ES2642963T3 - Labeled nucleotides - Google Patents
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Nucleotidos marcados Campo de la invencionMarked nucleotides Field of the invention
Esta invencion se refiere a nucleotidos marcados. Particularmente, esta invencion describe nucleotidos que tienen un marcador removible y su uso en metodos de secuenciacion de polinucleotidos.This invention relates to labeled nucleotides. Particularly, this invention describes nucleotides that have a removable marker and their use in polynucleotide sequencing methods.
AntecedentesBackground
Los avances en el estudio de las moleculas se han conducido, en parte, por la mejora de las tecnologfas usadas para caracterizar las moleculas o sus reacciones biologicas. Particularmente, el estudio de los acidos nucleicos ADN y ARN se ha beneficiado a partir de las tecnologfas en desarrollo usadas para el analisis de secuencias y el estudio de eventos de hibridacion.Advances in the study of molecules have been driven, in part, by the improvement of the technologies used to characterize the molecules or their biological reactions. Particularly, the study of DNA and RNA nucleic acids has benefited from the developing technologies used for sequence analysis and the study of hybridization events.
Un ejemplo de las tecnologfas que han mejorado el estudio de los acidos nucleicos, es el desarrollo de matrices fabricadas de acidos nucleicos inmovilizados. Estas matrices consisten tfpicamente en una matriz de alta densidad de polinucleotidos inmovilizados sobre un material de soporte solido. Ver, por ejemplo, Fodor y otros, Trends Biotech. 12:1926, 1994, que describe las formas de ensamblar los acidos nucleicos usando una superficie de vidrio sensibilizada qufmicamente protegida por una mascara, pero expuesta en areas definidas para permitir la union de fosforamiditas de nucleotidos modificados adecuadamente. Las matrices fabricadas pueden producirse ademas mediante la tecnica de "punteo" de polinucleotidos conocidos sobre un soporte solido en posiciones predeterminadas (por ejemplo, Stimpson y otros, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:6379-6383, 1995).An example of the technologies that have improved the study of nucleic acids is the development of matrices made of immobilized nucleic acids. These matrices typically consist of a high density matrix of immobilized polynucleotides on a solid support material. See, for example, Fodor et al., Trends Biotech. 12: 1926, 1994, which describes the ways of assembling nucleic acids using a chemically sensitized glass surface protected by a mask, but exposed in defined areas to allow the binding of suitably modified nucleotide phosphoramidites. Fabricated matrices can also be produced by the technique of "dotting" known polynucleotides on a solid support in predetermined positions (eg, Stimpson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 6379-6383, 1995).
Un desarrollo adicional en la tecnologfa de matrices es la union de los polinucleotidos al material de soporte solido para formar matrices de molecula unica. Las matrices de este tipo se describen en la solicitud internacional de patente num. WO 00/06770.La ventaja de estas matrices es que las reacciones pueden monitorearse a nivel de una molecula unica y la informacion sobre un gran numero de moleculas unicas puede recopilarse a partir de una sola reaccion.A further development in matrix technology is the binding of polynucleotides to solid support material to form single molecule matrices. Matrices of this type are described in the international patent application num. WO 00 / 06770.The advantage of these matrices is that reactions can be monitored at the level of a single molecule and information about a large number of unique molecules can be collected from a single reaction.
Para que las matrices de ADN sean utiles, las secuencias de las moleculas deben determinarse. La patente de los EE. UU. num. 5,302,509 describe un metodo para secuenciar polinucleotidos inmovilizados sobre un soporte solido. El metodo es en base a la incorporacion de bases A, G, C y T bloqueadas en 3' que tienen un marcador fluorescente diferente al polinucleotido inmovilizado, en presencia del ADN polimerasa. La polimerasa incorpora una base complementaria al polinucleotido objetivo, pero se impide ademas la adicion por el grupo 3' de bloqueo. El marcaje de la base incorporada puede determinarse y el grupo de bloqueo se elimina por escision qufmica para permitir que se produzca la polimerizacion adicional.For DNA matrices to be useful, the sequences of the molecules must be determined. U.S. Patent UU. num. 5,302,509 describes a method for sequencing immobilized polynucleotides on a solid support. The method is based on the incorporation of bases A, G, C and T blocked in 3 'which have a fluorescent marker different from the immobilized polynucleotide, in the presence of DNA polymerase. The polymerase incorporates a complementary base to the target polynucleotide, but the addition by the 3 'blocking group is also prevented. The marking of the incorporated base can be determined and the blocking group is removed by chemical cleavage to allow further polymerization to occur.
Welch y otros (Chem. Eur. J. 5(3) :951-960, 1999) describe la sfntesis de nucleotidos trifosfatos modificados con un grupo de bloqueo 3'-O- que es fotolabil y fluorescente. Los nucleotidos modificados pretenden usarse en experimentos de secuenciacion de ADN. Sin embargo, estos nucleotidos demostraron ser diffciles de incorporarse a un polinucleotido existente, debido a la incapacidad de colocarse en el sitio activo de la enzima polimerasa.Welch et al. (Chem. Eur. J. 5 (3): 951-960, 1999) describes the synthesis of modified triphosphate nucleotides with a 3'-O-blocking group that is photolabile and fluorescent. The modified nucleotides are intended to be used in DNA sequencing experiments. However, these nucleotides proved difficult to incorporate into an existing polynucleotide, due to the inability to place themselves in the active site of the enzyme polymerase.
Zhu y otros (Cytometry 28:206-211, 1997) describe ademas el uso de marcadores fluorescentes unidos a un nucleotido a traves del grupo base. Los nucleotidos marcados pretenden usarse en experimentos de hibridacion in situ por fluorescencia (FlSH), donde se requiere una serie de nucleotidos marcados incorporados para producir un "codigo de barras" fluorescente.Zhu et al. (Cytometry 28: 206-211, 1997) further describes the use of fluorescent markers attached to a nucleotide through the base group. The labeled nucleotides are intended to be used in fluorescence in situ hybridization (FlSH) experiments, where a series of embedded labeled nucleotides is required to produce a fluorescent "bar code".
Los documentos WO00/15844, WO96/11937 y Prober JM et al.; Science (1987); Vol 238, no 4825 paginas 336-341 describen variantes en los terminadores de didesoxinucleotidos usados en la secuenciacion electroforetica 'Sanger'. Los nucleotidos descritos tienen ambas posiciones 2' y 3' como hidrogeno.WO00 / 15844, WO96 / 11937 and Prober JM et al .; Science (1987); Vol 238, no 4825 pages 336-341 describe variants in the dideoxynucleotide terminators used in the 'Sanger' electrophoretic sequencing. The nucleotides described have both 2 'and 3' positions as hydrogen.
El documento WO99/57321 divulga un metodo de secuenciacion en donde se cuenta el numero de nucleotidos incorporados. Con el fin de ser contado, el nucleotido debe tener una porcion 3'hidroxilo libre para permitir que se produzcan eventos de incorporacion multiples.WO99 / 57321 discloses a sequencing method in which the number of nucleotides incorporated is counted. In order to be counted, the nucleotide must have a free 3'hydroxyl portion to allow multiple incorporation events to occur.
El documento US6136543 divulga un nucleotido con un enlazador fotolabil entre la base y el marcador y un 3'-hidroxilo libre. D5 tambien divulga por separado un nucleotido con una etiqueta unida a la posicion 3' a traves de una porcion de bloqueo.US6136543 discloses a nucleotide with a photolabil linker between the base and the label and a free 3'-hydroxyl. D5 also discloses separately a nucleotide with a label attached to the 3 'position through a blocking portion.
Resumen de la invencionSummary of the invention
En la presente invencion, una molecula de nucleosido o nucleotido se enlaza a un marcador detectable a traves de un grupo enlazante escindible unido a la base, lo que hace que la molecula sea util en tecnicas que usan nucleosidos o nucleotidos marcados, por ejemplo, reacciones de secuenciacion, sfntesis de polinucleotidos, amplificacion de acidos nucleicos, ensayos de hibridacion de acidos nucleicos, estudios de polimorfismo de nucleotido unico y otras tecnicasIn the present invention, a nucleoside or nucleotide molecule is linked to a detectable label through a cleavable linker group attached to the base, which makes the molecule useful in techniques using labeled nucleosides or nucleotides, for example, reactions sequencing, polynucleotide synthesis, nucleic acid amplification, nucleic acid hybridization assays, single nucleotide polymorphism studies and other techniques
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que usan enzimas tales como polimerasas, transcriptasas inversas, transferasas terminales, u otras enzimas modificadoras del ADN. La invencion es especialmente util en tecnicas que usan dNTPs marcados, tales como traduccion de nick, marcaje de cebadores aleatorios, marcaje final (por ejemplo, con desoxinucleotidiltransferasa terminal), transcripcion inversa o amplificacion de acido nucleico. Las moleculas de la presente invencion son a diferencia de la tecnica anterior, donde el marcador esta unido a la ribosa o azucar desoxirribosa, o donde el marcador esta unido a traves de un enlazador no escindible.which use enzymes such as polymerases, reverse transcriptases, terminal transferases, or other DNA modifying enzymes. The invention is especially useful in techniques using labeled dNTPs, such as nick translation, random primer labeling, final labeling (eg, with terminal deoxynucleotidyltransferase), reverse transcription or nucleic acid amplification. The molecules of the present invention are unlike the prior art, where the label is attached to the ribose or deoxyribose sugar, or where the label is attached through a non-cleavable linker.
De acuerdo con un primer aspecto de la invencion, una molecula de nucleotido o nucleosido, o un analogo de esta, tiene una base que esta unida a un marcador detectable a traves de un enlazador escindible.According to a first aspect of the invention, a nucleotide or nucleoside molecule, or an analog thereof, has a base that is attached to a detectable label through a cleavable linker.
