesis.
La síntesis de un trifosfato de nucleósido modificado con acetal se llevó a cabo como se muestra en la Figura 3a. En la Figura 3b se muestran otros trifosfatos de nucleósidos modificados con alquino (para la reacción de Click), con acetal y con hemiacetal. Los trifosfatos de nucleósidos modificados se pueden incorporar en ácidos nucleicos mediante síntesis enzimática. The synthesis of an acetal modified nucleoside triphosphate was carried out as shown in Figure 3a. Figure 3b shows other nucleoside triphosphates modified with alkyne (for the Click reaction), with acetal and with hemiacetal. Modified nucleoside triphosphates can be incorporated into nucleic acids by enzymatic synthesis.
El uso de reacciones de formación de C-C a base de Pd, tales como mediante Sonogashira/Suzuki [20], proporciona un 5 enfoque sintético general para la síntesis de nucleósidos y nucleótidos modificados con aldehído con diferentes grupos aldehído con diferentes nucleobases modificadas. Además, se pueden sintetizar grupos aldehído con diferentes características estéricas, electrónicas y funcionales. The use of Pd-based C-C formation reactions, such as by Sonogashira / Suzuki [20], provides a general synthetic approach to the synthesis of nucleosides and nucleotides modified with aldehyde with different aldehyde groups with different modified nucleobases. In addition, aldehyde groups with different steric, electronic and functional characteristics can be synthesized.
Ejemplo 2 (Referencia) Example 2 (Reference)
Incorporación de nucleósidos y nucleótidos modificados con aldehído en oligonucleótidos 10 Incorporation of nucleosides and aldehyde modified nucleotides into oligonucleotides 10
2.1 Incorporación mediante síntesis química 2.1 Incorporation through chemical synthesis
La incorporación del fosforamidito de nucleósido modificado con acetal/aldehído se logró mediante síntesis convencional en fase sólida [21]. Se prepararon varios oligonucleótidos de ADN que contienen una o múltiples nucleobases modificadas con acetal/aldehído, según se representa en la Tabla 1. La desprotección de los grupos acetal dio el oligonucleótido de ADN modificado con aldehído. 15 The incorporation of nucleoside phosphoramidite modified with acetal / aldehyde was achieved by conventional solid phase synthesis [21]. Several DNA oligonucleotides containing one or multiple acetal / aldehyde modified nucleobases were prepared, as depicted in Table 1. Deprotection of the acetal groups gave the aldehyde modified DNA oligonucleotide. fifteen
Los oligonucleótidos se ensayaron en busca de su capacidad para formar pares de bases con hebras de ADN complementarias, a fin de obtener moléculas de ADN bicatenario. Se encontró que la reducción de la estabilidad del dúplex debido a la presencia del grupo aldehído es baja. El punto de fusión de las cadenas dobles se reduce en alrededor de sólo 2ºC por modificación. Esta cantidad de desestabilización es, sin embargo, completamente aceptable para las aplicaciones pretendidas. 20 The oligonucleotides were tested for their ability to form base pairs with complementary strands of DNA, in order to obtain double stranded DNA molecules. It was found that the reduction in duplex stability due to the presence of the aldehyde group is low. The melting point of the double chains is reduced by about 2 ° C per modification. This amount of destabilization is, however, completely acceptable for the intended applications. twenty
Tabla 1: Oligodesoxinucleótidos sintetizados mediante síntesis en fase sólida Table 1: Oligodeoxynucleotides synthesized by solid phase synthesis
- Tm [ºC] Tm [ºC]
- 1 one
- TTTTTTXTTTTT TTTTTTXTTTTT
- 2 2
- TTTTTTXXTTTTT TTTTTTXXTTTTT
- 3 3
- GCCGAXGCGC 53,8 (56,5 control no modificado) GCCGAXGCGC 53.8 (56.5 control not modified)
- 4 4
- GCGXATAXATAXTCGC 48,4 (53,7 control no modificado) GCGXATAXATAXTCGC 48.4 (53.7 unmodified control)
- 5 5
- TTXTTXTTXTTXTTX TTXTTXTTXTTXTTX
2.2 Incorporación mediante métodos enzimáticos 2.2 Incorporation by enzymatic methods
Se prepararon monómeros de trifosfatos modificados con acetal según la Figura 3. El método más selectivo para sintetizar trifosfatos es el procedimiento seguido por Ludwig y Eckstein [11, 12]. Este procedimiento es ligeramente 25 ácido, así que se obtiene una mezcla de aldehído- y acetal-TTP, que se puede separar mediante HPLC si se desea [13]. Acetal modified triphosphate monomers were prepared according to Figure 3. The most selective method of synthesizing triphosphates is the procedure followed by Ludwig and Eckstein [11, 12]. This procedure is slightly acidic, so a mixture of aldehyde- and acetal-TTP is obtained, which can be separated by HPLC if desired [13].
Se realizaron estudios tanto con trifosfatos modificados con acetal y con aldehído como con una variedad de diferentes ADN polimerasas. Mostraron que todas las polimerasas aceptan el trifosfato modificado como sustrato, e incorporan selectivamente la base modificada. También se vio que las múltiples incorporaciones no eran problemáticas. Se ensayaron las siguientes polimerasas en estudios de extensión de cebador y PCR. Los experimentos se llevaron a cabo 30 con la timidina protegida con acetal, y también con la timidina funcionalizada con aldehído desprotegido. Studies were performed with both acetal and aldehyde modified triphosphates and with a variety of different DNA polymerases. They showed that all polymerases accept modified triphosphate as a substrate, and selectively incorporate the modified base. It was also seen that the multiple additions were not problematic. The following polymerases were tested in primer and PCR extension studies. Experiments were carried out with thymidine protected with acetal, and also with thymidine functionalized with unprotected aldehyde.
- Extensión de cebador Primer extension
- PCR PCR
- Therminator (NEB) Therminator (NEB)
- Pfx (A) Pfx (A)
- Vent Vent
- Taq (A) Taq (A)
- Vent (exo-) Vent (exo-)
- Vent (B) Vent (B)
- Taq Taq
También se llevaron a cabo estudios de PCR con TPP sustituido por los trifosfatos sintéticos (acetal y aldehído). El experimento de PCR mostró que la base modificada se puede incorporar en un gen completo de 2400 pares de bases de longitud, estableciendo que se pueden crear genes específicamente marcados con cientos de sitios de nucleación derivados de aldehído. PCR studies were also carried out with TPP substituted by synthetic triphosphates (acetal and aldehyde). The PCR experiment showed that the modified base can be incorporated into a complete gene of 2400 base pairs in length, stating that genes specifically labeled with hundreds of nucleation sites derived from aldehyde can be created.
Ejemplo 3 (Referencia) Example 3 (Reference)
Detección de los oligonucleótidos y genes marcados Detection of oligonucleotides and labeled genes
Un método preferido para la deposición metálica sobre aldehídos se basa en el ensayo de Tollens [14] 5 A preferred method for metal deposition on aldehydes is based on the Tollens test [14] 5
R-CHO + 2 Ag[NH3]OH → R-COO-NH4+ + 2 Ag(s) + H2O + NH3 R-CHO + 2 Ag [NH3] OH → R-COO-NH4 + + 2 Ag (s) + H2O + NH3
En esta reacción, un complejo de plata-amonio es reducido por el aldehído. Si la concentración del aldehído es elevada, se puede observar una película de plata sólida en el interior del tubo de reacción. In this reaction, a silver-ammonium complex is reduced by the aldehyde. If the concentration of the aldehyde is high, a solid silver film can be seen inside the reaction tube.
Tanto el nucleósido que contiene el aldehído como los ácidos nucleicos modificados con aldehído sintetizados químicamente se pudieron detectar en un ensayo de tinción con plata que indica funciones aldehído (Fig. 4). Una hebra 10 de ADN sin marcar dio por el contrario un resultado claramente negativo en las mismas condiciones, mostrando que el aldehído introducido selectivamente en secuencias de ADN específicas permite la detección selectiva de estas secuencias modificadas. Both the nucleoside containing the aldehyde and the chemically synthesized aldehyde-modified nucleic acids could be detected in a silver staining test indicating aldehyde functions (Fig. 4). A strand 10 of unlabeled DNA on the other hand gave a clearly negative result under the same conditions, showing that the aldehyde selectively introduced into specific DNA sequences allows the selective detection of these modified sequences.
También se llevó a cabo sobre geles la detección mediante la tinción con plata de ácidos nucleicos modificados con aldehído. Los grupos aldehído en el ADN fueron suficientes para reducir los iones plata en un gel. Las semillas 15 formadas por el proceso sobre el ADN se pudieron desarrollar hasta que se pudo observar en el gel una banda negra clara formada por la plata depositada. The detection was also carried out on gels by staining with aldehyde modified nucleic acids with silver. The aldehyde groups in the DNA were sufficient to reduce the silver ions in a gel. The seeds formed by the process on the DNA could be developed until a clear black band formed by the deposited silver could be observed in the gel.
Esto se demostró tiñendo ácidos nucleicos modificados con aldehído procedentes de reacciones de extensión de cebador y procedentes de PCR (Figura 5 (I) y (II), respectivamente). This was demonstrated by staining aldehyde modified nucleic acids from primer extension reactions and from PCR (Figure 5 (I) and (II), respectively).
Como se muestra en la Fig. 5, el ADN que contiene el nucleósido modificado está teñido exclusivamente con Ag, 20 mientras que el ADN sin modificar queda sin teñir. Esto es verdad para el producto de cebador extendido y para el producto de PCR. El procedimiento de tinción se basa en el kit SilverXPress (Invitrogen), pero con una disolución de Tollens más concentrada. También es posible la tinción después de otros procedimientos. As shown in Fig. 5, the DNA containing the modified nucleoside is stained exclusively with Ag, 20 while the unmodified DNA remains unstained. This is true for the extended primer product and for the PCR product. The staining procedure is based on the SilverXPress kit (Invitrogen), but with a more concentrated Tollens solution. Staining is also possible after other procedures.
Ejemplo 4 (Referencia) Example 4 (Reference)
Determinación de la sensibilidad 25 Sensitivity determination 25
A fin de determinar la sensibilidad del método de detección, se llevaron a cabo experimentos de dilución (Figura 6). Se encontró que la tinción de ADN funcionalizado con aldehído con un kit de tinción con Ag estándar fue al menos cinco veces más sensible que la tinción con bromuro de etidio (∼0,5 ng de ADN con una longitud de 50 pb). In order to determine the sensitivity of the detection method, dilution experiments were carried out (Figure 6). It was found that staining of DNA functionalized with aldehyde with a standard Ag staining kit was at least five times more sensitive than staining with ethidium bromide (,50.5 ng of DNA with a length of 50 bp).
Esta sensibilidad tremendamente impresionante se obtiene incluso con una detección visual normal. This tremendously impressive sensitivity is obtained even with normal visual detection.
Ejemplo 5 30 Example 5 30
Síntesis de nucleósidos y nucleótidos modificados con azida y con alquino Synthesis of nucleosides and nucleotides modified with azide and with alkyne
Los nucleósidos y el trifosfato de nucleósido con bases modificadas con azida y alquino se sintetizaron sustancialmente como se describe en el Ejemplo 1. Nucleosides and nucleoside triphosphate with bases modified with azide and alkyne were substantially synthesized as described in Example 1.
