CZ2020154A3 - Deriváty akridinu a antracenu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití - Google Patents

Deriváty akridinu a antracenu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití Download PDF

Info

Publication number
CZ2020154A3
CZ2020154A3 CZ2020154A CZ2020154A CZ2020154A3 CZ 2020154 A3 CZ2020154 A3 CZ 2020154A3 CZ 2020154 A CZ2020154 A CZ 2020154A CZ 2020154 A CZ2020154 A CZ 2020154A CZ 2020154 A3 CZ2020154 A3 CZ 2020154A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
mixture
dna
acridine
added
aryl
Prior art date
Application number
CZ2020154A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ309849B6 (cs
Inventor
Filip Kostelanský
Filip Mgr. Kostelanský
Veronika Nováková
Veronika doc. PharmDr. Nováková
Petr ZimÄŤĂ­k
Petr prof. PharmDr. Zimčík
Miroslav MiletĂ­n
Miroslav doc. PharmDr. Miletín
Zuzana Havlínová
Zuzana Ing. Havlínová
AntonĂ­n Libra
Antonín PharmDr. Libra
Pavel FlĂ­dr
Pavel Mgr. Flídr
Original Assignee
Univerzita Karlova
Generi Biotech S.R.O.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univerzita Karlova, Generi Biotech S.R.O. filed Critical Univerzita Karlova
Priority to CZ2020-154A priority Critical patent/CZ309849B6/cs
Publication of CZ2020154A3 publication Critical patent/CZ2020154A3/cs
Publication of CZ309849B6 publication Critical patent/CZ309849B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D219/00Heterocyclic compounds containing acridine or hydrogenated acridine ring systems
    • C07D219/04Heterocyclic compounds containing acridine or hydrogenated acridine ring systems with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to carbon atoms of the ring system
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00Preparations for testing in vivo
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D219/00Heterocyclic compounds containing acridine or hydrogenated acridine ring systems
    • C07D219/04Heterocyclic compounds containing acridine or hydrogenated acridine ring systems with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to carbon atoms of the ring system
    • C07D219/06Oxygen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D219/00Heterocyclic compounds containing acridine or hydrogenated acridine ring systems
    • C07D219/04Heterocyclic compounds containing acridine or hydrogenated acridine ring systems with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to carbon atoms of the ring system
    • C07D219/08Nitrogen atoms
    • C07D219/10Nitrogen atoms attached in position 9
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D219/00Heterocyclic compounds containing acridine or hydrogenated acridine ring systems
    • C07D219/04Heterocyclic compounds containing acridine or hydrogenated acridine ring systems with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to carbon atoms of the ring system
    • C07D219/08Nitrogen atoms
    • C07D219/10Nitrogen atoms attached in position 9
    • C07D219/12Amino-alkylamino radicals attached in position 9
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

Deriváty akridinu a antracenu nesoucí substituent obsahující uhlíkatý řetězec zakončený azidoskupinou sloužící k azido-alkynové cykloadici, dále výhodně substituované karboxamidovou skupinou k upevnění vazby na dvoušroubovici DNA pomocí vodíkové vazby amidického vodíku přes molekulu vody na fosfátovou skupinu mezi příslušným guanosinem a sousedním nukleosidem. Použití derivátů akridinu a antracenu výhodně zakončených azidoskupinou ke zvýšení pevnosti vazby komplementárních řetězců DNA účastnících se interakce a k ovlivnění teploty tání vznikajícího duplexu.

Description

Deriváty akridinu a antracenu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití
Oblast techniky
Předkládaný vynález náleží do oblasti organické chemie, biochemie a molekulární genetiky. Týká se látek schopných interkalovat se do dvoušroubovice DNA, a zvýšit tak její teplotu tání.
Dosavadní stav techniky
Za účelem stabilizace duplexu dvoušroubovice DNA je v současné době zkoumáno nebo již existuje několik typů chemických modifikací nukleových kyselin.
Patří sem tzv. Locked nucleic acids (LNA, O2'-C4'-methylenenovou skupinou přemostěný cyklus ribosy), resp. Bridged Nucleic Acids (BNA, O2'-C4'-methylenaminoskupinou přemostěný cyklus ribosy).
O dosažení vyšší stability duplexu DNA usilují i další technologie, např. využití organických polyaminů (NOIR R., KOTERA M., PONS B., REMY J.S., BEHR J.P. J. Am. Chem. Soc. 2008, vol. 130, p. 13500-13505; US 8465921).
Velký potenciál má pak využití molekul vázajících se do malého žlábku DNA (MGB, Minor Groove Binders) nebo působících jako interkalátory. Je známo, že molekuly některých sloučenin jsou schopné vsunout se a vázat do malého žlábku dvoušroubovice DNA (minor groove) nebo mezi báze dvoušroubovice DNA (interkalovat se), a v důsledku toho zvyšovat pevnost vazby komplementárních řetězců DNA účastnících se interakce, a tím teplotu tání vznikajícího duplexu.