La invencion caracteriza una molecula de nucleotido o nucleosido, que tiene una base que esta unida a un marcador detectable a traves de un enlazador escindible. La base puede ser una purina, o una pirimidina. La base puede ser una desazapurina. La molecula puede tener una porcion de azucar ribosa o desoxirribosa. El azucar ribosa o desoxirribosa puede incluir un grupo protector unido a traves del atomo de oxfgeno 2' o 3'. El grupo protector puede eliminarse para exponer un 3'-OH. La molecula puede ser un desoxirribonucleotido trifosfato. El marcador detectable puede ser un fluoroforo. El enlazador puede contener un enlace disulfuro.The invention characterizes a nucleotide or nucleoside molecule, which has a base that is attached to a detectable label through a cleavable linker. The base can be a purine, or a pyrimidine. The base can be a desazapurina. The molecule may have a portion of ribose or deoxyribose sugar. Ribose or deoxyribose sugar may include a protective group attached through the 2 'or 3' oxygen atom. The protecting group can be removed to expose a 3'-OH. The molecule can be a deoxyribonucleotide triphosphate. The detectable marker can be a fluorophore. The linker may contain a disulfide bond.
La invencion caracteriza ademas un metodo de marcaje de una molecula de acido nucleico, donde el metodo incluye incorporar en la molecula de acido nucleico una molecula de nucleotido o nucleosido, donde la molecula de nucleotido o nucleosido tiene una base que esta unida a un marcador detectable a traves de un enlazador escindible. La etapa de incorporacion puede lograrse a traves de una transferasa terminal, una polimerasa o una transcriptasa inversa. La base puede ser una purina, o una pirimidina. La base puede ser una desazapurina. La molecula de nucleotido o nucleosido puede tener una porcion de azucar ribosa o desoxirribosa. El azucar ribosa o desoxirribosa puede incluir un grupo protector unido a traves del atomo de oxfgeno 2' o 3'. El grupo protector puede eliminarse para exponer un grupo 3'-OH. La molecula puede ser un desoxirribonucleotido trifosfato. El marcador detectable puede ser un fluoroforo. El enlazador puede contener un enlace disulfuro. El marcador detectable y/o el enlazador escindible pueden ser de un tamano suficiente para evitar la incorporacion de un segundo nucleotido o nucleosido en la molecula de acido nucleico.The invention further features a method of labeling a nucleic acid molecule, where the method includes incorporating a nucleotide or nucleoside molecule into the nucleic acid molecule, where the nucleotide or nucleoside molecule has a base that is attached to a detectable label. through a cleavable linker. The incorporation step can be achieved through a terminal transferase, a polymerase or a reverse transcriptase. The base can be a purine, or a pyrimidine. The base can be a desazapurina. The nucleotide or nucleoside molecule may have a portion of ribose or deoxyribose sugar. Ribose or deoxyribose sugar may include a protective group attached through the 2 'or 3' oxygen atom. The protecting group can be removed to expose a 3'-OH group. The molecule can be a deoxyribonucleotide triphosphate. The detectable marker can be a fluorophore. The linker may contain a disulfide bond. The detectable label and / or the cleavable linker may be of sufficient size to prevent the incorporation of a second nucleotide or nucleoside in the nucleic acid molecule.
En otro aspecto, la invencion caracteriza un metodo para determinar la secuencia de un polinucleotido objetivo de cadena simple, donde el metodo incluye el monitoreo de la incorporacion secuencial de nucleotidos complementarios, donde cada nucleotido tiene una base que esta unida a un marcador detectable a traves de un enlazador escindible, y donde la identidad de cada nucleotido incorporado se determina mediante la deteccion del marcador unido a la base, y posterior eliminacion del marcador.In another aspect, the invention characterizes a method for determining the sequence of a single stranded target polynucleotide, where the method includes monitoring the sequential incorporation of complementary nucleotides, where each nucleotide has a base that is attached to a detectable marker through of a cleavable linker, and where the identity of each incorporated nucleotide is determined by detecting the marker attached to the base, and subsequent removal of the marker.
La invencion ademas caracteriza un metodo para determinar la secuencia de un polinucleotido objetivo de cadena simple, donde el metodo incluye:(a) proporcionar nucleotidos, donde los nucleotidos tienen una base que esta unida a un marcador detectable a traves de un enlazador escindible, y donde el marcador detectable unido a cada tipo de nucleotido puede distinguirse por la deteccion del marcador detectable usado para otros tipos de nucleotidos; (b) incorporar un nucleotido en el complemento del polinucleotido objetivo de cadena simple; (c) detectar el marcador del nucleotido de (b), de ese modo determinar el tipo de nucleotido incorporado; (d) eliminar el marcador del nucleotido de (b); y (e) repetir opcionalmente las etapas (b) - (d) una o mas veces, y de ese modo determinar la secuencia del polinucleotido objetivo de cadena simple.The invention further characterizes a method for determining the sequence of a single stranded target polynucleotide, where the method includes: (a) providing nucleotides, where the nucleotides have a base that is attached to a detectable label through a cleavable linker, and where the detectable marker bound to each type of nucleotide can be distinguished by the detection of the detectable marker used for other types of nucleotides; (b) incorporate a nucleotide into the complement of the single stranded target polynucleotide; (c) detect the nucleotide marker of (b), thereby determining the type of nucleotide incorporated; (d) remove the nucleotide marker from (b); and (e) optionally repeat steps (b) - (d) one or more times, and thereby determine the sequence of the single stranded target polynucleotide.
En los metodos descritos en la presente descripcion, cada uno de los nucleotidos puede ponerse en contacto con el objetivo secuencialmente, con la eliminacion de los nucleotidos no incorporados antes de la adicion del siguiente nucleotido, donde la deteccion y eliminacion del marcador y del grupo de bloqueo se lleva a cabo despues de la adicion de cada nucleotido o despues de la adicion de los cuatro nucleotidos.In the methods described in the present description, each of the nucleotides can be contacted sequentially with the objective, with the elimination of the nucleotides not incorporated before the addition of the next nucleotide, where the detection and elimination of the marker and the group of Blocking is carried out after the addition of each nucleotide or after the addition of the four nucleotides.
En los metodos, todos los nucleotidos pueden ponerse en contacto con el objetivo simultaneamente, es decir, una composicion que comprende todos los nucleotidos diferentes que se ponen en contacto con el objetivo, y los nucleotidos no incorporados se eliminan antes de la deteccion y posterior a la eliminacion del marcador.In the methods, all nucleotides can contact the target simultaneously, that is, a composition comprising all the different nucleotides that contact the target, and unincorporated nucleotides are removed before detection and after detection. Marker removal.
Los metodos pueden comprender una primera etapa y una segunda etapa, donde en la primera etapa, una primera composicion que comprende dos de los cuatro tipos de nucleotidos se pone en contacto con el objetivo, y los nucleotidos no incorporados se eliminan antes de la deteccion y posterior a la eliminacion del marcador, y donde en la segunda etapa, una segunda composicion que comprende los dos nucleotidos no incluidos en la primera composicion se ponen en contacto con el objetivo, y los nucleotidos no incorporados se eliminan antes de la deteccion y posterior a la eliminacion del marcador, y donde la primera etapa y la segunda etapa pueden repetirse opcionalmente una o mas veces.The methods may comprise a first stage and a second stage, where in the first stage, a first composition comprising two of the four types of nucleotides is contacted with the target, and unincorporated nucleotides are removed prior to detection and after removal of the marker, and where in the second stage, a second composition comprising the two nucleotides not included in the first composition is contacted with the target, and the unincorporated nucleotides are removed before detection and after the elimination of the marker, and where the first stage and the second stage can optionally be repeated one or more times.
Los metodos descritos en la presente descripcion pueden comprender ademas una primera etapa y una segunda etapa, donde en la primera etapa, una composicion que comprende uno de los cuatro nucleotidos se pone en contacto con el objetivo, y los nucleotidos no incorporados se eliminan antes de la deteccion y posterior a la eliminacion del marcador, y donde en la segunda etapa, una segunda composicion que comprende los tres nucleotidos no incluidos en la primera composicion se ponen en contacto con el objetivo, y los nucleotidos no incorporados se eliminan antes de la deteccion yThe methods described in the present description may further comprise a first stage and a second stage, where in the first stage, a composition comprising one of the four nucleotides is contacted with the target, and the unincorporated nucleotides are removed before the detection and subsequent to the removal of the marker, and where in the second stage, a second composition comprising the three nucleotides not included in the first composition is contacted with the target, and the unincorporated nucleotides are removed before detection Y
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posterior a la eliminacion del marcador, y donde la primera etapa y la segunda etapa pueden repetirse opcionalmente una o mas veces.after the removal of the marker, and where the first stage and the second stage can optionally be repeated one or more times.
Los metodos descritos en la presente descripcion pueden comprender ademas una primera etapa y una segunda etapa, donde en la primera etapa, una primera composicion que comprende tres de los cuatro nucleotidos se pone en contacto con el objetivo, y los nucleotidos no incorporados se eliminan antes de la deteccion y posterior a la eliminacion del marcador, y donde en la segunda etapa, una composicion que comprende el nucleotido no incluido en la primera composicion se ponen en contacto con el objetivo, y los nucleotidos no incorporados se eliminan antes de la deteccion y posterior a la eliminacion del marcador, y donde la primera etapa y la segunda etapa pueden repetirse opcionalmente una o mas veces.The methods described in the present description may further comprise a first stage and a second stage, where in the first stage, a first composition comprising three of the four nucleotides is contacted with the target, and the unincorporated nucleotides are removed before of the detection and subsequent to the removal of the marker, and where in the second stage, a composition comprising the nucleotide not included in the first composition is contacted with the target, and the unincorporated nucleotides are removed before detection and after the removal of the marker, and where the first stage and the second stage can optionally be repeated one or more times.