5.1 Síntesis de nucleótidos modificados con alquino 5.1 Synthesis of alkyne modified nucleotides
En la Figura 10 se muestra un esquema de reacción detallado para la síntesis de trifosfato de nucleósido modificado con 35 alquino. A detailed reaction scheme for the synthesis of nucleoside triphosphate modified with alkyne is shown in Figure 10.
La preparación del nucleósido (1) y su trifosfato correspondiente (2) se llevó a cabo como se hizo previamente [23, 24]. The preparation of nucleoside (1) and its corresponding triphosphate (2) was carried out as previously [23, 24].
A una disolución desgasificada a conciencia de 3 (1,00 g, 1,72 mmoles)[3], Pd(PPh3)4 (0,198 g, 0,172 mmoles) y CuI (0,065 g, 0,344 mmoles) en DMF (3 ml) se añadió N,N-diisopropiletilamina desgasificada (1,5 ml, 8,59 mmoles), y la mezcla de reacción se agitó a temperatura ambiente durante 10 minutos. A la mezcla de reacción se añadió gota a gota 40 una disolución desgasificada de 4-pentin-1-ol (320 µl, 3,44 mmoles) en DMF (1 ml), durante 1 hora. Después de terminar la adición, la mezcla de reacción se agitó a temperatura ambiente toda la noche. Después de concentrar a vacío, la mezcla bruta se diluyó con acetato de etilo (200 ml), y la capa orgánica se lavó con salmuera (3 x 50 ml) seguido de agua (50 ml). La capa orgánica se secó (MgSO4), se filtró, y se concentró a vacío. La cromatografía en columna ultrarrápida (SiO2) eluyendo con un gradiente de acetato de etilo:isohexano (1:1), seguido de acetato de 45 etilo:isohexano (2:1), proporcionó 4 (0,790 g, 86%) como una espuma amarilla pálida. RMN 1H (CDCl3, 300 MHz): δ 0,01 (s, 3 H, OSiCH3), 0,00 (s, 3 H, OSiCH3), 0,05 (s, 3 H, OSiCH3), 0,07 (s, 3 H, OSiCH3), 0,81 (s, 6 H, OSi(CH3)3), 0,85 (s, 6 H, OSi(CH3)3), 1,74 (m, 2 H, CH2-CH2CH2-OH), 1,95 (m, 1 H, H-2β), 2,20 (m, 1 H, H-2α), 2,42(t, 2H, J = 6,0 Hz, C≡C-CH2CH2-), 3,67 (dd, 1 H, J = 11,4, 2,1 (CDCl3, 75,5 MHz): δ 5,4 (SiCH3), -5,3 (SiCH3), -4,8 (SiCH3), -4,6 (SiCH3), 16,7 (C≡C-CH2CH2), 18,0 (SiC(CH3)3), 18,5 (SiC(CH3)3), 26,1 (SiC (CH3)3), 26,4 (SiC(CH3)3), 31,5 (CH2-CH2-CH2-OH), 42,3 (C-2’), 61,9 (CH2-CH2CH2-OH), 63,3 (C-5’), 72,4 (C≡C), 72,7 (C-3’), 86,0 (C-1’), 88,7 (C-4’), 95,0 (C≡C), 100,9 (C-5), 101,0 (C≡C), 141,9 (C-6), 149,6 (C-2), 162,4 (C-4). HRMS (ESI, +ve) calc. para C26H46N2NaO6Si2 561,2792 [M+Na]+, encontrado 561,2803. At a conscious degassed solution of 3 (1.00 g, 1.72 mmol) [3], Pd (PPh3) 4 (0.198 g, 0.172 mmol) and CuI (0.065 g, 0.344 mmol) in DMF (3 ml) Degassed N, N-diisopropylethylamine (1.5 ml, 8.59 mmol) was added, and the reaction mixture was stirred at room temperature for 10 minutes. To the reaction mixture was added dropwise a degassed solution of 4-pentin-1-ol (320 µl, 3.44 mmol) in DMF (1 mL), for 1 hour. After finishing the addition, the reaction mixture was stirred at room temperature overnight. After concentrating in vacuo, the crude mixture was diluted with ethyl acetate (200 ml), and the organic layer was washed with brine (3 x 50 ml) followed by water (50 ml). The organic layer was dried (MgSO4), filtered, and concentrated in vacuo. Flash column chromatography (SiO2) eluting with a gradient of ethyl acetate: isohexane (1: 1), followed by ethyl acetate: isohexane (2: 1), provided 4 (0.790 g, 86%) as a foam pale yellow 1H NMR (CDCl3, 300 MHz): δ 0.01 (s, 3 H, OSiCH3), 0.00 (s, 3 H, OSiCH3), 0.05 (s, 3 H, OSiCH3), 0.07 ( s, 3 H, OSiCH3), 0.81 (s, 6 H, OSi (CH3) 3), 0.85 (s, 6 H, OSi (CH3) 3), 1.74 (m, 2 H, CH2 -CH2CH2-OH), 1.95 (m, 1 H, H-2β), 2.20 (m, 1 H, H-2α), 2.42 (t, 2H, J = 6.0 Hz, C ≡C-CH2CH2-), 3.67 (dd, 1 H, J = 11.4, 2.1 (CDCl3, 75.5 MHz): δ 5.4 (SiCH3), -5.3 (SiCH3), -4.8 (SiCH3), -4.6 (SiCH3), 16.7 (C≡C-CH2CH2), 18.0 (SiC (CH3) 3), 18.5 (SiC (CH3) 3), 26 , 1 (SiC (CH3) 3), 26.4 (SiC (CH3) 3), 31.5 (CH2-CH2-CH2-OH), 42.3 (C-2 '), 61.9 (CH2- CH2CH2-OH), 63.3 (C-5 '), 72.4 (C≡C), 72.7 (C-3'), 86.0 (C-1 '), 88.7 (C- 4 '), 95.0 (C≡C), 100.9 (C-5), 101.0 (C≡C), 141.9 (C-6), 149.6 (C-2), 162 , 4 (C-4) HRMS (ESI, + ve) calcd for C26H46N2NOO6Si2 561.2792 [M + Na] +, found 561.2803.
A una disolución agitada de 4 (0,300 g, 0,56 mmoles) en diclorometano (5 ml) se añadió una disolución de peryodinano 5 de Dess-Martin (0,378 g, 0,89 mmoles) en diclorometano (5 ml), gota a gota durante 5 minutos a temperatura ambiente en atmósfera de nitrógeno. La mezcla de reacción se agitó durante 2 horas, seguido de paralización con disolución de tiosulfato de sodio saturada (10 ml). La mezcla bruta se diluyó entonces con diclorometano (200 ml), y la capa orgánica se lavó con salmuera (2 x 30 ml) y agua (2 x 30 ml). La capa orgánica se secó entonces (MgSO4), se filtró y se concentró a vacío. La cromatografía en columna (sílice ultrarrápida), eluyendo con 35% de acetato de etilo en 10 isohexano, proporcionó 5 (0,193 g, 65%) como una espuma amarilla pálida. RMN 1H (CDCl3, 600 MHz): δ 0,07 (s, 3 H, OSiCH3), 0,00 (s, 3 H, OSiCH3), 0,05 (s, 3 H, OSiCH3), 0,06 (s, 3 H, OSiCH3), 0,81 (s, 6 H, OSi(CH3)3), 0,85 (s, 6 H, OSi(CH3)3), 1,95 (m, 1H, H-2β), 2,21 (m, 1H, H-2α), 2,61 (t, 2 H, J = 7,2 Hz, -CH2CH2-), 2,67 (t, 2H, J = 7,2 Hz, -CH2CH2-), 3,68 (dd, 1 H, J = 11,4, 2,4 Hz, H-5’), 3,81 (dd, 1 H, J = 11,4, 2,4 Hz, H-5’), 3,89 (m, 1 H, H-4’), 4,32 (m, 1 H, H-3’), 6,20 (dd, 1 H, J = 7,2, 6 Hz, H-1’), 7,84 (s, 1 H, H-6), 8,99 (bs, 1 H, N-H), 9,72 (s, 1 H, CHO). RMN 13C (CDCl3, 150,8 15 MHz): δ 3,8 (SiCH3), -3,7 (SiCH3), -3,1 (SiCH3), -2,9 (SiCH3), 14,4 (C≡C-CH2CH2), 19,7 (SiC(CH3)3), 20,1 (SiC (CH3)3), 27,4 (SiC(CH3)3), 27,7 (SiC(CH3)3), 43,7 (C-2’), 44,1 (CH2-CH2-CHO), 64,6 (C-5’), 74,0 (C-3’ y C≡C), 87,5 (C-1’), 90,0 (C-4’), 94,3 (C≡C), 101,9 (C-5), 143,8 (C-6), 150,9 (C-2), 163,7 (C-4), 201,6 (CHO). HRMS (ESI, +ve) calc. para C26H44N2NaO6Si2 559,2635 [M+Na]+ encontrado 559,2634. To a stirred solution of 4 (0.300 g, 0.56 mmol) in dichloromethane (5 ml) was added a solution of Dess-Martin 5-periodine (0.378 g, 0.89 mmol) in dichloromethane (5 ml), drop a drop for 5 minutes at room temperature under nitrogen atmosphere. The reaction mixture was stirred for 2 hours, followed by paralysis with saturated sodium thiosulfate solution (10 ml). The crude mixture was then diluted with dichloromethane (200 ml), and the organic layer was washed with brine (2 x 30 ml) and water (2 x 30 ml). The organic layer was then dried (MgSO4), filtered and concentrated in vacuo. Column chromatography (flash silica), eluting with 35% ethyl acetate in 10 isohexane, provided 5 (0.193 g, 65%) as a pale yellow foam. 1H NMR (CDCl3, 600 MHz): δ 0.07 (s, 3 H, OSiCH3), 0.00 (s, 3 H, OSiCH3), 0.05 (s, 3 H, OSiCH3), 0.06 ( s, 3 H, OSiCH3), 0.81 (s, 6 H, OSi (CH3) 3), 0.85 (s, 6 H, OSi (CH3) 3), 1.95 (m, 1H, H- 2β), 2.21 (m, 1H, H-2α), 2.61 (t, 2 H, J = 7.2 Hz, -CH2CH2-), 2.67 (t, 2H, J = 7.2 Hz, -CH2CH2-), 3.68 (dd, 1 H, J = 11.4, 2.4 Hz, H-5 '), 3.81 (dd, 1 H, J = 11.4, 2, 4 Hz, H-5 '), 3.89 (m, 1 H, H-4'), 4.32 (m, 1 H, H-3 '), 6.20 (dd, 1 H, J = 7.2, 6 Hz, H-1 '), 7.84 (s, 1 H, H-6), 8.99 (bs, 1 H, NH), 9.72 (s, 1 H, CHO) . 13C NMR (CDCl3, 150.8 15 MHz): δ 3.8 (SiCH3), -3.7 (SiCH3), -3.1 (SiCH3), -2.9 (SiCH3), 14.4 (C≡ C-CH2CH2), 19.7 (SiC (CH3) 3), 20.1 (SiC (CH3) 3), 27.4 (SiC (CH3) 3), 27.7 (SiC (CH3) 3), 43 , 7 (C-2 '), 44.1 (CH2-CH2-CHO), 64.6 (C-5'), 74.0 (C-3 'and C≡C), 87.5 (C- 1 '), 90.0 (C-4'), 94.3 (C≡C), 101.9 (C-5), 143.8 (C-6), 150.9 (C-2), 163.7 (C-4), 201.6 (CHO). HRMS (ESI, + ve) calc. for C26H44N2NaO6Si2 559.2635 [M + Na] + found 559.2634.