Rada molekul působících mechanismem vazby do malého žlábku dvoušroubovice DNA je zkoumána, testována a v některých případech i klinicky využívána pro svou schopnost do určité míry sekvenčně specificky blokovat realizaci genetické informace jako terapeutika, především bakteriálních a parazitárních infekcí, ale i jako potenciální antivirotika či antineoplastika (WARTELL R.M., LARSON J.E., WELLS R.D. J. Biol. Chem. 1974, vol. 249, p. 6719-6731; ZIMMER C. Prog. Nucleic Acid Res. Mol. Biol. 1975, vol. 15, p. 285-318; NGUYEN B., NEIDLE S., WILSON W.D. Acc. Chem. Res. 2009, vol. 42, p. 11-21; ARAFA R.K., ISMAIL M.A., MUNDE M., WILSON W.D., WENZLER T., BRUN R., BOYKIN D.W. Eur. J. Med. Chem. 2008, vol. 43, p. 2901-2908; FU X.B., LIU D.D., LIN Y., et al. Dalton Trans., 2014, vol. 43, p. 8721-8737; WANG M., YU Y., LIANG CH., et al. Int. J. Mol. Sci. 2016, vol. 17, p. 779-795; ALNISS H.Y. J. Med. Chem. 2019, vol. 62, p. 385-402; aj.). Díky vazbě v malém žlábku komplikují transkripci a následně tedy translaci a množení nežádoucích buněk či tkání. Z klinicky významných je možno uvést např. pentamidin.
Velkou oblastí využití MGB i interkalátorů je molekulární biologie a diagnostika. Z MGB patří mezi nej významnější molekuly pro tyto aplikace sloučeniny typu Hoechst (PJURA P.E., GRZESKOWIAK K., DICKERSON R.E. J. Mol. Biol. 1987, vol. 197, p. 257-271). Komerčně v oblasti molekulární biologie jako MGB využívá molekuly nezveřejněné struktury např. společnost Applied Biosystems lne. (nyní Life Technologies Corp.). Jako komponentu pro syntézu oligonukleotidů dodává společnost Glen Research MGB charakteru trimeru pyrroloindolu CDPL (trimer-amid l,2-dihydro-(377)-pyrrolo[3,2-e]indol-7-karboxylové kyseliny). Základní struktura této molekuly, odvozená ze struktury duokarmycinů, je známa již řadu let, její syntéza je poměrně komplikovaná a problematická může být i stabilita (BOGER D.L., COLEMAN R.S., INVERGO B.J. J. Org. Chem. 1987, vol. 52, no. 8, p. 1521-1530). Ani CDPI, však není vhodný pro všechny aplikace (US 5801155, US 6084102, US 7582739, US 20110172289) aje zakázáno používat uvedenou komponentu pro komerční výrobu oligonukleotidů bez další licenční dohody.
-1 CZ 2020 - 154 A3
Strukturně jsou látky působící mechanismem MGB poměrně různorodé, např. heterocyklické oligoamidy netropsin, distamycin a jejich analogy, diamidino- resp. diguanidinosubstituované látky jako pentamidin, berenil, 4',6-diamidino-2-fenylindol (LARSEN T.A., GOODSELL D.S., CASCIO D., GRZESKOWIAK K., DICKERSON R E. J. Biomol. Struct. Dyn. 1989, vol. 7, p. 477-491) i méně bazické deriváty benzimidazolu (Hoechst sloučeniny), případně kombinace uvedených struktur (SHENG J., GAN J., HUANG Z. Med. Res. Rev. 2013, vol. 33, no. 5, p. 111 ΟΙ 173). Předpokladem vazby do malého žlábků DNA je vhodné prostorové zakřivení molekuly, schopnost vytvářet van der Waalsovy a vodíkové vazby s exocyklickými skupinami a heterocyklickými dusíky nukleových baží a výhodou je vzhledem k anionickému charakteru nativních řetězců DNA bazicita MGB molekul (KIELKOPF C.L., WHITE S., SZEWCZYK J.W., TURNER J.M., BAIRD E.E., DERVAN P.B., REES D.C. Science 1998, vol. 282, p. 111-115; SQUIRE C.J., BAKER L.J., CLARK G.R., MARTIN R.F., WHITE J. Nucleic Acids Res. 2000, vol. 28, p. 1252-1258; NEIDLE S., MANN J., RAYNERE., BARON A., BOAHEN Y., SIMPSON I.J., SMITH N.J., FOX K.R., HARTLEY J.A., KELLAND L.R. Chern. Commun. 1999, p. 929930). Jednotlivé typy vazeb se uplatňují u molekul MGB v různé míře; van der Waalsovy vazby jsou základem interakce látek typu Hoechst s DNA, naproti tomu vodíkové vazby jsou klíčové u oligoamidů (netropsin, distamycin). Mezi MGB patří jak molekuly s poměrně flexibilní strukturou, jejichž příkladem je pentamidin, tak i poměrně rigidní, např. již zmíněné deriváty benzimidazolu. Několik typů látek působících mechanismem MGB j e patentováno za účelem využití pro stabilizaci duplexů nukleových kyselin, např. distamycin a jeho deriváty (US 5955590, US 6949367). Publikovány byly i duplex stabilizující konjugáty oligonukleotidů s analogy barviva Hoechst 33258 (RAJUR S B., ROBLES J., WIEDERHOLT K., KUIMELIS R.G., MCLAUGHLIN L.W. J. Org. Chem. 1997, vol. 62, p. 523-529) nebo DAPI.
Podobně je i řada molekul působících jako interkalátory zkoumána, testována, a to mnohem častěji než MGB, pro svou schopnost blokovat realizaci genetické informace jako terapeutika bakteriálních a parazitárních infekcí, jako potenciální antivirotika, klinicky jsou však interkalátory využívány především jako antineoplastika (např. GOFTAR M.K., KOR N.M., KOR Z.M. Int. J. Adv. Biol. Biom. Res. 2014, vol. 2(3), p. 811-822). Interkalací mezi báze DNA se komplikuje transkripce a následně i translace a množení buněk. Z klinicky významných interkalátorů možno uvést např. doxorubicin, mithoxanthron, aktinomyciny.