En un aspecto adicional, la invencion caracteriza un estuche, donde el estuche incluye: (a) los nucleotidos individuales, donde cada nucleotido tiene una base que esta unida a un marcador detectable a traves de un enlazador escindible, y donde el marcador detectable unido a cada nucleotido puede distinguirse con la deteccion del marcador detectable usado para los otros tres nucleotidos, y (b) materiales de envase para estos. El estuche puede incluir ademas una enzima y los amortiguadores apropiados para la accion de la enzima.In a further aspect, the invention characterizes a case, where the case includes: (a) individual nucleotides, where each nucleotide has a base that is attached to a detectable label through a cleavable linker, and where the detectable label attached to each nucleotide can be distinguished with the detection of the detectable marker used for the other three nucleotides, and (b) packaging materials for these. The kit may also include an enzyme and appropriate buffers for the action of the enzyme.
Los nucleotidos/nucleosidos son adecuados para usar en muchas metodologfas diferentes basadas en el ADN, que incluyen la sfntesis de ADN y los protocolos de secuenciacion de ADN.Nucleotides / nucleosides are suitable for use in many different DNA-based methodologies, which include DNA synthesis and DNA sequencing protocols.
De acuerdo con otro aspecto de la invencion, un metodo para determinar la secuencia de un polinucleotido objetivo comprende monitorear la incorporacion secuencial de nucleotidos complementarios, en donde los nucleotidos comprenden un marcador detectable unido a la porcion de la base del nucleotido a traves de un enlazador escindible, detectar la incorporacion mediante el monitoreo del marcador y retirar el marcador para permitir que se produzca la incorporacion del nucleotido adicional.According to another aspect of the invention, a method for determining the sequence of an objective polynucleotide comprises monitoring the sequential incorporation of complementary nucleotides, wherein the nucleotides comprise a detectable label attached to the nucleotide base portion through a linker. cleavable, detect incorporation by monitoring the marker and remove the marker to allow the incorporation of the additional nucleotide.
Descripcion de las figurasDescription of the figures
La Figura 1 muestra la estructura de un nucleotido ejemplar util en la invencion. Para cada estructura, X puede ser H, fosfato, difosfato o trifosfato. Ri y R2 pueden ser iguales o diferentes, y pueden seleccionarse de H, OH, o cualquier grupo que puede transformarse en un OH.Figure 1 shows the structure of an exemplary nucleotide useful in the invention. For each structure, X can be H, phosphate, diphosphate or triphosphate. Ri and R2 can be the same or different, and can be selected from H, OH, or any group that can be transformed into an OH.
La Figura 2 muestra estructuras de enlazadores utiles en la invencion, que incluyen (1) enlazadores de disulfuro ademas de una definicion general de los enlazadores que pueden usarse.Figure 2 shows linker structures useful in the invention, including (1) disulfide linkers in addition to a general definition of linkers that can be used.
La Figura 3 muestra algunas moleculas funcionales utiles en la invencion, que incluyen algunos enlazadores escindibles. En estas estructuras, R1 y R2 pueden ser iguales o diferentes, y pueden ser H, OH, o cualquier grupo que puede transformarse en un grupo OH, incluyendo un grupo carbonilo. R3 representa uno o mas sustituyentes independientemente seleccionados de grupos alquilo, alcoxilo, amino o halogeno.Figure 3 shows some functional molecules useful in the invention, including some cleavable linkers. In these structures, R1 and R2 can be the same or different, and can be H, OH, or any group that can be transformed into an OH group, including a carbonyl group. R3 represents one or more substituents independently selected from alkyl, alkoxy, amino or halogen groups.
La Figura 4 muestra un gel desnaturalizante que muestra la incorporacion del trifosfato del Ejemplo 1 usando polimerasa Klenow.Figure 4 shows a denaturing gel showing the incorporation of the triphosphate of Example 1 using Klenow polymerase.
Descripcion detallada de la invencionDetailed description of the invention
La presente invencion se refiere a nucleotidos y nucleosidos que se modifican mediante la union de un marcador a traves de un enlazador escindible, lo que hace que la molecula sea util en tecnicas donde la molecula marcada interactua con una enzima, tales como reacciones de secuenciacion, sfntesis de polinucleotidos, amplificacion de acidos nucleicos, ensayos de hibridacion de acidos nucleicos, estudios de polimorfismo de nucleotido unico, tecnicas que usan enzimas tales como polimerasa, transcriptasa inversa, transferasa terminal, tecnicas que usan dNTPs marcados (por ejemplo, traduccion de nick, marcaje de cebadores aleatorios, marcaje final (por ejemplo, con desoxinucleotidiltransferasa terminal), transcripcion inversa o amplificacion de acido nucleico).The present invention relates to nucleotides and nucleosides that are modified by binding a label through a cleavable linker, which makes the molecule useful in techniques where the labeled molecule interacts with an enzyme, such as sequencing reactions, polynucleotide synthesis, nucleic acid amplification, nucleic acid hybridization assays, single nucleotide polymorphism studies, techniques that use enzymes such as polymerase, reverse transcriptase, terminal transferase, techniques that use labeled dNTPs (eg, nick translation, random primer labeling, final labeling (eg, with terminal deoxynucleotidyltransferase), reverse transcription or nucleic acid amplification).
Como se conoce en la tecnica, un "nucleotido" consiste en una base nitrogenada, un azucar, y uno o mas grupos fosfato. En el ARN, el azucar es una ribosa, y en el ADN una desoxirribosa, es decir, un azucar que carece de un grupo hidroxilo que esta presente en la ribosa. La base nitrogenada es un derivado de purina o pirimidina. Las purinas son adenosina (A) y guanidina (G), y las pirimidinas son citidina (C) y timidina (T) (o en el contexto del ARN, uracilo (U)). El atomo C-1 de la desoxirribosa esta unido al N-1 de una pirimidina o al N-9 de una purina. Un nucleotido es ademas un ester de fosfato de un nucleosido, donde la esterificacion se produce en el grupo hidroxilo unido al C-5 del azucar. Los nucleotidos son usualmente mono, di o trifosfatos.As is known in the art, a "nucleotide" consists of a nitrogen base, a sugar, and one or more phosphate groups. In RNA, sugar is a ribose, and in DNA a deoxyribose, that is, a sugar that lacks a hydroxyl group that is present in ribose. The nitrogen base is a derivative of purine or pyrimidine. The purines are adenosine (A) and guanidine (G), and the pyrimidines are citidine (C) and thymidine (T) (or in the context of RNA, uracil (U)). The C-1 atom of deoxyribose is bound to the N-1 of a pyrimidine or to the N-9 of a purine. A nucleotide is also a phosphate ester of a nucleoside, where esterification occurs in the hydroxyl group attached to the C-5 of the sugar. Nucleotides are usually mono, di or triphosphates.
Un "nucleosido" es estructuralmente similar a un nucleotido, pero carece de las porciones fosfato. Un ejemplo de un analogo de nucleosido serfa uno en donde se une el marcador a la base y no hay ningun grupo fosfato unido a la molecula de azucar.A "nucleoside" is structurally similar to a nucleotide, but lacks the phosphate portions. An example of a nucleoside analog would be one where the label is attached to the base and there is no phosphate group attached to the sugar molecule.
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Aunque la base se menciona normalmente como una purina o pirimidina, el experto apreciara que los derivados y analogos estan disponibles los cuales no alteran la capacidad de experimentar el apareamiento de bases de nucleotido o nucleosido de Watson-Crick. "Derivado" o "analogo" significa un compuesto o molecula cuya estructura central es la misma que, o se parece mucho a la de un compuesto parental, pero que tiene una modificacion qufmica o ffsica, como un grupo lateral diferente o adicional, lo que permite que el derivado de nucleotido o nucleosido se una a otra molecula. Por ejemplo, la base puede ser una desazapurina. Los derivados deben ser capaces de experimentar apareamiento de Watson-Crick. "Derivado" y "analogo" significan ademas un derivado sintetico de nucleotido o nucleosido que tiene porciones de base modificadas y/o porciones de azucar modificadas. Tales derivados y analogos se discuten en, por ejemplo, Scheit, Nucleotide Analogs (John Wiley & Son, 1980) y Uhlman y otros, Chemical Reviews 90:543-584, 1990. Los analogos de nucleotidos pueden comprender ademas enlaces fosfodiester modificados, que incluyen enlaces fosforotioato, fosforoditioato, alquilfosfonato, fosforanilidato y fosforamidato. Los analogos deben ser capaces de experimentar el apareamiento de bases de Watson-Crick. "Derivado" y "analogo", como se usa en la presente descripcion, pueden usarse indistintamente, y son abarcados por los terminos "nucleotido" y "nucleosido" como se definen en la presente descripcion.Although the base is usually mentioned as a purine or pyrimidine, the expert will appreciate that derivatives and analogs are available which do not alter the ability to experience the pairing of Watson-Crick nucleotide or nucleoside bases. "Derivative" or "analog" means a compound or molecule whose central structure is the same as, or closely resembles that of a parental compound, but which has a chemical or physical modification, such as a different or additional side group, which It allows the nucleotide derivative or nucleoside to bind to another molecule. For example, the base can be a desazapurina. Derivatives must be able to experience Watson-Crick mating. "Derivative" and "analogous" also mean a synthetic derivative of nucleotide or nucleoside having modified base portions and / or modified sugar portions. Such derivatives and analogs are discussed in, for example, Scheit, Nucleotide Analogs (John Wiley & Son, 1980) and Uhlman et al., Chemical Reviews 90: 543-584, 1990. Nucleotide analogs may further comprise modified phosphodiester bonds, which include phosphorothioate, phosphorodithioate, alkyl phosphonate, phosphoranilidate and phosphoramidate linkages. Analogs must be able to experience Watson-Crick base pairing. "Derivative" and "analog", as used herein, may be used interchangeably, and are encompassed by the terms "nucleotide" and "nucleoside" as defined in the present description.