A una disolución de 5 (0,530 g, 1,00 mmoles) y K2CO3 (0,269 g, 1,98 mmoles) en metanol seco (20 ml) se añadió una 20 disolución de éster dimetílico del ácido 1-diazo-2-oxo-propil-fosfónico (0,261 g, 1,19 mmoles) en metanol seco (5 ml) a temperatura ambiente en atmósfera de nitrógeno. La mezcla de reacción se agitó a temperatura ambiente toda la noche, se filtró y se concentró a vacío. La mezcla bruta se disolvió en acetato de etilo (200 ml), y la capa orgánica se lavó con salmuera (2 x 30 ml) y agua (2 x 30 ml), se secó (MgSO4) y se concentró a vacío. La cromatografía en columna (sílice ultrarrápida), eluyendo con 20% de acetato de etilo en isohexano, proporcionó 6 (0,290 g, 55%) como una espuma 25 incolora. RMN 1H (CDCl3, 600 MHz): δ 0,00 (s, 3 H, OSiCH3), 0,01 (s, 3 H, OSiCH3), 0,06 (s, 3 H, OSiCH3), 0,07 (s, 3 H, OSiCH3), 0,82 (s, 6 H, OSi(CH3)3), 0,86 (s, 6H, OSi(CH3)3) 1,93 (m, 1H, H-2β), 1,95 (s, 1 H, C≡C-H, 2,22 (m, 1H, H-2α), 2,39 (dt, 2H, J = 8,4, 2,4 Hz, -CH2CH2-), 2,55 (t, 2 H, J = 8,4 Hz, -CH2CH2-), 3,68 (dd, 1 H, J = 11,4, 2,4 Hz, H-5’), 3,81 (d, 1 H, J = 11,4, 2,4 Hz, H-5’), 3,89 (m, 1 H, H-4’), 4,33 (m, 1 H, H-3’), 6,20 (dd, 1 H, J = 7,8, 6 Hz, H-1’), 7,85 (s, 1 H, H-6), 8,33 (bs, 1 H, N-H. RMN 13C (CDCl3, 150,8 MHz): δ 7,0 (SiCH3), -6,9 (SiCH3), -6,4 (SiCH3), -6,2 (SiCH3), 16,5 (C≡C-30 CH2CH2), 16,9 (C=C-CH2CH2), 17,0 (SiC(CH3)3), 18,2 (SiC(CH3)3), 24,2 (SiC(CH3)3), 24,5 (SiC(CH3)3), 40,4 (C-2’), 61,4 (C-5’), 67,9 (C≡C-H), 70,8 (C-3’), 70,9 (C≡C), 80,9 (C=C), 84,1 (C-1’), 86,8 (C-4’), 91,2 (C≡C), 98,7 (C-5), 140,6 (C-6), 147,5 (C-2), 159,9 (C-4). HRMS (FAB, +ve) calc. para C27H43N2O6Si2 + H 533,28670 [M+H]+ encontrado 533,26009. To a solution of 5 (0.530 g, 1.00 mmol) and K2CO3 (0.269 g, 1.98 mmol) in dry methanol (20 ml) was added a solution of dimethyl ester of 1-diazo-2-oxo- acid propyl phosphonic (0.261 g, 1.19 mmol) in dry methanol (5 ml) at room temperature under a nitrogen atmosphere. The reaction mixture was stirred at room temperature overnight, filtered and concentrated in vacuo. The crude mixture was dissolved in ethyl acetate (200 ml), and the organic layer was washed with brine (2 x 30 ml) and water (2 x 30 ml), dried (MgSO4) and concentrated in vacuo. Column chromatography (flash silica), eluting with 20% ethyl acetate in isohexane, provided 6 (0.290 g, 55%) as a colorless foam. 1H NMR (CDCl3, 600 MHz): δ 0.00 (s, 3 H, OSiCH3), 0.01 (s, 3 H, OSiCH3), 0.06 (s, 3 H, OSiCH3), 0.07 ( s, 3 H, OSiCH3), 0.82 (s, 6 H, OSi (CH3) 3), 0.86 (s, 6H, OSi (CH3) 3) 1.93 (m, 1H, H-2β) , 1.95 (s, 1 H, C≡CH, 2.22 (m, 1H, H-2α), 2.39 (dt, 2H, J = 8.4, 2.4 Hz, -CH2CH2-) , 2.55 (t, 2 H, J = 8.4 Hz, -CH2CH2-), 3.68 (dd, 1 H, J = 11.4, 2.4 Hz, H-5 '), 3, 81 (d, 1 H, J = 11.4, 2.4 Hz, H-5 '), 3.89 (m, 1 H, H-4'), 4.33 (m, 1 H, H- 3 '), 6.20 (dd, 1 H, J = 7.8, 6 Hz, H-1'), 7.85 (s, 1 H, H-6), 8.33 (bs, 1 H , 13C NMR (CDCl3, 150.8 MHz): δ 7.0 (SiCH3), -6.9 (SiCH3), -6.4 (SiCH3), -6.2 (SiCH3), 16.5 ( C≡C-30 CH2CH2), 16.9 (C = C-CH2CH2), 17.0 (SiC (CH3) 3), 18.2 (SiC (CH3) 3), 24.2 (SiC (CH3) 3 ), 24.5 (SiC (CH3) 3), 40.4 (C-2 '), 61.4 (C-5'), 67.9 (C≡CH), 70.8 (C-3 ' ), 70.9 (C≡C), 80.9 (C = C), 84.1 (C-1 '), 86.8 (C-4'), 91.2 (C≡C), 98 , 7 (C-5), 140.6 (C-6), 147.5 (C-2), 159.9 (C-4) HRMS (FAB, + ve) calcd for C27H43N2O6Si2 + H 533, 28670 [M + H] + found 533.26009.
A una disolución enfriada (0ºC) de 6 (0,270, 0,51 mmoles) en THF (5 ml) se añadió TBAF (1,0 M, 1,52 ml, 1,52 mmoles) en atmósfera de nitrógeno. La mezcla de reacción se agitó durante 3 horas, se paralizó con ácido acético glacial (1,0 ml) 35 y se concentró a vacío. La cromatografía en columna (sílice ultrarrápida), eluyendo con 10% de metanol en acetato de etilo, proporcionó 7 (0,127 g, 82%) como un aceite incoloro. RMN 1H (d6-DMSO, 400 MHz): δ 1,88 (s, 1 H, C≡C-H), 2,07 (m, 2 H, H-2’), 2,36 (dt, 2 H, J = 7,2, 2,4 Hz, -CH2CH2-), 2,54 (t, 2 H, J = 6,8 Hz, -CH2CH2-), 3,53 (dd, 1 H, J = 12,0, 4,0 Hz, H-5’), 3,58 (dd, 1 H, J = 12,0, 4,0 Hz, H-5’), 3,76 (m, 1 H, H-4’), 4,19 (m, 1 H, H-3’), 5,07 (bs, 1 H, O-H), 5,23 (bs, 1 H, O-H), 6,08 (t, 1 H, J = 6,4 Hz, H-1’), 8,11 (s, 1 H, H-6), 11,55 (bs, 1 H, N-H). RMN 13C (CDCl3, 150,8 MHz): δ 17,6 40 (C≡C-CH2CH2), 18,9 (C≡C-CH2CH2), 39,5 (C-2’), 60,7 (C-5’), 70,0 (C-3’), 73,7 (C≡C-H), 75,1 (C≡C), 84,6 (C-1’), 87,3 (C-4’), 89,1 (C=C), 93,0 (C≡C), 100,2 (C-5), 144,7 (C-6), 151,0 (C-2), 163,2 (C-4). HRMS (FAB, +ve) calc. para C15H16N2O5 + Na [M+Na]+ 327,28771 encontrado 327,09635. HRMS (FT-ICR MS -) calc. para C15H16N2O5 + AcO- [M+AcO-]- 363,1198 encontrado 363,1221, MS-MS calc. para C15H15N2O5- [M-] 303,1 encontrado 303,1. To a cooled solution (0 ° C) of 6 (0.270, 0.51 mmol) in THF (5 ml) was added TBAF (1.0 M, 1.52 ml, 1.52 mmol) under a nitrogen atmosphere. The reaction mixture was stirred for 3 hours, paralyzed with glacial acetic acid (1.0 ml) and concentrated in vacuo. Column chromatography (flash silica), eluting with 10% methanol in ethyl acetate, provided 7 (0.127 g, 82%) as a colorless oil. 1H NMR (d6-DMSO, 400 MHz): δ 1.88 (s, 1 H, C≡CH), 2.07 (m, 2 H, H-2 '), 2.36 (dt, 2 H, J = 7.2, 2.4 Hz, -CH2CH2-), 2.54 (t, 2 H, J = 6.8 Hz, -CH2CH2-), 3.53 (dd, 1 H, J = 12, 0, 4.0 Hz, H-5 '), 3.58 (dd, 1 H, J = 12.0, 4.0 Hz, H-5'), 3.76 (m, 1 H, H- 4 '), 4.19 (m, 1 H, H-3'), 5.07 (bs, 1 H, OH), 5.23 (bs, 1 H, OH), 6.08 (t, 1 H, J = 6.4 Hz, H-1 '), 8.11 (s, 1 H, H-6), 11.55 (bs, 1 H, NH). 13C NMR (CDCl3, 150.8 MHz): δ 17.6 40 (C≡C-CH2CH2), 18.9 (C≡C-CH2CH2), 39.5 (C-2 '), 60.7 (C -5 '), 70.0 (C-3'), 73.7 (C≡CH), 75.1 (C≡C), 84.6 (C-1 '), 87.3 (C-4 '), 89.1 (C = C), 93.0 (C≡C), 100.2 (C-5), 144.7 (C-6), 151.0 (C-2), 163, 2 (C-4). HRMS (FAB, + ve) calc. for C15H16N2O5 + Na [M + Na] + 327.28771 found 327.09635. HRMS (FT-ICR MS -) calc. for C15H16N2O5 + AcO- [M + AcO -] - 363,1198 found 363,1221, MS-MS calc. for C15H15N2O5- [M-] 303.1 found 303.1.