Předpokladem pro interkalační účinek je přítomnost relativně velké planámí části molekuly, nej častěji tri- a vícecyklického útvaru, skládajícího se z sp2 hybridizovaných atomů uhlíku, případně stericky odpovídajících heteroatomů. Interkalační účinek je pak často podpořen přítomností polární části molekuly (sacharidu nebo analogické struktury), která díky hydroxylovým skupinám a aminoskupinám vytváří vodíkové můstky k interkalované DNA a „kotví“ tak interkalátor.
Co se týče použití v molekulární biologii, jez interkalátorů možné zmínit např. ethidium bromid. Interkalátory mají výhodu v silnější stabilizaci duplexu DNA.
Přetrvává potřeba uvést do praktického použití sloučeniny interkalující DNA či vázající se do malého žlábků dvoušroubovice DNA, které by byly flexibilní, ale zároveň snadno připravitelné, s relativně malou molekulou, nízkou molekulovou hmotností a konjugovatelné na oligonukleotidové sondy.
Podstata vynálezu
Předmětem vynálezu jsou deriváty akridinu a antracenu, které odstraňují uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky. Vynálezem je použití látek obecného vzorce (I) jako sloučenin pro zvýšení teploty tání dvoušroubovice DNA. Jedná se o bazické molekuly na bázi substituovaného aromatického jádra, výhodně substituovaného karboxamidovou skupinou obsahující uhlíkatý řetězec zakončený bazickou fúnkcí a řetězcem zakončeným azidoskupinou sloužící ke kovalentní
- 2 CZ 2020 - 154 A3 vazbě příkladně na oligonukleotidovou sondu. Modifikace jádra slouží k upevnění vazby na dvoušroubovici DNA pomocí vodíkových vazeb s dusíkem a kyslíkem guaninu, dále pak pomocí vodíkové vazby amidického vodíku přes molekulu vody na fosfátovou skupinu mezi příslušným guanosinem a sousedním nukleosidem. Dále jsou vynálezem látky obecného vzorce (I), které ve své molekule obsahují vždy substituent zakončený azidoskupinou sloužící k azido-alkynové cykloadici (takzvané click reakci) na vhodně modifikovaný řetězec příkladně oligonukleotidu. Jedná se o zpravidla bazické molekuly na bázi aromatického jádra substituovaného uhlíkatými řetězci zakončenými bazickou funkcí.
Vynález se týká použití derivátů akridinu a antracenu obecného vzorce (I):
kde:
A je -N=, nebo -CH=;
substituenty Q1, Q2 a Q3 navázané v kterékoli volné poloze tricyklického jádra jsou nezávisle na sobě vybírány ze skupiny zahrnující: -H, -NH2 a -X-(CH2)n-T, kde:
X je -O-, -S-, -CH2-, -CONH-, -NH- nebo -NR1-, kde R1 je alkyl nebo aryl;
n je celé číslo od 0 do 10;
Tje -N3, -COOH, -CONH2, -CONHR2, -CONR2R3, -COOR2, -NH2,
-NHR2, -NR2R3, -SH, -NCS, -CO-O-L, kde R2 a R3 jsou nezávisle na sobě alkyl nebo aryl aLje A-sukcinimidinyl, 1-pentafluorfenyl, 3-sulfo-A-sukcinimidinyl, l-(4-sulfo2,3,5,6-tetrafluorofenyl) nebo odpovídající sodné soli;
a dále jejich solí vzniklých reakcí s HC1, H2SO4, H3PO4 nebo HN03 ke zvýšení pevnosti vazby komplementárních řetězců DNA účastnících se interakce a k ovlivnění teploty tání vznikajícího duplexu.
Sloučeniny obecného vzorce (I) lze tedy použít dle vynálezu jako látky zvyšující teplotu tání dvoušroubovice DNA. Jejich předností je nízká molekulová hmotnost, bazicita, a tedy možnost tvorby ve vodě velmi dobře rozpustných solí, flexibilita a vysoká stabilizace duplexu DNA. Lze je použít například v kombinaci s vhodnými dvojicemi oligonukleotidů jako systém interní kontroly v analýze teploty tání pro real-time PCR, kde má význam sledovat vliv látek v reakci na teplotu tání (např. u analýz genetických polymorfismů), přičemž sekvence oligonukleotidů se volí tak, aby nebyly komplementární s DNA sekvencemi běžně se vyskytujícími v přírodě. Sloučeniny je dále možné použít v kombinaci s dvojicemi vhodných oligonukleotidů například v metodách srovnání vlivu dalších sloučenin na zvýšení teploty tání duplexu a experimentech zjišťujících závislost vlivu na zvýšení teploty tání duplexu na sekvenci oligonukleotidů.
Vynález se dále týká derivátů akridinu a antracenu obecného vzorce (I):
-3CZ 2020 - 154 A3
kde:
A je -N=, nebo -CH=;
substituent Q1 navázaný v kterékoli volné poloze tricyklického jádra představuje skupinu obecného vzorce (II):
ETch2)„ n3 (Π) kde:
n je celé číslo od 0 do 10;
E je -S-, -O-, -CH2-, -NH- nebo -NR1-, kde R1 je alkyl nebo aryl;
dále substituenty Q2 a Q3 navázané v kterékoli volné poloze tricyklického jádra jsou nezávisle na sobě vybírány ze skupiny zahrnující: -Η, -NH2 a -X-(CH2)n-T, kde:
X je -C0NH-, -O-, -S-, -CH2-, -NH- nebo -NR2-, kde R2 je alkyl nebo aryl, n je celé číslo od 0 do 10,
T je -COOH, -CONH2, -CONHR3, -CONR3R4, -COOR3, -NH2, -NHR3 nebo -NR3R4, kde R3 a R4 jsou nezávisle na sobě alkyl nebo aryl, a dále jejich solí vzniklých reakcí s HC1, H2SO4, H3PO4 nebo HNO3.