La presente invencion puede hacer uso de los marcadores detectables convencionales. La deteccion puede llevarse a cabo por cualquier metodo adecuado, que incluyen espectroscopfa de fluorescencia o mediante otros medios opticos. El marcador preferido es un fluoroforo, el cual, despues de la absorcion de energfa, emite radiacion a una longitud de onda definida. Se conocen muchos marcadores fluorescentes adecuados. Por ejemplo, Welch y otros (Chem. Eur. J. 5(3):951-960, 1999) describe porciones fluorescentes dansil funcionalizadas que pueden usarse en la presente invencion. Zhu y otros (Cytometry 28:206-211, 1997) describe el uso de los marcadores fluorescentes Cy3 y Cy5, los cuales pueden usarse ademas en la presente invencion. Marcadores adecuados para usar se describen ademas en Prober y otros (Science 238:336-341,1987); Connell y otros (BioTechniques 5(4):342-384, 1987), Ansorge y otros (Nucl. Acids Res. 15(11):4593-4602, 1987) y Smith y otros (Nature 321:674, 1986). Otros marcadores fluorescentes disponibles comercialmente incluyen, pero no se limitan a, fluorescefna, rodamina (que incluye TMR, texas red y Rox), alexa, bodipy, acridina, cumarina, pireno, benzantraceno y las cianinas.The present invention can make use of conventional detectable markers. Detection can be carried out by any suitable method, including fluorescence spectroscopy or by other optical means. The preferred marker is a fluorophore, which, after energy absorption, emits radiation at a defined wavelength. Many suitable fluorescent markers are known. For example, Welch et al. (Chem. Eur. J. 5 (3): 951-960, 1999) describes functionalized dansyl fluorescent portions that can be used in the present invention. Zhu et al. (Cytometry 28: 206-211, 1997) describe the use of the fluorescent markers Cy3 and Cy5, which can also be used in the present invention. Suitable markers for use are also described in Prober et al. (Science 238: 336-341,1987); Connell et al. (BioTechniques 5 (4): 342-384, 1987), Ansorge et al. (Nucl. Acids Res. 15 (11): 4593-4602, 1987) and Smith et al. (Nature 321: 674, 1986). Other commercially available fluorescent markers include, but are not limited to, fluorescefna, rhodamine (which includes TMR, texas red and Rox), alexa, bodipy, acridine, coumarin, pyrene, benzantracene and cyanines.
Los marcadores multiples pueden usarse ademas en la invencion. Por ejemplo, casetes FRET bifluoroforo (Tet. Letts.46:8867-8871, 2000) son bien conocidos en la tecnica y pueden usarse en la presente invencion. Los sistemas dendrimericos multi fluor (J. Amer. Chem. Soc.123:8101-8108, 2001) pueden usarse tambien.Multiple markers can also be used in the invention. For example, bifluoroforo FRET cassettes (Tet. Letts. 46: 8867-8871, 2000) are well known in the art and can be used in the present invention. Multi fluor dendrimeric systems (J. Amer. Chem. Soc.123: 8101-8108, 2001) can also be used.
Aunque se prefieren los marcadores fluorescentes, otras formas de marcadores detectables resultaran utiles para aquellos con experiencia en la tecnica. Por ejemplo, las micropartfculas, que incluyen puntos cuanticos (Empodocles, y otros, Nature 399:126-130, 1999), nanopartfculas de oro (Reichert y otros, Anal. Chem.72:6025-6029, 2000), microperlas (Lacoste y otros, Proc. Natl. Acad. Sci USA 97 (17):9461-9466, 2000), y marcadores detectables por espectrometrfa de masas, pueden usarse.Although fluorescent markers are preferred, other forms of detectable markers will be useful for those skilled in the art. For example, microparticles, which include quantum dots (Empodocles, and others, Nature 399: 126-130, 1999), gold nanoparticles (Reichert et al., Anal. Chem. 72: 6025-6029, 2000), microbeads (Lacoste and others, Proc. Natl. Acad. Sci USA 97 (17): 9461-9466, 2000), and markers detectable by mass spectrometry, can be used.
Los marcadores de componentes multiples pueden usarse ademas en la invencion. Un marcador de componentes multiples es uno que es dependiente de la interaccion con un compuesto adicional para la deteccion. El marcador de componentes multiples mas comun que se usa en biologfa es el sistema biotina estreptavidina. La biotina se usa como el marcador unido a la base del nucleotido. La estreptavidina se anade despues por separado para permitir que se produzca la deteccion. Otros sistemas de componentes multiples estan disponibles. Por ejemplo, el dinitrofenol tiene un anticuerpo fluorescente disponible comercialmente que puede usarse para la deteccion.Multiple component markers can also be used in the invention. A multi-component marker is one that is dependent on the interaction with an additional compound for detection. The most common multi-component marker used in biology is the streptavidin biotin system. Biotin is used as the marker attached to the nucleotide base. Streptavidin is then added separately to allow detection to occur. Other multiple component systems are available. For example, dinitrophenol has a commercially available fluorescent antibody that can be used for detection.
El marcador (o el marcador y la construccion del enlazador) puede ser de un tamano o estructura suficiente para actuar como un bloque para la incorporacion de otro nucleotido sobre el nucleotido de la invencion. Esto permite que se lleve a cabo la polimerizacion controlada. El bloque puede deberse al impedimento esterico, o puede deberse a una combinacion de tamano, carga y estructura.The marker (or the marker and the construction of the linker) may be of sufficient size or structure to act as a block for the incorporation of another nucleotide on the nucleotide of the invention. This allows controlled polymerization to take place. The block may be due to steric hindrance, or it may be due to a combination of size, load and structure.
La invencion sera descrita adicionalmente con referencia a los nucleotidos. Sin embargo, a menos que se indique lo contrario, se pretende que la referencia a los nucleotidos se aplique ademas a los nucleosidos. La invencion se describira adicionalmente con referencia al ADN, aunque la descripcion sera aplicable ademas al ARN, PNA y otros acidos nucleicos, a menos que se indique lo contrario.The invention will be further described with reference to nucleotides. However, unless otherwise indicated, it is intended that the reference to nucleotides be applied in addition to nucleosides. The invention will be further described with reference to DNA, although the description will also be applicable to RNA, PNA and other nucleic acids, unless otherwise indicated.
Los nucleotidos modificados de la invencion usan un enlazador escindible para unir el marcador al nucleotido. El uso de un enlazador escindible asegura que el marcador puede, si se requiere, retirarse despues de la deteccion, evitando cualquier senal de interferencia con cualquier nucleotido marcado incorporado posteriormente.Modified nucleotides of the invention use a cleavable linker to bind the label to the nucleotide. The use of a cleavable linker ensures that the label can, if required, be removed after detection, avoiding any interference signal with any labeled nucleotide subsequently incorporated.
Los enlazadores escindibles se conocen en la tecnica, y puede aplicarse la qufmica convencional para unir un enlazador a una base de nucleotido y un marcador. El enlazador puede escindirse por la exposicion a radicales, metales, agentes reductores o de oxidacion. Los enlazadores adecuados pueden adaptarse de los grupos de bloqueo qufmicos estandar, como se describe en Greene & Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley & Sons. Los enlazadores de escision adicionales adecuados que se usan en la sfntesis de fase solida se describen en Guillier y otros (Chem. Rev. 100:2092-2157, 2000).The cleavable linkers are known in the art, and conventional chemistry can be applied to bind a linker to a nucleotide base and a label. The linker can be cleaved by exposure to radicals, metals, reducing agents or oxidation agents. Suitable linkers can be adapted from standard chemical blocking groups, as described in Greene & Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley & Sons. Suitable additional cleavage linkers that are used in solid phase synthesis are described in Guillier et al. (Chem. Rev. 100: 2092-2157, 2000).
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El uso del termino "enlazador escindible" no pretende implicar que se requiere el enlazador completo para eliminarse de la base del nucleotido. El sitio de escision puede situarse en una posicion en el enlazador que asegura que parte del enlazador permanece unido a la base del nucleotido despues de la escision.The use of the term "cleavable linker" is not intended to imply that the complete linker is required to be removed from the nucleotide base. The cleavage site can be placed in a position in the linker that ensures that part of the linker remains attached to the nucleotide base after cleavage.
El enlazador puede unirse en cualquier posicion en la base del nucleotido siempre y cuando el apareamiento de base de Watson-Crick aun pueda llevarse a cabo. En el contexto de las bases purinas, se prefiere que el enlazador se una a traves de la posicion 7 de la purina o el analogo desazapurina preferido, a traves de una purina modificada en 8, a traves de una adenosina modificada en N-6 o una guanina modificada en N-2. Para las pirimidinas, la union es preferentemente a traves de la posicion 5 en la citosina, timidina o el uracilo y la posicion N-4 en la citosina. Las estructuras de nucleotidos adecuados se muestran en la Figura 1. Para cada estructura en la Figura 1, X puede ser H, fosfato, difosfato o trifosfato. R1 y R2 pueden ser iguales o diferentes, y pueden seleccionarse de H, OH, o cualquier grupo que puede transformarse en un OH, que incluye, pero no se limita al, carbonilo.The linker can be attached at any position at the nucleotide base as long as the Watson-Crick base pairing can still be performed. In the context of the purine bases, it is preferred that the linker is attached through the purine position 7 or the preferred desazapurine analog, through an 8-modified purine, through an N-6 modified adenosine or a modified guanine in N-2. For pyrimidines, the binding is preferably through position 5 in the cytosine, thymidine or uracil and position N-4 in the cytosine. Suitable nucleotide structures are shown in Figure 1. For each structure in Figure 1, X may be H, phosphate, diphosphate or triphosphate. R1 and R2 may be the same or different, and may be selected from H, OH, or any group that can be transformed into an OH, which includes, but is not limited to, carbonyl.