A una disolución enfriada (0ºC) de 7 (0,060 g, 0,197 mmoles) y 1,8-bis(dimetilamino)naftaleno (esponja de protón, 0,068 45 g, 0,316 mmoles) fosfato de trimetilo (2 ml) se añadió oxicloruro de fósforo (22 µl, 0,237 mmoles) gota a gota durante 5 min. en una atmósfera de nitrógeno. La mezcla de reacción se agitó durante 3 horas a 0ºC. A la mezcla de reacción se añadió una disolución de pirofosfato de tributilamonio (0,080 g, 0,237 mmoles) en DMF seca (2,0 ml), y se agitó durante 1 min., seguido de paralización con bicarbonato de trietilamonio (1,0 M, 20 ml, pH = 8,5). La mezcla de reacción se agitó durante 2 h y se liofilizó toda la noche. La purificación RP-HPLC (0-50% de acetato de trietilamonio 0,1 M → 20:80 50 H2O:MeCN con gradiente de acetato de trietilamonio 0,1 M durante 45 min. a un caudal de 5 ml.min.-1) produjo 8 (17,7 min.) como la sal de trietilamonio. RMN 31P (D2O, 81 MHz): δ 22,4 (t, 1 P, J = 19,8 Hz, P-β), -10,5 (d, 1 P, J = 20,3 Hz, P-α), -9,7 (d, 1 P, J = 19,8 Hz, P-y). MALDI-TOF (matriz ATT, modo negativo): 271 [M + 2 H]2-, 542 [M + 2 H]-. To a cooled solution (0 ° C) of 7 (0.060 g, 0.197 mmol) and 1,8-bis (dimethylamino) naphthalene (proton sponge, 0.068 45 g, 0.316 mmol) trimethyl phosphate (2 ml) phosphorus oxychloride was added (22 µl, 0.237 mmol) drop by drop for 5 min. in an atmosphere of nitrogen. The reaction mixture was stirred for 3 hours at 0 ° C. To the reaction mixture was added a solution of tributylammonium pyrophosphate (0.080 g, 0.237 mmol) in dry DMF (2.0 ml), and stirred for 1 min., Followed by paralysis with triethylammonium bicarbonate (1.0 M , 20 ml, pH = 8.5). The reaction mixture was stirred for 2 h and freeze dried overnight. RP-HPLC purification (0-50% 0.1 M triethylammonium acetate → 20:80 50 H2O: MeCN with 0.1 M triethylammonium acetate gradient for 45 min at a flow rate of 5 ml.min.- 1) produced 8 (17.7 min.) As the triethylammonium salt. 31P NMR (D2O, 81 MHz): δ 22.4 (t, 1 P, J = 19.8 Hz, P-β), -10.5 (d, 1 P, J = 20.3 Hz, P- α), -9.7 (d, 1 P, J = 19.8 Hz, Py). MALDI-TOF (ATT matrix, negative mode): 271 [M + 2 H] 2-, 542 [M + 2 H] -.
5.2 Síntesis de parejas de reacción de Click funcionalizadas con azida dendriméricas 5.2 Synthesis of Click reaction pairs functionalized with dendrimeric azide
En la Figura 11 se muestra un esquema de reacción detallado para la síntesis de dendrímeros funcionalizados con 55 azida que contienen una pluralidad de grupos hemiacetal (grupos aldehído protegidos). A detailed reaction scheme for the synthesis of dendrimers functionalized with azide containing a plurality of hemiacetal groups (protected aldehyde groups) is shown in Figure 11.
Procedimiento general para la reacción de ligación de triazol catalizada por Cu(I) General procedure for the triazole ligation reaction catalyzed by Cu (I)
A una disolución de 9 (7,31 g, 0,0256 moles), 10 (3,00 g, 0,0128 moles) en THF:H2O (3:1, 40 ml) se añadió una disolución de CuSO4 (0,103 g, 0,641 mmoles) en H2O (3 ml), seguido de ascorbato de sodio sólido (0,253 g, 1,28 mmoles). La mezcla de reacción se agitó toda la noche a temperatura ambiente. La suspensión se diluyó con H2O (50 ml), se enfrió hasta 0ºC y se trató con NH4OH concentrado (5 ml) durante 10 minutos. La mezcla de reacción se diluyó 5 con diclorometano (500 ml), y la capa orgánica se lavó con salmuera (2 x 50 ml), seguido de H2O (2 x 50 ml). La capa orgánica se retuvo, se secó (MgSO4) y se concentró a vacío. La cromatografía en columna (sílice ultrarrápida), eluyendo con 1:1 acetato de etilo: éter de petróleo, proporcionó 9 (2,76 g), producto mono-Click (11, 3,94 g) como una espuma incolora, seguido de 12 (4,92 g, 48%). El producto mono-Click (11) se hizo reaccionar entonces con un equivalente de 9 para proporcionar 12 cuantitativamente después del tratamiento y sin purificación adicional requerida. 10 To a solution of 9 (7.31 g, 0.0256 mol), 10 (3.00 g, 0.0128 mol) in THF: H2O (3: 1, 40 ml) was added a solution of CuSO4 (0.103 g , 0.641 mmol) in H2O (3 ml), followed by solid sodium ascorbate (0.253 g, 1.28 mmol). The reaction mixture was stirred overnight at room temperature. The suspension was diluted with H2O (50 ml), cooled to 0 ° C and treated with concentrated NH4OH (5 ml) for 10 minutes. The reaction mixture was diluted with dichloromethane (500 ml), and the organic layer was washed with brine (2 x 50 ml), followed by H2O (2 x 50 ml). The organic layer was retained, dried (MgSO4) and concentrated in vacuo. Column chromatography (ultrafast silica), eluting with 1: 1 ethyl acetate: petroleum ether, provided 9 (2.76 g), mono-Click product (11, 3.94 g) as a colorless foam, followed by 12 (4.92 g, 48%). The mono-Click product (11) was then reacted with an equivalent of 9 to provide 12 quantitatively after treatment and without further purification required. 10
RMN 1H (CDCl3, 600 MHz): δ 1,29 (s, 6 H, C-CH3), 1,35 (s, 6H, C-CH3), 1,38 (s, 6 H, C-CH3), 1,49 (s, 6 H, C-CH3), 4,19 (m, 4H, H4’/H5’), 4,32 (dd, 2 H, J = 4,8, 2,4 Hz, H 2’), 4,46 (dd, 2H, J = 14,4, 8,4 Hz, H6”), 4,50 (s, 2H, -CH2-), 4,62 (m, 2 H, H 3’), 4,64 (m, 2 H, H 6’), 5,18 (s, 4H, -CH2-), 5,51 (d, 2 H, J = 4,8 Hz, H 1’), 6,59 (t, 1 H, J = 1,8 Hz, Ar-H), 6,64 (d, 2H, J = 1,8 Hz, Ar-H), 7,79 (s, 2H, C=CH-). RMN 13C (CDCl3, 150,8 MHz): δ 24,4 (C-CH3), 24,7 (C-CH3), 25,9 (C-CH3), 26,0 (C-CH3), 46,1 (CH2-), 50,6 (-CH6’/H6”), 62,2 (Ar-CH2-), 67,0 (CH4’), 70,1 (CH2’), 70,5 (CH3’), 70,9 (CH5’), 96,0 15 (CH1’), 102,0 (Ar-CH), 107,9, 109,1, 110,0, 124,0 (C=CH), 139,6, 143,4, 160,0. ESI-MS m/z 806 [M + H]+. 1H NMR (CDCl3, 600 MHz): δ 1.29 (s, 6 H, C-CH3), 1.35 (s, 6H, C-CH3), 1.38 (s, 6 H, C-CH3) , 1.49 (s, 6 H, C-CH3), 4.19 (m, 4H, H4 '/ H5'), 4.32 (dd, 2 H, J = 4.8, 2.4 Hz, H 2 '), 4.46 (dd, 2H, J = 14.4, 8.4 Hz, H6 ”), 4.50 (s, 2H, -CH2-), 4.62 (m, 2 H, H 3 '), 4.64 (m, 2 H, H 6'), 5.18 (s, 4H, -CH2-), 5.51 (d, 2 H, J = 4.8 Hz, H 1 '), 6.59 (t, 1 H, J = 1.8 Hz, Ar-H), 6.64 (d, 2H, J = 1.8 Hz, Ar-H), 7.79 (s, 2H, C = CH-). 13C NMR (CDCl3, 150.8 MHz): δ 24.4 (C-CH3), 24.7 (C-CH3), 25.9 (C-CH3), 26.0 (C-CH3), 46, 1 (CH2-), 50.6 (-CH6 '/ H6 ”), 62.2 (Ar-CH2-), 67.0 (CH4'), 70.1 (CH2 '), 70.5 (CH3' ), 70.9 (CH5 '), 96.0 15 (CH1'), 102.0 (Ar-CH), 107.9, 109.1, 110.0, 124.0 (C = CH), 139 , 6, 143.4, 160.0. ESI-MS m / z 806 [M + H] +.
La reacción de 13 (1,539, 1,88 mmoles) y 10 (0,220 g, 0,94 mmoles) en presencia de CuSO4 (0,008 g, 0,047 mmoles) y ascorbato sódico (0,019 g, 0,094 mmoles) proporcionó 14 (1,65 g, 95%) como una espuma incolora después de cromatografía en columna (SiO2 ultrarrápido; acetato de etilo:metanol 9:1). RMN 1H (CDCl3, 600 MHz): δ 1,26 (s, 12H, C-CH3), 1,27 (s, 6 H, C-CH3), 1,34 (s, 12 H, C-CH3), 1,35 (s, 12 H, C-CH3), 1,48 (s, 6 H, C-CH3), 4,19 (m, 8 H, H4’/H5’), 20 4,32 (m, 4 H, H2’), 4,46 (m, 4H, H6”), 4,47 (s, 2 H, -CH2-), 4,62 (m, 4 H, H 3’), 4,64 (m, 4H, H 6’), 5,12 (s, 8 H, -CH2-), 5,15 (s, 4 H, -CH2-), 5,40 (s, 4 H, -CH2-), 5,49 (bd, 4 H, J = 4,8 Hz, H 1’), 6,50 (m, 4 H, Ar-H), 6,55 (m, 2 H, Ar-H), 6,58 (m, 1 H, Ar-H), 6,61 (m, 2 H, Ar-H), 7,59 (s, 2 H, C=CH-), 7,78 (s, 4H, C=CH-). RMN 13C (CDCl3, 150,8 MHz): δ 24,4 (C-CH3), 24,9 (C-CH3), 25,9 (C-CH3), 26,0 (C-CH3), 45,9 (CH2-), 50,4 (-CH6/H6”), 53,9 (Ar-CH2-), 61,8 (Ar-CH2-), 61,9 (Ar-CH2-), 67,0 (CH4’), 70,1 (CH2’), 70,5 (CH3’), 71,1 (CH5’), 96,1 (CH1’), 101,6, 101,7, 107,2, 108,0, 109,0, 109,9, 122,9, 25 124,2, 136,7, 140,0, 143,2, 144,1, 159,5, 160,0. MALDI-TOF (ATT, modo positivo): m/z 1859 [M + H]+. The reaction of 13 (1,539, 1.88 mmol) and 10 (0.220 g, 0.94 mmol) in the presence of CuSO4 (0.008 g, 0.047 mmol) and sodium ascorbate (0.019 g, 0.094 mmol) provided 14 (1.65 g, 95%) as a colorless foam after column chromatography (ultrafast SiO2; ethyl acetate: methanol 9: 1). 1H NMR (CDCl3, 600 MHz): δ 1.26 (s, 12H, C-CH3), 1.27 (s, 6 H, C-CH3), 1.34 (s, 12 H, C-CH3) , 1.35 (s, 12 H, C-CH3), 1.48 (s, 6 H, C-CH3), 4.19 (m, 8 H, H4 '/ H5'), 20 4.32 ( m, 4 H, H2 '), 4.46 (m, 4H, H6 ”), 4.47 (s, 2 H, -CH2-), 4.62 (m, 4 H, H 3'), 4 , 64 (m, 4H, H 6 '), 5.12 (s, 8 H, -CH2-), 5.15 (s, 4 H, -CH2-), 5.40 (s, 4 H, - CH2-), 5.49 (bd, 4 H, J = 4.8 Hz, H 1 '), 6.50 (m, 4 H, Ar-H), 6.55 (m, 2 H, Ar- H), 6.58 (m, 1 H, Ar-H), 6.61 (m, 2 H, Ar-H), 7.59 (s, 2 H, C = CH-), 7.78 ( s, 4H, C = CH-). 13C NMR (CDCl3, 150.8 MHz): δ 24.4 (C-CH3), 24.9 (C-CH3), 25.9 (C-CH3), 26.0 (C-CH3), 45, 9 (CH2-), 50.4 (-CH6 / H6 ”), 53.9 (Ar-CH2-), 61.8 (Ar-CH2-), 61.9 (Ar-CH2-), 67.0 (CH4 '), 70.1 (CH2'), 70.5 (CH3 '), 71.1 (CH5'), 96.1 (CH1 '), 101.6, 101.7, 107.2, 108 , 0, 109.0, 109.9, 122.9, 25 124.2, 136.7, 140.0, 143.2, 144.1, 159.5, 160.0. MALDI-TOF (ATT, positive mode): m / z 1859 [M + H] +.