Sloučeniny obecného vzorce (I) obsahující ve své molekule azidoskupinu dle vynálezu jsou, mimo použití popsané výše, současně vhodné pro připojení kovalentní vazbou příkladně na oligonukleotidové sondy. Vzniklé struktury je možné následně využít při zjišťování bodových mutací v genech.
Objasnění výkresů
Na obrázku č. 1 je vyobrazen graf zvýšení teploty tání duplexu DNA v závislosti na koncentraci testované sloučeniny (III).
Na obrázku č. 2 je vyobrazen graf zvýšení teploty tání duplexu DNA v závislosti na koncentraci testované sloučeniny (IV).
-4CZ 2020 - 154 A3
Na obrázku č. 3 je vyobrazen graf zvýšení teploty tání duplexu DNA v závislosti na koncentraci oligonukleotidu s navázanou sloučeninou (III).
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad č. 1
Příklad č. 1 demonstruje přípravu a charakterizaci sloučeniny vzorce (III).
(III)
Kbezvodému uhličitanu draselnému (5 g) se přidá kyselina anthranilová (6,8 g) a kyselina 2-chlorbenzoová (7,8 g). Do směsi se přidá isoamylalkohol (70 ml) a katalytické množství práškové mědi. Směs se 24 h míchá při teplotě 140 °C. Poté se ze směsi za sníženého tlaku oddestiluje isoamylalkohol a surový produkt se převede do horké vody (1 1). Směs se míchá a zahřívá do rozpuštění produktu. Následně se do směsi přidává koncentrovaná kyselina chlorovodíková do kyselé reakce. Vzniklá sraženina se odsaje a promyje horkou vodou (0,5 1). Sraženina se rozpustí v 1M NaOH a za míchání a zahřívání se přidá aktivní uhlí (0,5 g). Směs se přefiltruje a k filtrátu se přidá koncentrovaná kyselina chlorovodíková. Sraženina se odsaje, promyje horkou vodou (0,5 1) a vysuší. Vysušená sraženina se rozpustí za horka v 96% ethanolu (11). Za míchání se přidá destilovaná voda do stálého zakalení. Směs se ponechá k vysrážení 20 h. Vzniklá sraženina se odsaje a vysuší. Připraví se 5,14 g jemně žluté, pevné krystalické látky, což odpovídá výtěžku 32 %.
K 2,2‘-iminodibenzoové kyselině (7,78 g, 30,24 mmol) se přidá POCh (90 ml), směs se míchá 1 h při 140 °C pod zpětným chladičem. Poté se do směsi ochlazené na 50 °C pomalu přidává bezvodý MeOH (100 ml) po dobu 2 h. Poté se do směsi přidává POCh do rozpuštění krystalů a směs se míchá 12 h. Přebytečný MeOH se ze směsi oddestiluje a vzniklé krystaly se odsají a rekrystalizují z horkého MeOH. Krystaly se odsají, promyjí ledovým MeOH a vysuší. Získá se 6,11 g hnědožluté krystalické látky, což odpovídá výtěžku 79 %.
K methylesteru kyseliny 9-oxoakridan-4-karboxylové (2,06 g, 8,13 mmol) se přidá SOCh (8 ml) a katalytické množství DMF. Směs se míchá při teplotě 80 °C pod zpětným chladičem. Poté se ze směsi oddestiluje SOCh za sníženého tlaku. Do surového produktu se přidá suchý fenol (7,75 g, 82,35 mmol) a směs se zahřeje na 110 °C po dobu 15 minut. Poté se teplota sníží na 55 °C a do směsi se přidá 6-azidohexyl-l-amin (2,95 g, 20,74 mmol). Směs se míchá při stejné teplotě 24 hodin. Po ukončení reakce se směs převede do chloroformu a vytřepe lx 2M roztokem hydroxidu sodného (85 ml). Organická vrstva se vysuší Na2SO4 a za sníženého tlaku se ze směsi oddestiluje chloroform. Produkt se přečistí sloupcovou chromatografií na silikagelu (ethyl-acetát). Frakce s čistým produktem se odpaří. Získá se 2,42 g hnědooranžové krystalické látky, což odpovídá výtěžku 94 %.
K roztoku methylesteru 9-[(6-azidohexyl)amino]akridin-4-karboxylové kyseliny (2 g, 5,30 mmol) v THF se přidá nasycený roztok NaOH v směsi Me0H/H20 5:1 v nadbytku. Směs se míchá 1 h při laboratorní teplotě. Poté se ze směsi oddestilují organická rozpouštědla za sníženého tlaku. Směs se rozpustí ve vodě (100 ml) a vytřepe 3x chloroformem (80 ml). Organická vrstva se vysuší
-5CZ 2020 - 154 A3
Na2SO4 a směs se zahustí za sníženého tlaku. Poté se směs vytřepe 10% HC1 a organická vrstva se vysuší Na2SO4 a odpaří za sníženého tlaku. Produkt se přečistí sloupcovou chromatografií na silikagelu (chloroform/methanol 4:1). Získá se 1,44 g žlutooranžové krystalické látky, což odpovídá výtěžku 74 %.