Los enlazadores adecuados se muestran generalmente en la Figura 2 e incluyen, pero no se limitan a, enlazadores disulfuro (1), escision bajo condiciones reductoras, condiciones oxidativas, escision a traves del uso de enlazadores de captura de seguridad y la escision por mecanismos de eliminacion.Suitable linkers are generally shown in Figure 2 and include, but are not limited to, disulfide linkers (1), cleavage under reducing conditions, oxidative conditions, cleavage through the use of safety capture linkers and cleavage by mechanisms of elimination.
D. Escision bajo condiciones reductorasD. Excision under reducing conditions
Existen muchos enlazadores conocidos que son susceptibles a la escision reductora. La hidrogenacion catalftica usando los catalizadores basados en paladio se han usado para escindir el bencilo y los grupos benciloxicarbonilo. La reduccion de enlaces disulfuro se conoce ademas en la tecnica.There are many known linkers that are susceptible to reductive cleavage. Catalytic hydrogenation using palladium-based catalysts have been used to cleave benzyl and benzyloxycarbonyl groups. The reduction of disulfide bonds is also known in the art.
E. Escision bajo condiciones oxidativasE. Excision under oxidative conditions
Los enfoques basados en la oxidacion son bien conocidos en la tecnica. Estos incluyen la oxidacion de grupos p- alcoxibencilo y la oxidacion de los enlazadores de azufre y selenio. El uso de yodo acuoso para escindir disulfuros y otros enlazadores basados en selenio o azufre estan tambien dentro del alcance de la invencion.Oxidation-based approaches are well known in the art. These include the oxidation of p-alkoxybenzyl groups and the oxidation of the sulfur and selenium linkers. The use of aqueous iodine to cleave disulfides and other linkers based on selenium or sulfur are also within the scope of the invention.
F. Enlazadores de captura de seguridadF. Safety capture linkers
Los enlazadores de captura de seguridad son aquellos que se escinden en dos etapas. En un sistema preferido, la primera etapa es la generacion de un centro nucleofflico reactivo, a continuacion de una segunda etapa que implica una ciclacion intramolecular que resulta en la escision. Por ejemplo, los enlaces ester levulfnico pueden tratarse con hidracina o fotoqufmica para liberar una amina activa, que puede ciclarse despues para escindir un ester en otra parte de la molecula (Burgess y otros, J. Org. Chem. 62:5165-5168, 1997).Security capture linkers are those that are cleaved in two stages. In a preferred system, the first stage is the generation of a reactive nucleophilic center, following a second stage that involves an intramolecular cyclization resulting in excision. For example, the levulfnic ester bonds can be treated with hydrazine or photochemistry to release an active amine, which can then be cycled to cleave an ester in another part of the molecule (Burgess et al., J. Org. Chem. 62: 5165-5168, 1997).
G. Escision por mecanismos de eliminacionG. Excision by elimination mechanisms
Las reacciones de eliminacion pueden usarse tambien. Por ejemplo, puede usarse la eliminacion catalizada por bases de grupos tales como Fmoc y cianoetilo, y la eliminacion reductora catalizada por paladio de los sistemas alflicos.Elimination reactions can also be used. For example, base catalyzed elimination of groups such as Fmoc and cyanoethyl, and palladium catalyzed reductive elimination of allylic systems can be used.
Asf como el sitio de escision, el enlazador puede comprender una unidad espaciadora. El espaciador separa la base del nucleotido del sitio de escision o el marcador. La longitud del enlazador no es importante siempre que el marcador se mantenga a una distancia suficiente del nucleotido para no interferir con ninguna interaccion entre el nucleotido y una enzima.As well as the cleavage site, the linker may comprise a spacer unit. The spacer separates the nucleotide base from the cleavage site or marker. The length of the linker is not important as long as the marker is kept at a sufficient distance from the nucleotide so as not to interfere with any interaction between the nucleotide and an enzyme.
Los nucleotidos modificados pueden comprender ademas grupos adicionales o modificaciones en el grupo azucar. Por ejemplo, se puede preparar un derivado de didesoxirribosa, que carece de dos oxfgenos en la estructura de anillo de ribosa (en las posiciones 2' y 3'), y puede usarse como un bloque para la incorporacion adicional de nucleotidos en una cadena de oligonucleotido en crecimiento. El grupo protector esta destinado a prevenir la incorporacion de nucleotidos en una cadena de polinucleotidos naciente, y puede eliminarse bajo condiciones definidas para permitir que se produzca la polimerizacion. A diferencia de la tecnica anterior, no hay un marcador detectable unido en la posicion 3' de la ribosa. Esto asegura que el impedimento esterico con la enzima polimerasa se reduzca, aunque permite aun el control de la incorporacion usando el grupo protector.The modified nucleotides may further comprise additional groups or modifications in the sugar group. For example, a dideoxyribose derivative, which lacks two oxygen in the ribose ring structure (in positions 2 'and 3'), can be prepared, and can be used as a block for further incorporation of nucleotides into a chain of growing oligonucleotide. The protecting group is intended to prevent the incorporation of nucleotides into a nascent polynucleotide chain, and can be removed under defined conditions to allow polymerization to occur. Unlike the prior art, there is no detectable marker attached at the 3 'position of the ribose. This ensures that the steric hindrance with the polymerase enzyme is reduced, although it still allows the control of incorporation using the protective group.
El experto apreciara como unir un grupo protector adecuado al anillo de ribosa para bloquear las interacciones con el 3'- OH. El grupo protector puede unirse directamente en la posicion 3', o puede unirse en la posicion 2' (el grupo protector es de tamano o carga suficientes para bloquear las interacciones en la posicion 3'). Como alternativa, el grupo protector puede unirse en ambas posiciones 3' y 2', y puede escindirse para exponer el grupo 3'OH.The expert will appreciate how to bind a suitable protecting group to the ribose ring to block interactions with 3'-OH. The protective group can be joined directly in the 3 'position, or it can be joined in the 2' position (the protective group is of sufficient size or load to block the interactions in the 3 'position). Alternatively, the protecting group can be joined in both 3 'and 2' positions, and can be cleaved to expose the 3'OH group.
Los grupos protectores adecuados resultaran evidentes para el experto, y pueden formarse de cualquier grupo protector adecuado descrito en Green y Wuts, supra. El grupo protector debe eliminarse (o modificarse) para producir un grupo 3' OH. El proceso que se usa para obtener el grupo 3' OH puede ser cualquier reaccion qufmica o enzimatica adecuada.Suitable protecting groups will be apparent to the expert, and can be formed from any suitable protective group described in Green and Wuts, supra. The protecting group must be removed (or modified) to produce a 3 'OH group. The process used to obtain the 3'OH group can be any suitable chemical or enzymatic reaction.
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El enlazador labil puede consistir en funcionalidad escindible bajo condiciones identicas para el bloqueo. Esto hara mas eficiente el proceso de desproteccion ya que solo se necesitara un solo tratamiento para escindir tanto el marcador como el bloque. De este modo, el enlazador puede contener grupos funcionales como se describio en la Figura 3, los que podrfan escindirse con la funcionalidad hidroxilo ya sea en el nucleosido residual o en el marcador eliminado. El enlazador puede consistir ademas en una funcionalidad qufmica completamente diferente que resulta ser labil a las condiciones que se usan para escindir el bloque.The labile linker may consist of cleavable functionality under identical conditions for blocking. This will make the check-out process more efficient since only one treatment will be needed to cleave both the marker and the block. Thus, the linker may contain functional groups as described in Figure 3, which could be cleaved with hydroxyl functionality either in the residual nucleoside or in the deleted label. The linker may also consist of a completely different chemical functionality that turns out to be labile to the conditions used to cleave the block.
El termino "alquilo" cubre los grupos alquilo de ambas, la cadena recta y la cadena ramificada. A menos que el contexto indique lo contrario, el termino "alquilo" se refiere a grupos que tienen de 1 a 8 atomos de carbono, y tfpicamente de 1 a 6 atomos de carbono, por ejemplo de 1 a 4 atomos de carbono. Los ejemplos de grupos alquilo incluyen metilo, etilo, propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, terc-butilo, n-pentilo, 2-pentilo, 3-pentilo, 2-metil butilo, 3-metil butilo, y n-hexilo y sus isomeros.The term "alkyl" covers the alkyl groups of both the straight chain and the branched chain. Unless the context indicates otherwise, the term "alkyl" refers to groups having 1 to 8 carbon atoms, and typically 1 to 6 carbon atoms, for example 1 to 4 carbon atoms. Examples of alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, n-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2-methyl butyl, 3-methyl butyl, and n-hexyl and its isomers.
Los ejemplos de grupos cicloalquilo son aquellos que tienen de 3 a 10 atomos del anillo, los ejemplos particulares incluyen aquellos derivados del ciclopropano, ciclobutano, ciclopentano, ciclohexano y cicloheptano, bicicloheptano y decalina.Examples of cycloalkyl groups are those that have 3 to 10 ring atoms, particular examples include those derived from cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane and cycloheptane, bicycloheptane and decalin.
Los ejemplos de grupos alquenilo incluyen, pero no se limitan a, etenil (vinil), 1-propenilo, 2-propenilo (alilo), isopropenilo, butenilo, buta-1,4-dienilo, pentenilo, y hexenilo.Examples of alkenyl groups include, but are not limited to, ethenyl (vinyl), 1-propenyl, 2-propenyl (allyl), isopropenyl, butenyl, buta-1,4-dienyl, pentenyl, and hexenyl.