Procedimiento general para la conversión de cloruros dendríticos en azidas General procedure for the conversion of dendritic chlorides into azides
A una disolución de 12 (4,84 g, 6,01 mmoles) en acetona:agua (4:1, 100 ml) se añadió NaN3 (0,586 g, 9,01 mmoles) y se calentó a reflujo en una atmósfera de nitrógeno durante 3 horas. La mezcla de reacción se diluyó con acetato de etilo (600 ml), y la capa orgánica se lavó con salmuera (2 x 50 ml) seguido de agua (2 x 50 ml). La capa orgánica se retuvo, 30 se secó (MgSO4) y se concentró a vacío para producir 13 (4,72 g, 97%) como un sólido amorfo blanco. To a solution of 12 (4.84 g, 6.01 mmol) in acetone: water (4: 1, 100 ml) NaN3 (0.586 g, 9.01 mmol) was added and heated to reflux under a nitrogen atmosphere during 3 hours. The reaction mixture was diluted with ethyl acetate (600 ml), and the organic layer was washed with brine (2 x 50 ml) followed by water (2 x 50 ml). The organic layer was retained, dried (MgSO4) and concentrated in vacuo to yield 13 (4.72 g, 97%) as a white amorphous solid.
RMN 1H (d6-acetona, 400 MHz): δ 1,28 (s, 6H, C-CH3), 1,35 (s, 6 H, C-CH3), 1,36 (s, 6 H, C-CH3), 1,44 (s, 6 H, C-CH3), 4,30 (dd, 2 H, J = 3,6, 2,0 Hz, H 6’/6”), 4,32 (dd, 2 H, J = 3,2, 1,6 Hz, H 5’), 4,36 (dd, 2 H, J = 7,6, 1,6 Hz, H 4’), 4,39 (dd, 2 H, J = 4,8, 2,4 Hz, H 2’), 4,61 (d, 2 H, J = 3,6 Hz, H 6’/6”), 4,64 (s, 2H, -CH2), 4,70 (dd, 2 H, J = 7,6, 2,4 Hz, H 3’), 5,20 (s, 4 H, -CH2-), 5,47 (d, 2 H, J = 4,8 Hz, H 1’), 6,73 (m, 3 H, Ar-H), 8,07 (s, 2 H, C=C-H). RMN 13C (d6-acetona, 150,8 35 MHz): δ 25,7 (C-CH3), 26,1 (C-CH3), 27,2 (C-CH3), 27,4 (C-CH3), 47,6 (CH2-), 52,0 (-CH6’/H6”), 63,4 (Ar-CH2-), 68,8 (CH4’), 72,0 (CH2’), 72,5 (CH3’), 72,9 (CH5’), 98,2 (CH1’), 103,3 (Ar-CH), 109,9 (Ar-CH), 110,4, 111,2, 126,3 (C=CH), 141,9, 144,8, 161,8. HRMS (ESI, +ve) calc. para C37H49N9O12Na 834,3398 [M+Na]+ encontrado 834,3404. 1H NMR (d6-acetone, 400 MHz): δ 1.28 (s, 6H, C-CH3), 1.35 (s, 6 H, C-CH3), 1.36 (s, 6 H, C- CH3), 1.44 (s, 6 H, C-CH3), 4.30 (dd, 2 H, J = 3.6, 2.0 Hz, H 6 '/ 6 ”), 4.32 (dd , 2 H, J = 3.2, 1.6 Hz, H 5 '), 4.36 (dd, 2 H, J = 7.6, 1.6 Hz, H 4'), 4.39 (dd , 2 H, J = 4.8, 2.4 Hz, H 2 '), 4.61 (d, 2 H, J = 3.6 Hz, H 6' / 6 ”), 4.64 (s, 2H, -CH2), 4.70 (dd, 2 H, J = 7.6, 2.4 Hz, H 3 '), 5.20 (s, 4 H, -CH2-), 5.47 (d , 2 H, J = 4.8 Hz, H 1 '), 6.73 (m, 3 H, Ar-H), 8.07 (s, 2 H, C = CH). 13C NMR (d6-acetone, 150.8 35 MHz): δ 25.7 (C-CH3), 26.1 (C-CH3), 27.2 (C-CH3), 27.4 (C-CH3) , 47.6 (CH2-), 52.0 (-CH6 '/ H6 ”), 63.4 (Ar-CH2-), 68.8 (CH4'), 72.0 (CH2 '), 72.5 (CH3 '), 72.9 (CH5'), 98.2 (CH1 '), 103.3 (Ar-CH), 109.9 (Ar-CH), 110.4, 111.2, 126.3 (C = CH), 141.9, 144.8, 161.8. HRMS (ESI, + ve) calc. for C37H49N9O12Na 834.3398 [M + Na] + found 834.3404.
La reacción de 14 (1,51 g, 0,81 mmoles) y NaN3 (0,079 g, 1,22 mmoles) proporcionó 15 (1,45 g, 96%) como un sólido amorfo blanco. RMN 1H (CDCl3, 600 MHz): δ 1,27 (s, 12 H, C-CH3), 1,34 (s, 12 H, C-CH3), 1,37 (s, 12 H, C-CH3), 1,48 40 (s, 12 H, C-CH3), 4,19 (m, 8 H, H4’/H5’), 4,24 (s, 2 H, -CH2-), 4,32 (m, 4 H, H2’), 4,46 (dd, 4 H, J = 13,8, 8,4 Hz, H6”), 4,62 (m, 4 H, H3’), 4,64 (m, 4 H, H 6’), 5,12 (s, 4H, -CH2-), 5,18 (s, 8 H, -CH2-), 5,43 (s, 4 H, -CH2-), 5,49 (bd, 4 H, J = 4,8 Hz, H 1’), 6,50 (m, 2 H, Ar-H), 6,55 (m, 4 H, Ar-H), 6,58 (m, 1 H, Ar-H), 6,60 (m, 2 H, Ar-H), 7,78 (s, 2 H, C=CH-), 7,79 (s, 4 H, C=CH-). RMN 13C (CDCl3, 150,8 MHz): δ 24,4 (C-CH3), 24,8 (C-CH3), 25,8 (C-CH3), 25,9 (C-CH3), 45,9 (CH2-), 50,4 (-CH6’/H6”), 54,6 (Ar-CH2-), 62,0 (Ar-CH2-), 62,1 (Ar-CH2-), 67,1 (CH4’), 70,3 (CH2’), 70,7 (CH3’), 71,1 (CH5’), 96,2 45 (CH1’), 101,7, 101,8, 107,4, 107,7, 109,0, 109,9, 124,0, 124,2, 137,8, 143,1, 143,4, 144,1, 159,7, 159,9. HRMS (ESI, +ve) calc. para C87H110N21O26Na 1886,7829 [M+Na+H]+, encontrado 1887,7862. The reaction of 14 (1.51 g, 0.81 mmol) and NaN3 (0.079 g, 1.22 mmol) provided 15 (1.45 g, 96%) as a white amorphous solid. 1H NMR (CDCl3, 600 MHz): δ 1.27 (s, 12 H, C-CH3), 1.34 (s, 12 H, C-CH3), 1.37 (s, 12 H, C-CH3 ), 1.48 40 (s, 12 H, C-CH3), 4.19 (m, 8 H, H4 '/ H5'), 4.24 (s, 2 H, -CH2-), 4.32 (m, 4 H, H2 '), 4.46 (dd, 4 H, J = 13.8, 8.4 Hz, H6 ”), 4.62 (m, 4 H, H3'), 4.64 (m, 4 H, H 6 '), 5.12 (s, 4H, -CH2-), 5.18 (s, 8 H, -CH2-), 5.43 (s, 4 H, -CH2- ), 5.49 (bd, 4 H, J = 4.8 Hz, H 1 '), 6.50 (m, 2 H, Ar-H), 6.55 (m, 4 H, Ar-H) , 6.58 (m, 1 H, Ar-H), 6.60 (m, 2 H, Ar-H), 7.78 (s, 2 H, C = CH-), 7.79 (s, 4 H, C = CH-). 13C NMR (CDCl3, 150.8 MHz): δ 24.4 (C-CH3), 24.8 (C-CH3), 25.8 (C-CH3), 25.9 (C-CH3), 45, 9 (CH2-), 50.4 (-CH6 '/ H6 ”), 54.6 (Ar-CH2-), 62.0 (Ar-CH2-), 62.1 (Ar-CH2-), 67, 1 (CH4 '), 70.3 (CH2'), 70.7 (CH3 '), 71.1 (CH5'), 96.2 45 (CH1 '), 101.7, 101.8, 107.4 , 107.7, 109.0, 109.9, 124.0, 124.2, 137.8, 143.1, 143.4, 144.1, 159.7, 159.9. HRMS (ESI, + ve) calc. for C87H110N21O26Na 1886.7829 [M + Na + H] +, found 1887.7862.
Procedimiento general para la desprotección de isopropilideno dendrítico General procedure for deprotection of dendritic isopropylidene
A una mezcla de TFA:agua (1:1; 10 ml) se añadió 13 (0,020 g, 24,7 µmoles) en una atmósfera de nitrógeno. La mezcla de reacción se calentó hasta 50ºC durante 4 horas, seguido de concentración a vacío. Se añadió agua (20 ml) a la 50 mezcla, y la capa acuosa se lavó varias veces con DCM (3 x 20 ml), se retuvo y se liofilizó toda la noche para producir 16 (0,015 g, 63%) como una espuma amarilla pálida. MALDI-TOF (ATT, modo positivo): m/z 652 [M +H]+. To a mixture of TFA: water (1: 1; 10 ml) was added 13 (0.020 g, 24.7 µmoles) under a nitrogen atmosphere. The reaction mixture was heated to 50 ° C for 4 hours, followed by concentration in vacuo. Water (20 ml) was added to the mixture, and the aqueous layer was washed several times with DCM (3 x 20 ml), retained and lyophilized overnight to produce 16 (0.015 g, 63%) as a foam pale yellow MALDI-TOF (ATT, positive mode): m / z 652 [M + H] +.
La reacción de 15 (1,40 g, 0,75 mmoles) con TFA:agua (1:1; 20 ml) proporcionó 17 (1,05 g, 90%) como un sólido amorfo amarillo pálido. MALDI-TOF (ATT, modo positivo): m/z 1545 [M + H]+. Reaction of 15 (1.40 g, 0.75 mmol) with TFA: water (1: 1; 20 ml) provided 17 (1.05 g, 90%) as a pale yellow amorphous solid. MALDI-TOF (ATT, positive mode): m / z 1545 [M + H] +.