K roztoku 9-[(6-azidohexyl)amino]akridin-4-karboxylové kyseliny (150 mg, 0,413 mmol) v bezvodém dichlormethanu se přidá HBTU (313 mg, 0,826 mmol) a triethylamin (89 mg, 0,826 mmol). Směs se míchá za laboratorní teploty 10 minut. Do směsi se přidá butylamin (27 mg, 0,371 mmol) a směs se míchá 2 hodiny za laboratorní teploty. Po ukončení reakce se ze směsi oddestiluje dichlormethan za sníženého tlaku. Produkt se přečistí sloupcovou chromatografií na silikagelu (chloroform/methanol 9:1). Získá se 78 mg žluté olejovité látky, což odpovídá výtěžku 50 %.
IČ (ATR) vmax = 3358, 2932, 2861,2095, 1639, 1617, 1593, 1560, 1532, 1503, 1476, 1435, 1423, 1371, 1357, 1328, 1273, 1254, 1211, 1187, 1149, 1127, 1094, 1027, 956, 918, 848, 822, 763, 746, 736, 680, 657, 630, 617 cm1.
‘HNMR (500 MHz, aceton) δ 12,29 (s, 1H); 8,78 (s, 1H); 8,54 (d, J = 8,7 Hz, 1H); 8,43 (d, J = 8,8 Hz, 1H); 7,98 (s, 1H); 7,76 (t, J = 7,7 Hz, 1H); 7,43 (q, J = 9,1, 8,0 Hz, 2H); 6,91 - 6,79 (m, 1H); 3,97 (t, J = 7,2 Hz, 2H); 3,61 (q, J = 6,3 Hz, 2H); 3,27 (t, J = 6,9 Hz, 2H); 1,89 (p, J = 7,3 Hz, 2H), 1,77 (p, J = 7,0 Hz, 2H); 1,67 - 1,51 (m, 5H); 1,51 - 1,35 (m, 4H); 1,04 (t, J = 7,4 Hz, 3H); 13C NMR (126 MHz, aceton) δ 166,33; 154,38; 135,00; 131,65; 129,68; 128,33; 124,54; 123,68; 122,01; 117,21; 116,30; 114,72; 51,79; 51,32; 39,74; 32,61; 31,63; 30,33; 29,31; 27,03; 21,19; 14,12.
HRMS: m/z 419,2562 [M+H]+
Příklad č. 2
Příklad č. 2 demonstruje přípravu a charakterizaci sloučeniny vzorce (IV).
(IV)
K suspenzi kyseliny 2-chlorbenzoové (20,46 g) a bezvodého uhličitanu draselného (18,05 g) v isoamylalkoholu (120 ml) se za míchání přidá anilin (12 ml). Do směsi se přidá katalytické množství práškové mědi. Směs se 24 h míchá při teplotě 140 °C. Poté se ze směsi za sníženého tlaku oddestiluje isoamylalkohol a surový produkt se rozpustí v 1M NaOH. Roztok se převede do horké vody (1 1). Následně se do směsi přidává 35% HC1 do kyselé reakce. Vzniklá sraženina se odsaje a promyje horkou vodou (0,5 1). Sraženina se rozpustí v 1M NaOH a za míchání a zahřívání se přidá aktivní uhlí (1 g). Směs se přefiltruje a k filtrátu se přidá koncentrovaná kyselina chlorovodíková. Sraženina se odsaje, promyje horkou vodou (0,5 1) a vysuší. Vysušená sraženina se rozpustí za horka v 96% ethanolu (300 ml). Za míchání se přidává destilovaná voda do stálého zakalení. Směs se ponechá k vysrážení 20 h. Vzniklá sraženina se odsaje a vysuší. Produkt se přečistí sloupcovou chromatografií na silikagelu (1. CHCI,. 2. CHC13:MeOH 4:1). Frakce s čistým produktem se odpaří. Získá se 11,96 g čisté nažloutlé krystalické látky, což odpovídá výtěžku 43 0/ /0.
K 2-(fenylamino)benzoové kyselině (1,00 g) se přidá POCh (10 ml), směs se míchá 1 h při 140 °C pod zpětným chladičem. Poté se ze směsi za sníženého tlaku oddestiluje přebytečný POCh. Do surového produktu se přidá suchý fenol (4,42 g) a směs se zahřeje na 110 °C po dobu 15 minut.
-6CZ 2020 - 154 A3
Poté se teplota sníží na 55 °C a do směsi se přidá 6-azidohexyl-l-amin (1,34 g, 9,41 mmol). Směs se míchá při stejné teplotě 24 hodin. Po ukončení reakce se směs převede do chloroformu a vytřepe lx 2M roztokem hydroxidu sodného (50 ml). Organická vrstva se vysuší Na2SO4 a za sníženého tlaku se ze směsi oddestiluje chloroform. Produkt se přečistí sloupcovou chromatografií na silikagelu (ethyl-acetát). Frakce s čistým produktem se odpaří. Získá se 282,3 mg hnědooranžové olej ovité látky, což odpovídá výtěžku 19 %.
IČ (ATR) Vmax = 3188, 3030, 2934, 2859, 2788, 2094, 1635, 1588, 1569, 1535, 1473, 1362, 1340, 1272, 1191, 1170, 1143, 1115, 1091, 1036, 953,869, 748, 733,698, 661,640, 632 cm1.