Los ejemplos de grupos cicloalquenilo incluyen, pero no se limitan a, ciclopropenilo, ciclobutenilo, ciclopentenilo, ciclopentadienilo y ciclohexenilo.Examples of cycloalkenyl groups include, but are not limited to, cyclopropenyl, cyclobutenyl, cyclopentenyl, cyclopentadienyl and cyclohexenyl.
El termino alcoxi se refiere a un alcoxi de C1-6 a menos que se indique lo contrario:-OR, en donde R es un grupo alquilo de C1-6.Los ejemplos de grupos alcoxi de C1-6 incluyen, pero no se limitan a, -OMe (metoxi), -OEt (etoxi), -O(nPr) (n- propoxi), -O(iPr) (isopropoxi), -O(nBu) (n-butoxi), -O(sBu) (sec-butoxi), -O(iBu) (isobutoxi), y -O(tBu) (terc-butoxi).The term "alkoxy" refers to a C1-6 alkoxy unless otherwise indicated: -OR, where R is a C1-6 alkyl group. Examples of C1-6 alkoxy groups include, but are not limited to. a, -OMe (methoxy), -OEt (ethoxy), -O (nPr) (n-propoxy), -O (iPr) (isopropoxy), -O (nBu) (n-butoxy), -O (sBu) (sec-butoxy), -O (iBu) (isobutoxy), and -O (tBu) (tert-butoxy).
El termino amino se refiere a grupos del tipo NR1R2, en donde R1 y R2 se seleccionan independientemente de hidrogeno, un grupo alquilo de C1-6 (referido ademas como alquilamino de C1-6 o di alquilamino de C1-6).The term "amino" refers to groups of the NR1R2 type, wherein R1 and R2 are independently selected from hydrogen, a C1-6 alkyl group (also referred to as C1-6 alkylamino or C1-6 alkylamino).
El termino "halogeno" como se usa en la presente descripcion incluye el fluor, cloro, bromo y yodo.The term "halogen" as used herein includes fluorine, chlorine, bromine and iodine.
Las moleculas de nucleotidos de la presente invencion son adecuadas para usar en muchos metodos diferentes donde se requiere la deteccion de nucleotidos.The nucleotide molecules of the present invention are suitable for use in many different methods where nucleotide detection is required.
Los metodos de secuenciacion de ADN, tales como los descritos en la patente de Estados Unidos num.5,302,509 pueden llevarse a cabo usando los nucleotidos.DNA sequencing methods, such as those described in US Patent No. 5,302,509 can be carried out using nucleotides.
Un metodo para determinar la secuencia de un polinucleotido objetivo puede llevarse a cabo al contactar el polinucleotido objetivo por separado con los diferentes nucleotidos para formar el complemento al aquel del polinucleotido objetivo y detectar la incorporacion de los nucleotidos. Tal metodo usa la polimerizacion, en la cual una enzima polimerasa extiende la cadena complementaria incorporando el nucleotido correcto complementario al del objetivo. La reaccion de polimerizacion requiere ademas un cebador especffico para iniciar la polimerizacion.A method for determining the sequence of a target polynucleotide can be carried out by contacting the target polynucleotide separately with the different nucleotides to form the complement to that of the target polynucleotide and detect the incorporation of the nucleotides. Such a method uses polymerization, in which a polymerase enzyme extends the complementary chain by incorporating the correct nucleotide complementary to that of the target. The polymerization reaction also requires a specific primer to initiate polymerization.
Para cada ciclo, la incorporacion del nucleotido marcado se lleva a cabo por la enzima polimerasa, y despues se determina el evento de incorporacion. Existen muchas enzimas polimerasa diferentes, y sera evidente para la persona con experiencia en la tecnica, cual es la mas apropiada para usar. Las enzimas preferidas incluyen la aDn polimerasa I, el fragmento Klenow, ADN polimerasa III, ADN polimerasa T4 o T7, Taq polimerasa o vent polimerasa. Ademas, puede usarse una polimerasa disenada mediante ingenierfa para tener propiedades especfficas.For each cycle, the incorporation of the labeled nucleotide is carried out by the enzyme polymerase, and then the incorporation event is determined. There are many different polymerase enzymes, and it will be evident to the person with experience in the art, which is the most appropriate to use. Preferred enzymes include aDn polymerase I, the Klenow fragment, DNA polymerase III, T4 or T7 DNA polymerase, Taq polymerase or vent polymerase. In addition, a polymerase designed by engineering can be used to have specific properties.
Los metodos de secuenciacion se llevan a cabo preferentemente con el polinucleotido objetivo dispuesto en un soporte solido. Los polinucleotidos objetivo multiples pueden inmovilizarse sobre el soporte solido a traves de moleculas enlazantes, o pueden unirse a partfculas, por ejemplo, microesferas, que pueden unirse ademas a un material de soporte solido.Sequencing methods are preferably carried out with the target polynucleotide disposed on a solid support. Multiple target polynucleotides can be immobilized on the solid support through linker molecules, or they can be attached to particles, for example, microspheres, which can also be attached to a solid support material.
Los polinucleotidos pueden unirse al soporte solido por una serie de medios, que incluyen el uso de interacciones biotina-avidina. Los metodos para la inmovilizacion de polinucleotidos sobre un soporte solido son bien conocidos en la tecnica, e incluyen tecnicas litograficas y "punteo" de polinucleotidos individuales en posiciones definidas sobre un soporte solido. Los soportes solidos adecuados son conocidos en la tecnica, e incluyen portaobjetos de vidrio y perlas, superficies de silicio y ceramica y materiales plasticos. El soporte es normalmente una superficie plana aunque pueden usarse ademas perlas microscopicas (microesferas) y a su vez, pueden unirse a otro soporte solido por medios conocidos. Las microesferas pueden ser de cualquier tamano adecuado, tfpicamente en el intervalo de 10 nm a 100 nm de diametro. En una modalidad preferida, los polinucleotidos se adhieren directamente sobre una superficie plana, preferentemente una superficie de vidrio plana. La union sera preferentemente por medio de un enlace covalente. Preferentemente, las matrices que se usan son matrices de una sola molecula que comprenden polinucleotidos en distintas areas opticamente resueltas, por ejemplo, como se describe en la solicitud internacional num. WO 00/06770.The polynucleotides can be attached to the solid support by a number of means, including the use of biotin-avidin interactions. Methods for immobilization of polynucleotides on a solid support are well known in the art, and include lithographic techniques and "tapping" of individual polynucleotides at defined positions on a solid support. Suitable solid supports are known in the art, and include glass and pearl slides, silicon and ceramic surfaces and plastic materials. The support is normally a flat surface although microscopic beads (microspheres) can also be used and in turn, can be attached to another solid support by known means. The microspheres can be of any suitable size, typically in the range of 10 nm to 100 nm in diameter. In a preferred embodiment, the polynucleotides adhere directly to a flat surface, preferably a flat glass surface. The union will preferably be by means of a covalent bond. Preferably, the matrices that are used are single-molecule matrices comprising polynucleotides in different optically resolved areas, for example, as described in international application no. WO 00/06770.
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El metodo de secuenciacion puede llevarse a cabo en ambas matrices de una sola molecula de polinucleotido y moleculas de multiples polinucleotidos, es decir, matrices de distintas moleculas de polinucleotido individuales y matrices de regiones distintas que comprenden copias multiples de una molecula de polinucleotido individual. Las matrices de una sola molecula permiten que cada polinucleotido individual se resuelva por separado. Se prefiere el uso de matrices de una sola molecula. La secuenciacion de matrices de una sola molecula permite que se forme una matriz espacialmente direccional no destructiva.The sequencing method can be carried out in both matrices of a single polynucleotide molecule and molecules of multiple polynucleotides, that is, matrices of different individual polynucleotide molecules and matrices of different regions comprising multiple copies of a single polynucleotide molecule. Single molecule matrices allow each individual polynucleotide to be solved separately. The use of single molecule matrices is preferred. Sequencing of single-molecule matrices allows a spatially non-destructive spatial matrix to be formed.
El metodo hace uso de la reaccion de polimerizacion para generar la secuencia complementaria del objetivo. Las condiciones necesarias para que se produzca la polimerizacion seran evidentes para el experto.The method makes use of the polymerization reaction to generate the complementary sequence of the objective. The conditions necessary for the polymerization to occur will be apparent to the expert.
Para llevar a cabo la reaccion de la polimerasa normalmente sera necesario hibridar primero una secuencia del cebador con el polinucleotido objetivo, la secuencia del cebador es reconocida por la enzima polimerasa y actua como un sitio de iniciacion para la extension posterior de la cadena complementaria. La secuencia del cebador puede anadirse como un componente separado con respecto al polinucleotido objetivo. Como alternativa, el cebador y el polinucleotido objetivo pueden ser cada uno parte de una molecula de cadena simple, donde la porcion del cebador forma un duplex intramolecular con una parte del objetivo, es decir, una estructura de lazo en horquilla. Esta estructura puede inmovilizarse en el soporte solido en cualquier punto de la molecula. Otras condiciones necesarias para llevar a cabo la reaccion de la polimerasa, que incluyen temperatura, pH, composiciones amortiguadoras, etc., resultaran evidentes para aquellos con experiencia en la tecnica.To carry out the polymerase reaction it will normally be necessary to first hybridize a primer sequence with the target polynucleotide, the primer sequence is recognized by the enzyme polymerase and acts as an initiation site for subsequent extension of the complementary chain. The primer sequence can be added as a separate component with respect to the target polynucleotide. Alternatively, the primer and the target polynucleotide can each be part of a single chain molecule, where the primer portion forms an intramolecular duplex with a portion of the target, that is, a hairpin loop structure. This structure can be immobilized on the solid support at any point of the molecule. Other conditions necessary to carry out the polymerase reaction, which include temperature, pH, buffer compositions, etc., will be apparent to those skilled in the art.