55 55
Ejemplo 6 Example 6
Incorporación de nucleósidos y nucleótidos modificados con azida y con alquino en ácidos nucleicos Incorporation of nucleosides and nucleotides modified with azide and with alkyne in nucleic acids
Los nucleósidos y nucleótidos modificados con azida y alquino se incorporan eficazmente en ácidos nucleicos mediante síntesis química o enzimática sustancialmente como se describe en el Ejemplo 2. Los ácidos nucleicos modificados resultantes se pueden marcar específicamente según la aplicación deseada, por ejemplo mediante marcaje fluorescente 5 o deposición metálica. Azide and alkyne modified nucleosides and nucleotides are effectively incorporated into nucleic acids by chemical or enzymatic synthesis substantially as described in Example 2. The resulting modified nucleic acids can be specifically labeled according to the desired application, for example by fluorescent labeling 5 or metal deposition
Esta estrategia de marcaje es un método rápido y extremadamente sensible para la detección de ácidos nucleicos, secuencias de ácidos nucleicos y genes, incluso sin la necesidad de la amplificación mediante PCR. This labeling strategy is a fast and extremely sensitive method for the detection of nucleic acids, nucleic acid sequences and genes, even without the need for PCR amplification.
En un primer experimento, para investigar el comportamiento de la reacción de Click en una arquitectura de ADN, se prepararon los nucleósidos 1 y 2 (Figura 9a y b), y se incorporaron en oligonucleótidos vía protocolos sintéticos en fase 10 sólida estándar. La eficacia de la reacción de Click se investigó usando azida bencílica, CuSO4, o agente reductor (ascorbato o TCEP) y un ligando que estabiliza cobre (I). Los resultados de estos se resumen en la Tabla 2. Los oligonucleótidos que comprenden la base rígida 1 dieron consistentemente menores rendimientos del producto de Click en comparación con el alquino flexible 2. La temperatura (10 a 40ºC) no afectó a los rendimientos de las reacciones de Click. 15 In a first experiment, to investigate the behavior of the Click reaction in a DNA architecture, nucleosides 1 and 2 (Figure 9a and b) were prepared, and incorporated into oligonucleotides via standard solid phase 10 synthetic protocols. The effectiveness of the Click reaction was investigated using benzyl azide, CuSO4, or reducing agent (ascorbate or TCEP) and a ligand that stabilizes copper (I). The results of these are summarized in Table 2. Oligonucleotides comprising rigid base 1 consistently gave lower yields of the Click product compared to flexible alkyne 2. The temperature (10 to 40 ° C) did not affect the yields of the reactions. Click. fifteen
La eficacia de la reacción de Click se evaluó entonces como una función del tipo de azida que muestra propiedades adecuadas para la detección (Figura 12). Las azidas de fluoresceína son marcadores fluorescentes extremadamente sensibles (rendimiento cuántico fluorescente de casi la unidad), mientras que la azida de cumarina proporciona una prueba de marcador de Click a medida que se enciende la fluorescencia con la formación de triazol [19]. The effectiveness of the Click reaction was then evaluated as a function of the type of azide showing properties suitable for detection (Figure 12). Fluorescein azides are extremely sensitive fluorescent markers (almost unit fluorescent quantum yield), while coumarin azide provides a Click marker test as fluorescence is triggered with triazole formation [19].
Tabla 2: Sumario de las reacciones de Click que usan azida bencílica, CuSO4 y TCEP. 20 Table 2: Summary of Click reactions using benzyl azide, CuSO4 and TCEP. twenty
- Secuencia de ODN ODN sequence
- X = 1 X = 2 X = 1 X = 2
- Rendimiento (%) Performance (%)
- Material de partida Starting material
- Producto deseado Otros productos Material de partida Producto deseado Otros productos Desired product Other products Starting material Desired product Other products
- 3’-GCG CTT ACX TGT CGC G-5’ 3’-GCG CTT ACX TGT CGC G-5 ’
- 3 97 - - 100 Reducción de azida 3 97 - - 100 Azide reduction
- 3’-GCG CTT ACX XGT CGC G-5’ 3’-GCG CTT ACX XGT CGC G-5 ’
- 84 16 (monoclick) - 100 Reducción de azida 84 16 (monoclick) - 100 Azide Reduction
- 3’-GCG CTT ACX TGX CGC G-5’ 3’-GCG CTT ACX TGX CGC G-5 ’
- 94 6 (monoclick) - 100 Reducción de azida 94 6 (monoclick) - 100 Azide Reduction
- 3’-GCG CTX ACX TGX CGC G-5’ 3’-GCG CTX ACX TGX CGC G-5 ’
- 84 16 (bisclick) NA NA NA 84 16 (bisclick) NA NA NA
Consistente con los experimentos que implican el uso de azida bencílica, los oligodesoxinucleótidos que comprenden el alquino rígido dieron menores rendimientos de conversión de Click. Los oligonucleótidos que contienen el alquino flexible proporcionan, por el contrario, una conversión casi cuantitativa según HPLC y MALDI-TOF. El marcaje de ADN fue nuevamente posible de forma directa en el gel. El ADN que contiene la nucleobase modificada se separó de otras 25 hebras de ADN mediante electroforesis en gel, y el gel se trató entonces con la azida de fluoresceína y Cu(I) para llevar a cabo la reacción de Click. El lavado del gel eliminó el exceso de fluoresceína, dejando en el gel el ADN teñido (Figura 13). Consistent with the experiments involving the use of benzyl azide, oligodeoxynucleotides comprising rigid alkyne gave lower Click conversion yields. Oligonucleotides containing the flexible alkyne provide, on the contrary, an almost quantitative conversion according to HPLC and MALDI-TOF. DNA labeling was again possible directly on the gel. The DNA containing the modified nucleobase was separated from another 25 strands of DNA by gel electrophoresis, and the gel was then treated with fluorescein azide and Cu (I) to carry out the Click reaction. Washing the gel removed the excess fluorescein, leaving the stained DNA in the gel (Figure 13).
A partir de estos experimentos se puede deducir claramente que el ADN que contiene las bases modificadas con alquino se puede marcar selectivamente con fluoresceína. El verde CYBR colorea el ADN de forma no específica, y por 30 lo tanto marca también al ADN sin modificar antes de la reacción de Click, como en la línea 1 de A2 y la línea 3 de B2 (Figura 13). From these experiments it can be clearly deduced that the DNA containing the alkylated modified bases can be selectively labeled with fluorescein. The green CYBR colors the DNA in a non-specific way, and therefore also marks the unmodified DNA before the Click reaction, as in line 1 of A2 and line 3 of B2 (Figure 13).
La fluoresceína es una molécula que fluoresce fuertemente tanto como un monómero como después de una reacción de Click con ADN. Después de la reacción de Click con fluoresceína, el gel ha de ser lavado por lo tanto a fin de eliminar el exceso de fluoresceína, que deja el ADN teñido. Fluorescein is a molecule that fluoresces strongly both as a monomer and after a Click reaction with DNA. After the Click reaction with fluorescein, the gel must therefore be washed in order to remove excess fluorescein, which leaves the DNA stained.
La cumarina es una molécula fluorescente alternativa, que sin embargo no fluoresce como monómero. Comienza a emitir fluorescencia sólo después de la reacción de Click, cuando la azida se convierte en el triazol. La fluorescencia de 5 la cumarina se enciende efectivamente después de la reacción de Click, como se observa en el experimento más abajo en tubos de reacción (Figura 14). Se puede realizar un experimento similar en el gel. Coumarin is an alternative fluorescent molecule, which however does not fluoresce as a monomer. It begins to emit fluorescence only after the Click reaction, when the azide becomes triazole. The fluorescence of coumarin is effectively turned on after the Click reaction, as seen in the experiment below in reaction tubes (Figure 14). A similar experiment can be performed on the gel.
En un experimento adicional, se investigó la eficacia de la reacción de Click con oligodesoxinucleótidos (ODN) que incorporan el nucleósido 2 (Figura 15). Este nucleósido se incorporó en oligonucleótidos vía protocolos sintéticos en fase sólida estándar, usando el fosforamidito correspondiente 1 (Figura 15). En la Tabla 3 se muestran los 10 oligonucleótidos que comprenden un único grupo informador de alquino o múltiples grupos informadores de alquino. In an additional experiment, the effectiveness of the Click reaction with oligodeoxynucleotides (ODN) incorporating nucleoside 2 was investigated (Figure 15). This nucleoside was incorporated into oligonucleotides via standard solid phase synthetic protocols, using the corresponding phosphoramidite 1 (Figure 15). Table 3 shows the 10 oligonucleotides comprising a single alkyne reporter group or multiple alkyne reporter groups.
Tabla 3 Table 3
- Secuencias de ODN ODN sequences
- X = 19 X = 19
- Masa Mass
- Material de partida Starting material
- Producto Product
- 3’-GCG CTT ACXTGT CGC G-5’ 3’-GCG CTT ACXTGT CGC G-5 ’
- ODN1 4952 (calc.) 4955 (obt.) ODN1-P 5157 (calc.) 5157 (obt.) ODN1 4952 (calc.) 4955 (obt.) ODN1-P 5157 (calc.) 5157 (obt.)
- 3’-GCG C-7 ACX XGT CGC G-5’ 3’-GCG C-7 ACX XGT CGC G-5 ’
- ODN2 5042 (calc.) 5042 (obt.) ODN2-P 5452 (calc.) 5455 (obt.) ODN2 5042 (calc.) 5042 (obt.) ODN2-P 5452 (calc.) 5455 (obt.)
- 3’-GCG CTT XXX XXX CGC G-5’ 3’-GCG CTT XXX XXX CGC G-5 ’
- ODN6 5407 (calc.) 5413 (obt.) ODN6-P 6637 (calc.) 6646 (obt.) ODN6 5407 (calc.) 5413 (obt.) ODN6-P 6637 (calc.) 6646 (obt.)
El procedimiento de Click implicó la adición secuencial de disoluciones de azida 3 (Figura 15) (disolución en DMSO, 10 mM, 50 equiv.), complejo de CuSO4/ligando [29] (disolución en DMSO, 0,05 M, 20 equiv.) y TCEP (disolución acuosa, 15 0,1 M, 40 equiv.) a una disolución 0,2 mM del ODN correspondiente. La mezcla de reacción se agitó a temperatura ambiente toda la noche. Las muestras se desalaron entonces mediante membrana, y su masa se determinó mediante MALDI-TOF (matriz de HPA) The Click procedure involved the sequential addition of azide 3 solutions (Figure 15) (DMSO solution, 10 mM, 50 equiv.), CuSO4 complex / ligand [29] (DMSO solution, 0.05 M, 20 equiv .) and TCEP (aqueous solution, 0.1 M, 40 equiv.) to a 0.2 mM solution of the corresponding ODN. The reaction mixture was stirred at room temperature overnight. The samples were then desalted by membrane, and their mass was determined by MALDI-TOF (HPA matrix)
Ejemplo 7 Example 7
Amplificación mediante PCR de moldes de ADN con dNTP modificados 20 PCR amplification of modified dNTP DNA templates 20
7.1 Amplificación mediante PCR de polη de levadura 7.1 PCR amplification of yeast polη
El molde y los cebadores empleados para los experimentos de PCR: The template and primers used for PCR experiments:
Cebador directo primer 5’-GATTTGGGCCGGATTTGTTTC Direct primer first 5’-GATTTGGGCCGGATTTGTTTC
Cebador inverso 3’-TTTTATGCTATCTCTGATACCCTTG 3’-TTTTATGCTATCTCTGATACCCTTG Reverse Primer
Molde: secuencia de 318 pb (nt483-800 de Rad30) de levadura: 25 Mold: 318 bp sequence (nt483-800 of Rad30) of yeast: 25
El molde de 318 pb contiene 59,75% de [A + T] y 40,25% de [C + G]. The 318 bp mold contains 59.75% of [A + T] and 40.25% of [C + G].