Ή NMR (500 MHz, CDCh) δ 8,45 (d, J = 8,6 Hz, 2H); 8,07 (d, J = 8,5 Hz, 2H); 7,48 (t, J = 7,7 Hz, 2H); 7,21 (t, J = 7,8 Hz, 2H); 4,06 (t, J = 7,5 Hz, 2H); 3,47 (s, 1H); 3,18 (t, J = 6,8 Hz, 2H); 2,04 (p, 2H); 1,57 - 1,49 (m, 2H); 1,49 - 1,42 (m, 2H); 1,42 - 1,34 (m, 2H); 13C NMR (126 MHz, CDCh) δ 156,62; 140,30; 133,58; 125,22; 122,93; 119,68; 112,49; 51,07; 48,57; 29,80; 28,51; 26,29; 26,18;
HRMS: m/z 320,1880 [M+H]+
Příklad č. 3
Příklad č. 3 demonstruje přípravu a charakterizaci sloučeniny vzorce (V).
(V)
K methylesteru kyseliny 9-oxoakridan-4-karboxylové (0,5 g, 1,97 mmol) se přidá SOC12 (1 ml) a katalytické množství DMF. Směs se míchá při teplotě 80 °C pod zpětným chladičem. Poté se ze směsi oddestiluje SOC12 za sníženého tlaku. Do surového produktu se přidá suchý fenol (1,86 g, 19,74 mmol) a směs se zahřeje na 110 °C po dobu 15 minut. Poté se teplota sníží na 55 °C a do směsi se přidá 2-dimethylaminoethylamin (434 mg, 4,92 mmol). Směs se míchá při stejné teplotě 24 hodin. Po ukončení reakce se směs převede do chloroformu a vytřepe lx 2M roztokem hydroxidu sodného (20 ml). Organická vrstva se vysuší Na2SO4 a odpaří. Produkt se přečistí sloupcovou chromatografií na silikagelu (hexan:ethyl-acetát 7:3). Frakce s čistým produktem se odpaří.
K roztoku methylesteru 9-{[2-(dimethylamino)ethyl]amino}akridin-4-karboxylové kyseliny (63 mg, 0,195 mmol) v THF se přidá nasycený roztok NaOH ve směsi MeOH/H2O 5:1 v nadbytku. Směs se míchá 1 h při laboratorní teplotě. Poté se ze směsi oddestilují organická rozpouštědla za sníženého tlaku. Směs se rozpustí ve vodě a vytřepe 3x chloroformem. Organické vrstvy se spojí a vysuší Na2SO4. Směs se zahustí za sníženého tlaku. Poté se směs vytřepe 10% HC1 a organická vrstva se vysuší Na2SO4 a odpaří za sníženého tlaku. Produkt se přečistí sloupcovou chromatografií na silikagelu.
K roztoku 9-{[2-(dimethylamino)ethyl]amino}akridin-4-karboxylové kyseliny (150 mg, 0,485 mmol) v bezvodém dichlormethanu se přidá HBTU (368 mg, 0,97 mmol) a triethylamin (98 mg, 0,97 mmol). Směs se na 15 minut vloží do ultrazvukové lázně. Poté se do směsi přidá 6azidohexylamin (0,485 mmol) a směs se míchá 2 hodiny za laboratorní teploty. Po ukončení reakce
-7 CZ 2020 - 154 A3 se ze směsi oddestiluje dichlormethan za sníženého tlaku. Produkt se přečistí sloupcovou chromatografií na silikagelu.
HNMR (500 MHz, CDC13) δ 12,51 (s, 1H); 8,87 (d, J = 7,1; 1,4 Hz, 1H); 8,29 (d, J = 8,7; 1,5 Hz, 1H); 8,18 (d, J = 8,8; 0,9 Hz, 1H); 7,93 (d, J = 8,7; 1,3 Hz, 1H); 7,71 (t, J = 8,3; 6,6; 1,3 Hz, 1H); 7,45 - 7,34 (m, 2H); 7,14 (s, 1H); 3,91 (t, J = 5,8 Hz, 2H); 3,68 (q, J = 6,9; 5,3 Hz, 2H); 3,28 (t, J = 7,0 Hz, 2H); 2,82 - 2,76 (m, 2H); 2,69 (q, J = 7,1 Hz, 4H); 1,83 (p, J = 7,0 Hz, 2H); 1,70 - 1,57 (m, 4H); 1,57 - 1,47 (m, 2H); 1,13 (t, J = 7,1 Hz, 6H); 13C NMR (126 MHz, CDC13) δ 166,54; 152,91; 147,87; 147,43; 134,59; 130,57; 128,98; 127,91; 126,81; 123,03; 122,80; 121,51; 116,13; 115,26; 52,18; 51,40; 46,37; 46,07; 39,55; 29,66; 29,50; 28,81; 27,01; 26,54; 11,87.
Příklad č. 4
Příklad č. 4 demonstruje přípravu a charakterizaci oligonukleotidu vzorce (VI) s navázanou DNA interkalující molekulou vzorce (III) metodou click reakce.
(VI)
Oligonukleotid se syntetizuje na syntetizéru DNA/RNA ABI 394, v průběhu syntézy se s využitím standardních komerčních monomerů provede modifikace fosfátem na 3-konci, 6-karboxyfluoresceinem (6-FAM) na 5'-konci a v pozici 7 se inkorporuje deoxythymidin modifikovaný dibenzocyklooktynem.
Syntetizovaný oligonukleotid se ponechá neodštěpený na pevné fázi. 0,01 mmol molekuly vzorce (III) se rozpustí v 0,2 ml methanolu, přidá se 6 mg pevné fáze s navázaným DBCO modifikovaným oligonukleotidem (200 nmol) a třepe se za laboratorní teploty na třepačce přes noc.