Los nucleotidos modificados de la invencion se ponen en contacto despues con el polinucleotido objetivo, para permitir que se produzca la polimerizacion. Los nucleotidos pueden anadirse secuencialmente, es decir, la adicion por separado de cada tipo de nucleotido (A, T, G o C) o anadirse juntos. Si se anaden juntos, se prefiere que cada tipo de nucleotidos se marque con un marcador diferente.The modified nucleotides of the invention are then contacted with the target polynucleotide, to allow polymerization to occur. Nucleotides can be added sequentially, that is, the separate addition of each type of nucleotide (A, T, G or C) or added together. If added together, it is preferred that each type of nucleotide be labeled with a different marker.
Esta etapa de polimerizacion se deja proceder durante un tiempo suficiente para permitir la incorporacion de un nucleotido.This polymerization step is allowed to proceed for a sufficient time to allow the incorporation of a nucleotide.
Los nucleotidos que no se incorporan se eliminan a continuacion, por ejemplo, sometiendo la matriz a una etapa de lavado, y a continuacion se puede llevar a cabo la deteccion de los marcadores incorporados.Nucleotides that are not incorporated are then removed, for example, by subjecting the matrix to a washing step, and then the detection of the incorporated markers can be carried out.
La deteccion puede ser por medios convencionales, por ejemplo, si el marcador es una porcion fluorescente, la deteccion de una base incorporada puede llevarse a cabo mediante el uso de un microscopio de barrido confocal para explorar la superficie de la matriz con un laser, para representar la imagen de un fluoroforo unido directamente a la base incorporada. Como alternativa, un detector 2-D sensible, tal como un detector de carga acoplado (CCD), puede usarse para visualizar las senales individuales generadas. Sin embargo, otras tecnicas tales como la microscopfa optica de barrido en campo cercano (SNOM) estan disponibles, y pueden usarse cuando se forman las imagenes de las matrices densas. Por ejemplo, usando SNOM, los polinucleotidos individuales pueden distinguirse cuando se separan una distancia de menos de 100 nm, por ejemplo, 10 nm a 10pm. Para una descripcion de la microscopfa optica de barrido de campo cercano, ver Moyer y otros, Laser Focus World 29:10, 1993.Un aparato adecuado usado para formar las imagenes de las matrices de polinucleotidos se conocen y el establecimiento de la tecnica sera evidente para el experto.The detection can be by conventional means, for example, if the marker is a fluorescent portion, the detection of a built-in base can be carried out by using a confocal scanning microscope to explore the surface of the matrix with a laser, to represent the image of a fluorophore directly attached to the incorporated base. Alternatively, a sensitive 2-D detector, such as a coupled load detector (CCD), can be used to display the generated individual signals. However, other techniques such as near field scanning optical microscopy (SNOM) are available, and can be used when images of dense matrices are formed. For example, using SNOM, individual polynucleotides can be distinguished when a distance of less than 100 nm is separated, for example, 10 nm to 10pm. For a description of near-field scanning optical microscopy, see Moyer et al., Laser Focus World 29:10, 1993. A suitable apparatus used to form the images of polynucleotide matrices is known and the establishment of the technique will be apparent. for the expert
Despues de la deteccion, el marcador puede eliminarse usando condiciones adecuadas que escinden el enlazador.After detection, the marker can be removed using suitable conditions that cleave the linker.
El uso de los nucleotidos modificados no se limita a las tecnicas de secuenciacion del ADN, y otras tecnicas, que incluyen la sfntesis de polinucleotidos, ensayos de hibridacion de ADN y estudios de polimorfismo de un solo nucleotido pueden llevarse a cabo usando los nucleotidos de la invencion. Cualquier tecnica que implique la interaccion entre un nucleotido y una enzima puede hacer uso de las moleculas de la invencion. Por ejemplo, la molecula puede usarse como sustrato para una transcriptasa inversa o una enzima transferasa terminal.The use of modified nucleotides is not limited to DNA sequencing techniques, and other techniques, which include polynucleotide synthesis, DNA hybridization assays and single nucleotide polymorphism studies can be carried out using the nucleotides of the invention. Any technique that involves the interaction between a nucleotide and an enzyme can make use of the molecules of the invention. For example, the molecule can be used as a substrate for a reverse transcriptase or a terminal transferase enzyme.
Las estructuras adecuadas se describen en los siguientes Ejemplos y se muestran en las figuras adjuntas.Suitable structures are described in the following Examples and are shown in the attached figures.
EjemplosExamples
Ejemplo 1. Sfntesis de un Enlace Disulfuro.Example 1. Synthesis of a Disulfide Bond.
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tButil-N-(2-mercaptoetil) carbamato (3 mmol, 0.5 mL) se anadio gota a gota a una solucion de 1.32g (6.0 mmol) de aldritiol en 15 mL de MeOH. Despues de 1.5 h la reaccion se habia completado y el disolvente se evaporo. El producto bruto se purifico por cromatografia sobre silice con acetato de etilo: eter de petroleo (1:4). El producto 1a se obtuvo como un aceite ligeramente amarillo (0.76 g, 2.67 mmol, 89%). 1H NMR (500 Mhz, D6-DMSO): d=1.38 (s, 9 H, tBu), 2.88 (t, J = 6.6 Hz, 2 H, SCH2) 3.20 (q, J = 6.6 Hz, 2 H, CH2NH) , 7.02 (bs, 1 H, NH), 7.24 (ddd, J = 7.3 Hz, J = 4.9 Hz, J = 1.0 Hz, 1 H, H-5), 7.77 (dt, J = 8.1 Hz, J = 1.0 Hz, 1 H, H-3), 7.82 (ddd, J = 8.1 Hz, J = 7.4 Hz, J = 1.8 Hz, 1 H, H-4), 8.46 (ddd, J = 4.9 Hz, J = 1.8 Hz, J = 1.0 Hz, 1 H, H-6).t-Butyl-N- (2-mercaptoethyl) carbamate (3 mmol, 0.5 mL) was added dropwise to a solution of 1.32g (6.0 mmol) of aldritiol in 15 mL of MeOH. After 1.5 h the reaction was complete and the solvent evaporated. The crude product was purified by chromatography on silica with ethyl acetate: petroleum ether (1: 4). Product 1a was obtained as a slightly yellow oil (0.76 g, 2.67 mmol, 89%). 1H NMR (500 Mhz, D6-DMSO): d = 1.38 (s, 9 H, tBu), 2.88 (t, J = 6.6 Hz, 2 H, SCH2) 3.20 (q, J = 6.6 Hz, 2 H, CH2NH ), 7.02 (bs, 1 H, NH), 7.24 (ddd, J = 7.3 Hz, J = 4.9 Hz, J = 1.0 Hz, 1 H, H-5), 7.77 (dt, J = 8.1 Hz, J = 1.0 Hz, 1 H, H-3), 7.82 (ddd, J = 8.1 Hz, J = 7.4 Hz, J = 1.8 Hz, 1 H, H-4), 8.46 (ddd, J = 4.9 Hz, J = 1.8 Hz, J = 1.0 Hz, 1 H, H-6).
Para desproteger la amina de 1a, se disolvieron 17 mg de 1a (60 pmol) en una mezcla de 0.5 mL de DCM y 0.5 mL de acido trifluoracetico. Esta mezcla se agito durante 2.5 h a temperatura ambiente y despues se eliminaron los disolventes bajo presion reducida. El residuo se disolvio tres veces nuevamente en 2 mL de DCM y se evaporo hasta secarse. El producto desprotegido se seco a alto vacio durante 3 h y despues se disolvio en 1 mL de DMF seco. Se asumio que la desproteccion se habia completado.To deprotect the 1a amine, 17 mg of 1a (60 pmol) was dissolved in a mixture of 0.5 mL of DCM and 0.5 mL of trifluoroacetic acid. This mixture was stirred for 2.5 h at room temperature and then the solvents were removed under reduced pressure. The residue was dissolved three times again in 2 mL of DCM and evaporated to dryness. The unprotected product was dried under high vacuum for 3 h and then dissolved in 1 mL of dry DMF. It was assumed that the check out was complete.
A una solucion de 15 mg de 5-carboxi tetrametil rodamina (35 pmol) en 2 mL de DMF se anadieron 8.0 mg de N-hidroxi succinimida (70 pmol) y 7.8 mg DCC (38 pmol). La mezcla se agito durante 6 h en la oscuridad. Despues se anadieron 22 pL de DIPEA (126 pmol) y la solucion de desproteccion 1a en 1 mL de DMF. Despues de agitar la mezcla de reaccion toda la noche en la oscuridad, se elimino el disolvente bajo presion reducida. El residuo se disolvio en DCM y se lavo con solucion saturada de NaCl. Despues de secar sobre MgSo4 la mezcla en bruto se purifico sobre silice con CHCl3:MeOH (3:1) como solvente. Se aislo 1b como un solido de color rojo oscuro con un rendimiento del 90% (19.2 mg, 31.4 pmol). 1H NMR (500 MHz, D6-DMSO) : 5 = 3.09 (t, J = 6.7 Hz, 2 H, SCH2), 3.63 (q, J = 6.2 Hz, 2 H, CH2NH), 6.48 - 6.53 (m, 6 H, H-Antraceno), 7.23-7.26 [m, 1 H, H-5 (piridina)], 7.32 (d, J = 7.9 Hz, 1 Hz, H-3), 7.81 - 7.82 [m, 2 H,To a solution of 15 mg of 5-carboxy tetramethyl rhodamine (35 pmol) in 2 mL of DMF, 8.0 mg of N-hydroxy succinimide (70 pmol) and 7.8 mg DCC (38 pmol) were added. The mixture was stirred for 6 h in the dark. Then 22 pL of DIPEA (126 pmol) and the deprotection solution 1a in 1 mL of DMF were added. After stirring the reaction mixture overnight in the dark, the solvent was removed under reduced pressure. The residue was dissolved in DCM and washed with saturated NaCl solution. After drying over MgSO4 the crude mixture was purified on silica with CHCl3: MeOH (3: 1) as solvent. 1b was isolated as a dark red solid with a yield of 90% (19.2 mg, 31.4 pmol). 1H NMR (500 MHz, D6-DMSO): 5 = 3.09 (t, J = 6.7 Hz, 2 H, SCH2), 3.63 (q, J = 6.2 Hz, 2 H, CH2NH), 6.48 - 6.53 (m, 6 H, H-Anthracene), 7.23-7.26 [m, 1 H, H-5 (pyridine)], 7.32 (d, J = 7.9 Hz, 1 Hz, H-3), 7.81 - 7.82 [m, 2 H,
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
3535
4040
H-3 +H-4 (piridina)], 8.21 (d, J = 7.9 Hz, 1 H, H-4), 8.43 (s, 1 H, H-6), 8.47 [dt, J = 4.7 Hz, J= 1.3 Hz, 1 H, H-6 (piridina)], 9.03 (t, J = 5.2 Hz, 1 H, NH).H-3 + H-4 (pyridine)], 8.21 (d, J = 7.9 Hz, 1 H, H-4), 8.43 (s, 1 H, H-6), 8.47 [dt, J = 4.7 Hz, J = 1.3 Hz, 1 H, H-6 (pyridine)], 9.03 (t, J = 5.2 Hz, 1 H, NH).