Se evaluó una serie de polimerasas termoestables comercialmente disponibles en busca de la capacidad para incorporar los trifosfatos de desoxiuridina modificada 2 y 8 (Figura 10) usando la reacción de PCR. Las ADN polimerasas usadas fueron: 5 A series of commercially available thermostable polymerases were evaluated for the ability to incorporate modified deoxyuridine triphosphates 2 and 8 (Figure 10) using the PCR reaction. The DNA polymerases used were: 5
Pwo y Taq (exo-) ADN polimerasa (Roche) Pwo and Taq (exo-) DNA polymerase (Roche)
Vent, Vent (exo-), Therminator polimerasa (de New England Biolabs) Taq (Promega). Vent, Vent (exo-), Therminator polymerase (from New England Biolabs) Taq (Promega).
Una reacción de PCR típica contenía 0,05 µg de ADN genómico de S. cerevisiae YPH 499 o 0,5 µg de molde de ADN (pDest17-Poleta de levadura [1-1889]), 0,3 mM de cada uno de los cebadores directo e inverso, 1,25 U de polimerasa y 10x tampón de polimerasa con magnesio, 200 µM de cada uno de los dNTP no modificados (dATP, dCTP y dGTP; 10 NEB) y 200 µM de dUTP modificado. Para el control, se usaron trifosfatos naturales (dATP, dCTP, dGTP y dTTP). Las reacciones se llevaron a cabo en un volumen global de 50 µl. Los experimentos de PCR se llevaron a cabo en un Eppendorf Mastercycler Personal. A typical PCR reaction contained 0.05 µg of S. cerevisiae YPH 499 genomic DNA or 0.5 µg of DNA template (pDest17-Yeast polet [1-1889]), 0.3 mM of each direct and reverse primers, 1.25 U of polymerase and 10x polymerase buffer with magnesium, 200 µM of each of the unmodified dNTPs (dATP, dCTP and dGTP; 10 NEB) and 200 µM of modified dUTP. For control, natural triphosphates (dATP, dCTP, dGTP and dTTP) were used. The reactions were carried out in an overall volume of 50 µl. PCR experiments were carried out in an Eppendorf Mastercycler Personal.
Para la amplificación, se usó un comienzo caliente (2 minutos a 94ºC), seguido de 10 ciclos de amplificación (15 segundos a 94ºC, 30 segundos a 53ºC, 45 segundos a 72ºC), 25 ciclos (15 segundos a 94ºC, 30 segundos a 56ºC, 45 15 segundos a 72ºC), y una incubación final durante 2 minutos a 72ºC. Los productos de la PCR se analizaron en un gel de agarosa al 2%, tiñendo con bromuro de etidio (Figura 16). Los productos de la PCR se purificaron en un kit de purificación de PCR QIAquick (Qiagen), y se usaron para la tinción con plata, secuenciación o digestión. Los productos de la reacción de PCR se separaron mediante electroforesis en gel de agarosa al 2% que contiene bromuro de etidio. Los productos se registraron con una cámara Ultra-Violet Products CCD. 20 For the amplification, a hot start (2 minutes at 94 ° C) was used, followed by 10 cycles of amplification (15 seconds at 94 ° C, 30 seconds at 53 ° C, 45 seconds at 72 ° C), 25 cycles (15 seconds at 94 ° C, 30 seconds at 56 ° C, 45 seconds at 72 ° C), and a final incubation for 2 minutes at 72 ° C. The PCR products were analyzed on a 2% agarose gel, staining with ethidium bromide (Figure 16). The PCR products were purified in a QIAquick (Qiagen) PCR purification kit, and used for silver staining, sequencing or digestion. The products of the PCR reaction were separated by 2% agarose gel electrophoresis containing ethidium bromide. Products were registered with an Ultra-Violet Products CCD camera. twenty
7.2 Amplificación mediante PCR de polH procedente de ser humano 7.2 PCR amplification of polH from human
Una reacción de PCR típica contenía 0,5 µg de molde de ADN (pDest17-plH humano [1-2142]), 0,3 mM de cada uno de los cebadores directo e inverso, 1,25 U de Pwo polimerasa y 10x tampón de polimerasa con magnesio, 200 µM de cada uno de los dNTP no modificados (dATP, dCTP y dGTP; NEB) y 200 µM de dUTP modificado. Para el control, se usaron trifosfatos naturales (dATP, dCTP, dGTP y dTTP). Las reacciones se llevaron a cabo en un volumen global de 50 µl. Los 25 experimentos de PCR se llevaron a cabo en un Eppendorf Mastercycler Personal. A typical PCR reaction contained 0.5 µg of DNA template (human pDest17-plH [1-2142]), 0.3 mM of each of the direct and reverse primers, 1.25 U of Pwo polymerase and 10x buffer of polymerase with magnesium, 200 µM of each of the unmodified dNTP (dATP, dCTP and dGTP; NEB) and 200 µM of modified dUTP. For control, natural triphosphates (dATP, dCTP, dGTP and dTTP) were used. The reactions were carried out in an overall volume of 50 µl. The 25 PCR experiments were carried out in an Eppendorf Mastercycler Personal.
Para la amplificación, se usó un comienzo caliente (2 minutos a 94ºC), seguido de 10 ciclos de amplificación (15 segundos a 94ºC, 30 segundos a 53ºC, 210 segundos a 72ºC), 30 ciclos (15 segundos a 94ºC, 30 segundos a 56ºC, 210 segundos a 72ºC), y una incubación final durante 7 minutos a 72ºC. Los productos de la PCR se analizaron en un gel de agarosa al 1%, tiñendo con bromuro de etidio. Los productos de la PCR se purificaron en un kit de purificación de 30 PCR QIAquick (Qiagen), y se usaron para la digestión o secuenciación. For amplification, a hot start (2 minutes at 94 ° C) was used, followed by 10 cycles of amplification (15 seconds at 94 ° C, 30 seconds at 53 ° C, 210 seconds at 72 ° C), 30 cycles (15 seconds at 94 ° C, 30 seconds at 56 ° C, 210 seconds at 72 ° C), and a final incubation for 7 minutes at 72 ° C. The PCR products were analyzed on a 1% agarose gel, staining with ethidium bromide. The PCR products were purified in a QIAquick PCR purification kit (Qiagen), and used for digestion or sequencing.
Los productos de la reacción de PCR se separaron mediante electroforesis en gel de agarosa al 1% que contiene bromuro de etidio. Los productos se registraron con una cámara Ultra-Violet Products CCD. Los resultados se muestran en la Fig. 17. The products of the PCR reaction were separated by 1% agarose gel electrophoresis containing ethidium bromide. Products were registered with an Ultra-Violet Products CCD camera. The results are shown in Fig. 17.
Para el tratamiento, se añadieron 6 µl de HCl 0,1 M, y las sondas se centrifugaron (6000 rpm, 5 min.). La digestión se 35 analizó mediante HPLC (columna interchim Interchrom Uptisphere 3 HDO (150 x 2,1 mm), Tampón A: 2 mM de TEA/HOAc en H2O; Tampón B: 2 mM de TEA/HOAc en H2O:MeCN 1:4; 0 → 30 min.; 0% → 30% B; 30 →32 min.; 30% → 100% B; 32 → 36 min.; 100% B; 36 → 38 min.; 100% → 0% B; 38 → 60 min.; 0% B; caudal 0,2 ml/min.) (Figura 18). Los diferentes picos se asignaron mediante coinyección, UV y FT-ICR-HPLC-MS-MS, usando las mismas condiciones. For treatment, 6 µl of 0.1 M HCl was added, and the probes were centrifuged (6000 rpm, 5 min.). Digestion was analyzed by HPLC (Interchim Interchrom Uptisphere 3 HDO column (150 x 2.1 mm), Buffer A: 2 mM TEA / HOAc in H2O; Buffer B: 2 mM TEA / HOAc in H2O: MeCN 1: 4; 0 → 30 min .; 0% → 30% B; 30 → 32 min .; 30% → 100% B; 32 → 36 min .; 100% B; 36 → 38 min .; 100% → 0% B ; 38 → 60 min .; 0% B; flow 0.2 ml / min.) (Figure 18). The different peaks were assigned by co-injection, UV and FT-ICR-HPLC-MS-MS, using the same conditions.
40 40
7.3 Digestión enzimática de fragmentos (318 mer) de PCR que incorporan un nucleótido mediado por alquino 7.3 Enzymatic digestion of PCR fragments (318 mer) incorporating an alkyne-mediated nucleotide
Para la digestión enzimática, el molde de ADN de 318 pb que contiene el nucleótido modificado 8 (Figura 10) (aprox. 10 µg en 100 µl de agua) se incubó en 10 µl de Tampón A (300 mM de acetato de amonio, 100 mM de CaCl2, 1 mM de ZnSO4, pH 5,7), 22 unidades de nucleasa P1 (Penicilinum citrium) y 0,05 unidades de fosfodiesterasa II de bazo de ternera. La muestra se agitó a 37ºC durante 3 h. La digestión se completó añadiendo 12 µl de Tampón B (500 mM de 5 Tris-HCl, 1 mM de EDTA), 10 unidades de fosfatasa alcalina (CIP) y 0,1 unidades de fosfodiesterasa I de veneno de serpiente (veneno de Crotalus adamanteus). La muestra se agitó durante otras 3 h a 37ºC. For enzymatic digestion, the 318 bp DNA template containing the modified nucleotide 8 (Figure 10) (approx. 10 µg in 100 µl of water) was incubated in 10 µl of Buffer A (300 mM ammonium acetate, 100 mM CaCl2, 1 mM ZnSO4, pH 5.7), 22 units of P1 nuclease (Penicillinum citrium) and 0.05 units of phosphodiesterase II from veal spleen. The sample was stirred at 37 ° C for 3 h. Digestion was completed by adding 12 µl of Buffer B (500 mM of 5 Tris-HCl, 1 mM of EDTA), 10 units of alkaline phosphatase (CIP) and 0.1 units of snake venom phosphodiesterase I (Crotalus adamanteus venom) ). The sample was stirred for another 3 h at 37 ° C.
7.4 Procedimiento general para la reacción de ligación de triazol catalizada por Cu(I) de azidas de azúcar con ADNds modificado sobre geles de poliacrilamida 7.4 General procedure for the triazole ligation reaction catalyzed by Cu (I) of sugar azides with modified cDNAs on polyacrylamide gels
Todos los experimentos de Click se realizaron sobre fragmentos de PCR de 318 pb que comprenden 2 o 8 (Figura 10) 10 en lugar de dTTP. Los fragmentos de PCR modificados se separaron en geles de poliacrilamida al 5%, y después cada gel se colocó en un baño que comprende 1:1 MeOH:H2O (25 ml). Se añadió al baño una disolución de azida de azúcar (0,1 M, 3 ml), seguido de una disolución de CuSO4 (0,1 M, 600 µl), y finalmente TCEP (0,1 M, 1,2 ml). Estas disoluciones se agitaron suavemente a temperatura ambiente toda la noche. All Click experiments were performed on 318 bp PCR fragments comprising 2 or 8 (Figure 10) 10 instead of dTTP. The modified PCR fragments were separated on 5% polyacrylamide gels, and then each gel was placed in a bath comprising 1: 1 MeOH: H2O (25 ml). A solution of sugar azide (0.1 M, 3 ml) was added to the bath, followed by a solution of CuSO4 (0.1 M, 600 µl), and finally TCEP (0.1 M, 1.2 ml) . These solutions were gently stirred at room temperature overnight.