Poté se roztok molekuly vzorce (III) v methanolu odpipetuje a pevná fáze se promyje opakovaně methanolem a dichlormethanem, dokud není rozpouštědlo bezbarvé. Pak se pevná fáze vysuší, přidá se 0,5 ml 50mM roztoku K2CO3 v methanolu a třepe se za laboratorní teploty na třepačce 8 hodin.
Methanolický roztok se poté odpipetuje od pevné fáze, k ní se přidá 0,5 ml vody, protřepe se, voda se opět odpipetuje a přidá se k methanolickému roztoku odblokovaného oligonukleotidu. Vznikne tak 1 ml roztoku, který se následně zbaví nízkomolekulámích vedlejších produktů gelovou chromatografií. Roztok surového oligonukleotidu z gelové chromatografie se pak odpaří do sucha, zbytek se rozpustí v definovaném objemu příslušného rozpouštědla a přečistí se na HPLC.
Pro analýzu modifikovaných oligonukleotidových sond se aplikuje chromatografická metoda, která umožňuje také semi-preparativní purifikaci, a to při následujících separačních podmínkách: kolona Luna-PhenylHexyl 150x3,0 mm, 5 pm, izokratická eluce s využitím mobilní fáze ACN:TEAA (83:17, v/v).
Charakterizace připraveného modifikovaného oligonukleotidu:
-8CZ 2020 - 154 A3 spočítaná MW = 5534,36
MS (MALDI-TOF): klastr s hlavním pikem m/z 5536 [M+H]+.
Příklad č. 5
Příklad č. 5 demonstruje metodu stanovení vlivu látek obecného vzorce (I) na zvýšení teploty tání duplexu DNA.
Metoda se provádí ve vodném prostředí za přítomnosti pufru pro Taq polymerasu používaném běžně pro PCR. V roztoku jsou přítomny 2 navzájem komplementární oligonukleotidy. Jeden je značen fluoroforem na 5' -konci (FAM) a druhý zhášečem na 3' -konci (BHQ-1). Stanovení teploty tání duplexu se provádí v přístroji pro real-time PCR, kde dochází k postupnému zvyšování teploty ze stavu, kdy jsou oligonukleotidy vázány v duplexu, až do teploty, kdy jsou oligonukleotidy denaturovány. Denaturace je doprovázena zvýšením fluorescence, neboť vzdálenost mezi zhášečem a fluoroforem jev denaturovaném stavu větší a nedochází ke zhášení fluoroforu zhášečem.
Zvyšování teploty tání probíhá v nárůstu 0,2 °C/ 5 s v předem stanoveném teplotním intervalu (4080 °C), který odpovídá použitému testovacímu systému. Ve stejných intervalech je pak měřena fluorescence v každé z 96 jamek destičky. Výsledkem je záznam, kdy na ose x je teplota a na ose y fluorescence. Derivací změny fluorescence podle teploty získáme graf, kde maximum píku odpovídá teplotě tání duplexu.
Na téže destičce se vyhodnocuje škála koncentrací testované látky v rozsahu 100 μΜ až 20 nM proti kontrole, kterou je vzorek bez obsahu testované látky. Testované látky lze poté mezi sebou porovnávat dle koncentrace, ve které účinně zvyšují teplotu tání.
Příklad č. 6
Příklad č. 6 demonstruje metodu stanovení vlivu látek obecného vzorce (I) vázaných na sekvenci oligonukleotidu na zvýšení teploty tání duplexu DNA.
Pro otestování vlivu navázané modifikace na oligonukleotid se testy provádí obdobně jako v případě testu modifikací volně v roztoku. V reakci jsou přítomny 2 navzájem komplementární oligonukleotidy. Jeden je značen fluoroforem na 5'-konci (FAM) a druhý zhášečem na 3'-konci (BHQ-1). Testovaná modifikace je umístěna ve vybrané pozici fluoroforového oligonukleotidu. Stanovení teploty tání duplexu se provádí v přístroji pro real-time PCR, kde dochází k postupnému zvyšování teploty ze stavu, kdy jsou oligonukleotidy vázány v duplexu, až do teploty, kdy jsou oligonukleotidy denaturovány. Denaturace je doprovázena zvýšením fluorescence, neboť vzdálenost mezi zhášečem a fluoroforem jev denaturovaném stavu větší a nedochází ke zhášení fluoroforu.
Zvyšování teploty tání probíhá v nárůstu 0,2 °C/ 5 s v předem stanoveném teplotním intervalu (4080 °C), který odpovídá použitému testovacímu systému. Ve stejných intervalech je pak měřena fluorescence v každé z 96 jamek destičky. Výsledkem je záznam, kdy na ose x je teplota a na ose y fluorescence. Derivací změny fluorescence podle teploty získáme graf, kde maximum píku odpovídá teplotě tání duplexu.
Na téže destičce se křížově vyhodnocuje koncentrace oligonukleotidu se zhášečem (0,4 resp. 0,2 μΜ v reakci) a s fluoroforem (0,3 resp. 0,15 μΜ). Navzájem jsou porovnávány oligonukleotidy s navázanou modifikací i proti kontrole bez modifikace.