Se anadio acido mercaptopropionico (20.6pmol, 1.8 mL), a una solucion de 19.6 mg de 1b (32.7 pmol) en 2 mL de MeOH. La mezcla se agito durante 2.5 h en la oscuridad. El solvente se elimino bajo presion reducida. El producto crudo se purifico por cromatografla sobre sllice con CHCl3:MeOH:AcOH 15:1:0.5 como la mezcla del solvente. Se pudo aislar 15.5 mg (26 pmol, 80 %) de cristales de color rojo oscuro de 1c. 1H NMR (500 MHz, D2O): 5 = 2.53 (t, J = 7.0 Hz, 2 H, CH2COOH), 2.88 (t, J = 7.0 Hz, 2 H, CH2CH2COOH), 2.96 - 2.99 (m, 2 H, CH2CH2NH), 3.73 (t, J = 6.3 Hz, 2 H, CH2NH), 6.53 (d, J = 2.4 Hz, 2 H, H-Antraceno), 6.81 (dd, J = 9.5 Hz, J = 4.5 Hz, 2 H, H-Antraceno), 7.12 (d, J = 9.5 Hz, 2 H, H- Antraceno), 7.48 (d, J = 7.9 Hz, 1 H, H-3), 7.95 (dd, J = 8.1 Hz, J = 1.9 Hz, 1 H, H-2) 8.13 (d, J = 1.9 Hz, 1 H, H-1).+ve electro pulverization (C30H31N3O6S2): esperado 593.17; encontrado 594.3 [M+H], 616.2 [M+Na].Mercaptopropionic acid (20.6pmol, 1.8 mL) was added to a solution of 19.6 mg of 1b (32.7 pmol) in 2 mL of MeOH. The mixture was stirred for 2.5 h in the dark. The solvent was removed under reduced pressure. The crude product was purified by silica chromatography with CHCl3: MeOH: AcOH 15: 1: 0.5 as the solvent mixture. 15.5 mg (26 pmol, 80%) of 1c dark red crystals could be isolated. 1H NMR (500 MHz, D2O): 5 = 2.53 (t, J = 7.0 Hz, 2 H, CH2COOH), 2.88 (t, J = 7.0 Hz, 2 H, CH2CH2COOH), 2.96 - 2.99 (m, 2 H, CH2CH2NH), 3.73 (t, J = 6.3 Hz, 2 H, CH2NH), 6.53 (d, J = 2.4 Hz, 2 H, H-Anthracene), 6.81 (dd, J = 9.5 Hz, J = 4.5 Hz, 2 H, H-Anthracene), 7.12 (d, J = 9.5 Hz, 2 H, H- Anthracene), 7.48 (d, J = 7.9 Hz, 1 H, H-3), 7.95 (dd, J = 8.1 Hz, J = 1.9 Hz, 1 H, H-2) 8.13 (d, J = 1.9 Hz, 1 H, H-1). + See electro pulverization (C30H31N3O6S2): expected 593.17; found 594.3 [M + H], 616.2 [M + Na].
A una solucion de 25.8 mg de 1c (43.4 pmol) en 3 mL de DMF (seco) se anadio 9.9 mg N-hidroxi succinimida (86.8 pmol) y 9.7 mg de DCC (47.1 pmol). La mezcla se agito durante 5 h en la oscuridad a temperatura ambiente y despues se puso en la nevera durante toda la noche. La mezcla se filtro a traves de un tapon de algodon en un nuevo matraz y a esto se anadio una solucion de 865 pL de propargilamino dUTP (14.7 pmol, 17 pmol en 1 mL de H2O) y 3 mL de amortiguador borato sodico (solucion 0.1 M, pH 9). La mezcla se agito toda la noche. Despues de la elimination de los disolventes el residuo se disolvio en tan poca agua como fue posible y se purifico mediante HPLC. Se uso una columna Zorbax C18 con bicarbonato de trietilamonio 0.1 M (TEAB) y acetonitrilo como amortiguadores. 31P NMR (400 MHz, D2O) : 5 = -4.73 (d), -9.93 (d), 19.03 (t).-ve electro pulverizacion (C42H47N6O19P3S2 asumiendo 4 H+ contra iones): esperado 1096.16; encontrado 1092.9.UV en Agua: A(max) = 555 nm A(555) = 0.885 (c = 0.036 pmol).To a solution of 25.8 mg of 1c (43.4 pmol) in 3 mL of DMF (dry) was added 9.9 mg N-hydroxy succinimide (86.8 pmol) and 9.7 mg of DCC (47.1 pmol). The mixture was stirred for 5 h in the dark at room temperature and then put in the refrigerator overnight. The mixture was filtered through a cotton plug in a new flask and to this was added a solution of 865 pL of propargilamino dUTP (14.7 pmol, 17 pmol in 1 mL of H2O) and 3 mL of sodium borate buffer (0.1 M solution , pH 9). The mixture was stirred overnight. After the elimination of the solvents the residue was dissolved in as little water as possible and purified by HPLC. A Zorbax C18 column with 0.1 M triethylammonium bicarbonate (TEAB) and acetonitrile was used as buffers. 31P NMR (400 MHz, D2O): 5 = -4.73 (d), -9.93 (d), 19.03 (t) .- see electro spray (C42H47N6O19P3S2 assuming 4 H + against ions): expected 1096.16; found 1092.9.UV in Water: A (max) = 555 nm A (555) = 0.885 (c = 0.036 pmol).
Se incorporo satisfactoriamente trifosfato (1) usando ADN polimerasa de Klenow. La reaction se realizo en las siguientes condiciones:50 mM Tris. HCl (pH 7.5), 10 mM NaCl, 2 mM DTT, 0.1 mM EDTA, 5 mM MgCh, 2pM compuesto 3, 100 nM DNA molde (marcado previamente con P32 y T4 polinucleotido quinasa) y 10 unidades de exo-Klenow comercial (Amersham Corp., Arlington Heights, Illinois, uSa). Los moldes de ADN fueron horquillas auto complementarias (5'-TACCgTCgACgTCgACgCT ggCg-AgCgT gCT gCggTTTTT (C6-Triphosphate (1) was successfully incorporated using Klenow DNA polymerase. The reaction was carried out under the following conditions: 50 mM Tris. HCl (pH 7.5), 10 mM NaCl, 2 mM DTT, 0.1 mM EDTA, 5 mM MgCh, 2pM compound 3, 100 nM DNA template (previously labeled with P32 and T4 polynucleotide kinase) and 10 units of commercial exo-Klenow (Amersham Corp., Arlington Heights, Illinois, uSa). The DNA templates were self-complementary hairpins (5'-TACCgTCgACgTCgACgCT ggCg-AgCgT gCT gCggTTTTT (C6-
amino)TTACCgCAgCACgCTCgCCAgCg; Sec. con num. de ident:1). La reaccion se realizo en un volumen de 100 pL a 37 °C con puntos de tiempo tomados a 0, 1, 3, 5 y 10 min. Los productos de reaccion se sometieron a electroforesis en un gel de poliacrilamida desnaturalizante (8 M de urea) al 20 % y se formaron imagenes en un Phosphorlmager para Typhoon. Se observo una extension de una sola base completa en 1 minuto que indica una incorporation eficiente de la polimerasa (gel de enlace disulfuro Figura. 4). Un segundo conjunto de carriles se muestra en donde el material se expone al DTT despues de la incorporacion. Un cambio de banda diferente puede observarse el cual muestra la eliminacion del colorante del constructo de ADN, de este modo se ha mostrado un ciclo de incorporacion de la polimerasa y de escision que usa este compuesto de disulfuro.amino) TTACCgCAgCACgCTCgCCAgCg; Sec. With num. of ident: 1). The reaction was carried out in a volume of 100 pL at 37 ° C with time points taken at 0, 1, 3, 5 and 10 min. The reaction products were electrophoresed in a denaturing polyacrylamide gel (8 M urea) at 20% and images were formed in a Phosphorlmager for Typhoon. An extension of a single complete base in 1 minute was observed indicating an efficient incorporation of the polymerase (disulfide bond gel Figure. 4). A second set of rails is shown where the material is exposed to the DTT after incorporation. A different band change can be observed which shows the removal of the dye from the DNA construct, thus showing a polymerase incorporation and cleavage cycle using this disulfide compound.
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