7.5 Procedimiento general para la tinción con plata de azidas de azúcar enlazadas a ADN bicatenario 15 7.5 General procedure for silver staining of sugar azides linked to double stranded DNA 15
La disolución de Click se decantó, y cada gel se lavó con 1:1 MeOH:H2O (3 x 50 ml, 10 min. cada lavado), seguido de H2O (3 x 50 ml, 10 min. cada lavado). Cada gel se incubó entonces con el reactivo de Tollens* (400 ml) durante 30 minutos. Tras el lavado subsiguiente con H2O (3 x 50 ml, 10 min. cada lavado), los geles se desarrollaron con una disolución desarrolladora que comprende 100 ml de H2O, ácido cítrico (1%, 250 µl) y formaldehído (35%, 80-200 µl). Dependiendo de la concentración de formaldehído, el proceso de desarrollo puede variar de 2 minutos a 20 minutos. 20 The Click solution was decanted, and each gel was washed with 1: 1 MeOH: H2O (3 x 50 ml, 10 min. Each wash), followed by H2O (3 x 50 ml, 10 min. Each wash). Each gel was then incubated with the Tollens reagent * (400 ml) for 30 minutes. After subsequent washing with H2O (3 x 50 ml, 10 min. Each washing), the gels were developed with a developer solution comprising 100 ml of H2O, citric acid (1%, 250 µl) and formaldehyde (35%, 80 -200 µl). Depending on the concentration of formaldehyde, the development process can vary from 2 minutes to 20 minutes. twenty
* Preparación del reactivo de Tollens: a 80 ml de H2O se añadió AgNO3 (0,5 M, 5 ml), seguido de NaOH (3,0 M, 1,0 ml) y finalmente NH4OH (NH4OH conc.:H2O 1:1, 2,2 ml). * Preparation of Tollens reagent: to 80 ml of H2O AgNO3 (0.5 M, 5 ml) was added, followed by NaOH (3.0 M, 1.0 ml) and finally NH4OH (conc. NH4OH: H2O 1: 1, 2.2 ml).
Conclusión conclusion
La actual invención propuesta implica un método nuevo y modular para el marcaje específico del sitio de ácidos nucleicos vía la incorporación eficaz de trifosfatos modificados. Estos trifosfatos modificados comprenden grupos que se 25 pueden funcionalizar adicionalmente, marcar o teñir, según las necesidades del usuario. Es previsible igualmente que se pudiese lograr el marcaje de ARN vía estos métodos usando ARN polimerasas y transcriptasa inversa, respectivamente. Por lo tanto, se podría efectuar una detección temprana y eficaz de genomas víricos en un hospedante. El nuevo protocolo dado a conocer del marcaje de ácidos nucleicos es simple, eficaz, sensible y muy selectivo. The current proposed invention involves a new and modular method for specific labeling of the nucleic acid site via the effective incorporation of modified triphosphates. These modified triphosphates comprise groups that can be further functionalized, labeled or stained, according to the needs of the user. It is also foreseeable that RNA labeling could be achieved via these methods using RNA polymerases and reverse transcriptase, respectively. Therefore, an early and effective detection of viral genomes could be performed in a host. The new protocol released about nucleic acid labeling is simple, effective, sensitive and very selective.
Ejemplo 8 (Referencia) 30 Example 8 (Reference) 30
Detección de ácidos nucleicos usando procedimientos fotográficos Nucleic acid detection using photographic procedures
El procedimiento fotográfico de blanco y negro es uno de los métodos químicos más sensibles conocido. Los fotones capturados sobre papel fotográfico inician la formación de pequeños núcleos de Ag, que catalizan la deposición posterior de plata durante un procedimiento de desarrollo subsiguiente [22]. Esto da lugar a factores de amplificación de señal entre 105 para la reducción química de Ag+ y 1011 para la reducción fotoquímica de Ag+, que son similares a los 35 obtenidos usando la PCR. The black and white photographic procedure is one of the most sensitive chemical methods known. Photons captured on photographic paper begin the formation of small Ag nuclei, which catalyze the subsequent deposition of silver during a subsequent development procedure [22]. This results in signal amplification factors between 105 for the chemical reduction of Ag + and 1011 for the photochemical reduction of Ag +, which are similar to those obtained using PCR.
Se ha desarrollado un método sensible que utiliza colorantes fotosensibilizadores unidos a ácidos nucleicos, que permite detectar potencialmente un gen particular a una sensibilidad subfemtomolar (Figura 21). Este nuevo método es simple (puede usar materiales fotográficos convencionales), rápido (detección en minutos), eficaz (sólo se requiere una molécula fotosensibilizadora por biomolécula) y sensible (los niveles de sensibilidad no optimizados actuales son ∼10-14-40 10-15 moles). El acoplamiento de esta metodología con herramientas bioquímicas específicas de genes, tales como tecnologías de extensión de cebador y de PCR, proporciona un método nuevo y poderoso para la detección de ácidos nucleicos y otros analitos. A sensitive method has been developed that uses photosensitizer dyes bound to nucleic acids, which potentially detect a particular gene at a subfemtomolar sensitivity (Figure 21). This new method is simple (you can use conventional photographic materials), fast (detection in minutes), efficient (only one biomolecule photosensitizing molecule is required) and sensitive (current non-optimized sensitivity levels are ∼10-14-40 10- 15 moles) The coupling of this methodology with gene-specific biochemical tools, such as primer extension and PCR technologies, provides a new and powerful method for the detection of nucleic acids and other analytes.
Se investigó un número de derivados colorantes de cianina indolina (1 y 2) y quinolina (3) fluorescentes en busca de su capacidad para actuar como fotosensibilizadores en un proceso fotográfico (Figura 22). Los máximos de absorción 45 visible para 1-3 son 546 nm, 646 nm y 607 nm, respectivamente. A number of fluorescent cyanine indoline (1 and 2) and quinoline (3) fluorescent derivatives were investigated for their ability to act as photosensitizers in a photographic process (Figure 22). The visible absorption maxima for 1-3 are 546 nm, 646 nm and 607 nm, respectively.
El colorante de indolina (1) se detectó fácilmente hasta los 3 x 10-14 moles (30 fmoles), mientras que el límite de detección de (2) fue aproximadamente 1-3 fmoles (Figura 22a y 22b). Se encontró que la detección del colorante de cianina quinolínico (3) era más sensible (límite de detección – 0,3 fmoles) que los colorantes de indolina (Figura 22c). Se puede producir una niebla de fondo al irradiar con luz intensa; sin embargo, la niebla se puede suprimir usando una 50 fuente de luz infrarroja de baja intensidad, aunque la sensibilidad es en cierto modo menor (Figura 22d-f). The indoline dye (1) was easily detected up to 3 x 10-14 moles (30 fmoles), while the detection limit of (2) was approximately 1-3 fmoles (Figure 22a and 22b). It was found that the detection of the quinolinic cyanine dye (3) was more sensitive (detection limit - 0.3 fmoles) than the indoline dyes (Figure 22c). A background fog may occur when radiating with intense light; however, fog can be suppressed using a low intensity infrared light source, although the sensitivity is somewhat lower (Figure 22d-f).
Experimentos de control (Figura 23), que usan oligodesoxirribonucleótidos no modificados (ODN-1, ODN-2, ODN-3), produjeron una pequeña respuesta fotográfica negativa de fondo con irradiación de alta energía a niveles de 50 nmoles (es decir, una diferencia de tres órdenes de magnitud). Los niveles de fondo negativos se pueden suprimir completamente si la irradiación se lleva a cabo con una lámpara de infrarrojos durante 5 minutos (Figura 23b). En resumen, el ADN no modificado no da ninguna tinción. Control experiments (Figure 23), which use unmodified oligodeoxyribonucleotides (ODN-1, ODN-2, ODN-3), produced a small negative background photographic response with high energy irradiation at levels of 50 nmoles (i.e. difference of three orders of magnitude). Negative background levels can be completely suppressed if irradiation is carried out with an infrared lamp for 5 minutes (Figure 23b). In summary, unmodified DNA does not stain.
Entonces se ensayó una serie de diluciones de colorantes comercialmente disponibles Cy5 (λmax = 646 nm, ODN-4) y Cy5.5 (λmax = 646 nm, ODN-5) unidos a los ODN (Figura 16). Se encontró que el límite de detección de ODN-4 era 100 5 fmoles, mientras que la sensibilidad de la detección de Cy5.5 ODN-5 tuvo un factor diez veces mayor (límite de detección 10 fmoles). Por lo tanto, aunque se observó una ligera disminución en la sensibilidad con el colorante de cianina conjugado a los ODN en comparación con sus controles no unidos (Figura 24), los resultados demuestran claramente que la fotografía de biomoléculas conjugadas a fotosensibilizadores, tales como los ODN, se puede usar como una herramienta analítica muy sensible. 10 A series of dilutions of commercially available dyes Cy5 (λmax = 646 nm, ODN-4) and Cy5.5 (λmax = 646 nm, ODN-5) bound to the ODNs were then tested (Figure 16). It was found that the limit of detection of ODN-4 was 100 5 fmoles, while the sensitivity of the detection of Cy5.5 ODN-5 had a factor ten times greater (limit of detection 10 fmoles). Therefore, although a slight decrease in sensitivity was observed with the cyanine dye conjugated to the ODN compared to its unbound controls (Figure 24), the results clearly demonstrate that photography of biomolecules conjugated to photosensitizers, such as ODN, can be used as a very sensitive analytical tool. 10
Los colorantes fotosensibles, por ejemplo los compuestos 4 ó 5, también se pueden introducir en ácidos nucleicos vía química de Click (Figura 25). Photosensitive dyes, for example compounds 4 or 5, can also be introduced into nucleic acids via Click chemistry (Figure 25).
Conclusión conclusion
Se puede acoplar una metodología fotográfica con los ácidos nucleicos unidos a colorantes fotosensibilizados, para crear un método rápido, simple, eficaz y sensible para la detección de analitos, por ejemplo ácido nucleico. 15 A photographic methodology can be coupled with nucleic acids linked to photosensitized dyes, to create a fast, simple, efficient and sensitive method for the detection of analytes, for example nucleic acid. fifteen
Los ejemplos adecuados de grupos fotosensibilizadores son colorantes de cianina a base de quinolina (por ejemplo 3) o colorantes de indolina (por ejemplo 1 ó 2), como se muestra en la Figura 22, que ofrecen sensibilidades de al menos 10 fmoles (1), 1 fmol (2) o 0,1 fmoles (3). Suitable examples of photosensitizer groups are quinoline-based cyanine dyes (for example 3) or indoline dyes (for example 1 or 2), as shown in Figure 22, which offer sensitivities of at least 10 fmoles (1) , 1 fmol (2) or 0.1 fmoles (3).
Los colorantes a base de indolina, tales como Cy5 y Cy5.5, unidos a oligodesoxirribonucleótidos se pueden detectar a niveles de 100 fmoles y 10 fmoles, respectivamente. 20 Indoline-based dyes, such as Cy5 and Cy5.5, linked to oligodeoxyribonucleotides can be detected at levels of 100 fmoles and 10 fmoles, respectively. twenty
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