Claims (2)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Použití derivátů akridinu a antracenu obecného vzorce (I):
    kde:
    A je -N=, nebo -CH=;
    substituenty Q1, Q2 a Q3 navázané v kterékoli volné poloze tricyklického jádra jsou nezávisle na sobě vybírány ze skupiny zahrnující: -H, -NH2 a -X-(CH2)n-T, kde:
    X je -O-, -S-, -CH2-, -C0NH-, -NH- nebo -NR1-, kde R1 je alkyl nebo aryl;
    n je celé číslo od 0 do 10;
    Tje -N3, -COOH, -CONH2, -CONHR2, -CONR2R3, -COOR2, -NH2, -NHR2,
    -NR2R3, -SH, -NCS, -CO-O-L, kde R2 a R3 jsou nezávisle na sobě alkyl nebo aryl a L je A-sukcinimidinyl, 1-pentafluorfenyl, 3-sulfo-A-sukcinimidinyl, l-(4-sulfo-2,3,5,6-tetrafluorofenyl) nebo sodný kation;
    a dále jejich solí vzniklých reakcí s HC1, H2SO4, H3PO4 nebo HN03 ke zvýšení pevnosti vazby komplementárních řetězců DNA účastnících se interakce a k ovlivnění teploty tání vznikajícího duplexu.
  2. 2. Deriváty akridinu a antracenu obecného vzorce (I):
    kde:
    A je -N=, nebo -CH=;
    substituent Q1 navázaný v kterékoli volné poloze tricyklického jádra představuje skupinu obecného vzorce (II):
    -10CZ 2020 - 154 A3 i JV’W i E
    VCHsú
    N3 (Π) kde:
    n je celé číslo od 0 do 10;
    E je -S-, -Ο-, -CH2-, -NH- nebo -NR1-, kde R1 je alkyl nebo aryl;
    dále substituenty Q2 a Q3 navázané v kterékoli volné poloze tricyklického jádra jsou nezávisle na sobě vybírány ze skupiny zahrnující: -Η, -NH2 a -X-(CH2)n-T, kde:
    X je -C0NH-, -O-, -S-, -CH2-, -NH- nebo -NR2-, kde R2 je alkyl nebo aryl;
    n je celé číslo od 0 do 10;
    T je -C00H, -CONH2, -CONHR3, -CONR3R4, -COOR3, -NH2, -NHR3 nebo -NR3R4, kde R3 a R4 jsou nezávisle na sobě alkyl nebo aryl;
    a dále jejich soli vzniklé reakcí s HC1, H2SO4, H3PO4 nebo HNO3.
CZ2020-154A 2020-03-19 2020-03-19 Použití derivátů akridinu jako sloučenin interkalujících se do DNA CZ309849B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020-154A CZ309849B6 (cs) 2020-03-19 2020-03-19 Použití derivátů akridinu jako sloučenin interkalujících se do DNA

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020-154A CZ309849B6 (cs) 2020-03-19 2020-03-19 Použití derivátů akridinu jako sloučenin interkalujících se do DNA

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2020154A3 true CZ2020154A3 (cs) 2021-09-29
CZ309849B6 CZ309849B6 (cs) 2023-12-13

Family

ID=77851942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2020-154A CZ309849B6 (cs) 2020-03-19 2020-03-19 Použití derivátů akridinu jako sloučenin interkalujících se do DNA

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ309849B6 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ309844B6 (cs) * 2021-09-03 2023-12-06 Univerzita Karlova Deriváty akridinu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ309844B6 (cs) * 2021-09-03 2023-12-06 Univerzita Karlova Deriváty akridinu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití

Also Published As

Publication number Publication date
CZ309849B6 (cs) 2023-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5493117B2 (ja) オリゴヌクレオチド誘導体及びその利用
US7851606B2 (en) Negatively charged minor groove binders
Seela et al. Azide− alkyne “click” conjugation of 8-aza-7-deazaadenine-DNA: Synthesis, duplex stability, and fluorogenic dye labeling
US20080038745A1 (en) Nucleotide analogs with six-membered rings
JP7012957B2 (ja) Rna配列の簡便検出法
EP1224332A1 (en) Hybridization-triggered fluorescent detection of nucleic acids
AU2008201041A1 (en) Primer, primer set, and nucleic acid amplification method and mutation detection method using the same
EP2891714B1 (en) Method for analyzing target nucleic acid, kit, and analyzer
JP5975524B2 (ja) 化合物、核酸、核酸の製造方法および核酸を製造するためのキット
CZ2020154A3 (cs) Deriváty akridinu a antracenu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití
DE19637042A1 (de) Heterocyclische Verbindungen und deren Verwendung in der Detektion von Nucleinsäuren
EP2736916B1 (en) Minor groove binder phosphoramidites and methods of use
WO2010001902A1 (ja) オリゴヌクレオチドプローブ及びその利用
JP2021020903A (ja) クマリン系化合物及び関連する方法
Wamberg et al. Intercalating nucleic acids (INAs) containing insertions of 6H-indolo [2, 3-b] quinoxaline
JP2011135824A (ja) 標的核酸の検出方法
CN101970443B (zh) Rna选择性杂交试剂及其应用
CZ2021407A3 (cs) Deriváty akridinu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití
JP5920763B2 (ja) 蛍光標識オリゴヌクレオチド誘導体及びその利用
JP5724200B2 (ja) 標的塩基配列の識別方法
CZ305332B6 (cs) Použití derivátů pyrazinu a jejich isosterů jako sloučenin vážících se do malého žlábku DNA
Serrano Development of enforced stacked intercalators that target trinucleotide repeat mismatches in DNA
EP1466919A1 (en) Nucleotide analogs with six membered rings
Seio et al. Synthesis and Fluorescence Properties of Nucleosides with Pyrimidopyrimidine‐Type Base Moieties
Yang Functionalization of RNA-DNA Hybrid Nanostructures by Targeting Abasic Sites with ATMND and Its Derivatives