CZ309844B6 - Deriváty akridinu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití - Google Patents

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

Info

Publication number
CZ309844B6
CZ309844B6 CZ2021-407A CZ2021407A CZ309844B6 CZ 309844 B6 CZ309844 B6 CZ 309844B6 CZ 2021407 A CZ2021407 A CZ 2021407A CZ 309844 B6 CZ309844 B6 CZ 309844B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
dna
group
acridine
oligonucleotide
acridine derivatives
Prior art date
Application number
CZ2021-407A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2021407A3 (cs
Inventor
Filip Kostelanský
Filip Mgr. Kostelanský
Veronika Nováková
Nováková Veronika doc. PharmDr., Ph.D.
Petr ZimÄŤĂ­k
Zimčík Petr prof. PharmDr., Ph.D.
Miroslav MiletĂ­n
Miletín Miroslav doc. PharmDr., Ph.D.
Zuzana Havlínová
Havlínová Zuzana Ing., Ph.D.
AntonĂ­n Libra
Libra Antonín PharmDr., Ph.D.
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 CZ2021-407A priority Critical patent/CZ309844B6/cs
Publication of CZ2021407A3 publication Critical patent/CZ2021407A3/cs
Publication of CZ309844B6 publication Critical patent/CZ309844B6/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
    • C07D219/08Nitrogen atoms
    • C07D219/10Nitrogen atoms 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
    • 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
    • C12Q1/6806Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay
    • 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)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Abstract

Deriváty akridinu, výhodně substituované karboxamidovou skupinou nesoucí skupinu obsahující uhlíkatý řetězec zakončený bazickou funkcí, substituované uhlíkatým řetězcem ve formě alkynylu zakončeným azidoskupinou sloužící ke kovalentní 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. Azidoskupina sloužící k azido-alkynové cykloadici na vhodně modifikovaný řetězec příkladně oligonukleotidu. Použití derivátů akridinu nesoucích azidoskupinou jako meziproduktů pro přípravu interkalátorů DNA.

Description

Deriváty akridinu 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 takzvané Locked nucleic acids (LNA, O2'-C4'-methylenenovou skupinou přemostěný cyklus ribosy) a Bridged Nucleic Acids (BNA, O2'-C4'-methylenaminoskupinou přemostěný cyklus ribosy).
O dosažení vyšší stability duplexu DNA usilují i další technologie. Příkladně se jedná o 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.
Řada 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. 779795; 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 příkladně pentamidin.
Velkou oblastí využití MGB i interkalátorů je molekulární biologie a diagnostika. Z MGB patří mezi nejvýznamnější 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 se v oblasti molekulární biologie jako MGB využívají i molekuly nezveřejněné struktury. Jako komponenta pro syntézu oligonukleotidů je znám MGB charakteru trimeru pyrroloindolu CDPI3 (trimer-amid 1,2-dihydro-(3H)-pyrrolo[3,2-e]indol-7-karboxylové kyseliny), a to příkladně z dokumentů US 7582739, US 8980855 či US 6486308. Základní struktura této molekuly, odvozená ze struktury duokarmycinů, je známa již řadu let, její syntéza je poměrně komplikovaná a problematická může být i její stabilita (BOGER D.L., COLEMAN R.S., INVERGO B.J. J. Org. Chem. 1987, vol. 52, no. 8, p. 1521-1530). CDPI3 zároveň není vhodný pro všechny aplikace zahrnující oligonukleotidové sondy.
- 1 CZ 309844 B6
Strukturně jsou látky působící mechanismem MGB poměrně různorodé. Příkladně se jedná o heterocyklické oligoamidy netropsin, distamycin a jejich analogy, diamidino- či diguaninodisubstituované 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. 1119-1173). Předpokladem vazby do malého žlábku DNA je vhodné prostorové zakřivení molekuly, schopnost vytvářet van der Waalsovy a vodíkové vazby s exocyklickými skupinami a heterocyklickými dusíky nukleových bází 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., RAYNER E., BARON A., BOAHEN Y., SIMPSON I.J., SMITH N.J., FOX K.R., HARTLEY J.A., KELLAND L.R. Chem. Commun. 1999, p. 929-930). 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, jako je pentamidin, tak i poměrně rigidní, jako příkladně zmíněné deriváty benzimidazolu. Z patentových dokumentů je známo použití několik typů látek působících mechanismem MGB pro stabilizaci duplexů nukleových kyselin, příkladně distamycinu a jeho derivátů (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 (4',6-diamidin-2-fenylindol).
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 virových, bakteriálních či parazitárních infekcí a klinicky jsou interkalátory využívány především jako antineoplastika (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 jsou známy příkladně doxorubicin, mithoxanthron či aktinomyciny. Interkalační mechanismus byl potvrzen i u derivátů akridinu (PRASHER P., SHARMA M. Med. Chem. Commun. 2018, vol. 9, p. 1589-1618; HRIDYA V.M., HYNES J.T., MUKHERJEE A. J. Phys. Chem. B 2019, vol. 123(51), p. 1090410914.)
Předpokladem pro interkalační účinek je přítomnost relativně velké planární části molekuly, nejčastěji 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, je z interkalátorů možné zmínit příkladně ethidium bromid. Interkalátory mají výhodu v silnější stabilizaci duplexu DNA.
Přetrvává potřeba uvést do praktického použití sloučeniny interkalující DNA či vázající se do malého žlábku dvoušroubovice DNA, které by byly flexibilní, ale zároveň snadno připravitelné, s relativně malou molekulou, nízkou molekulovou hmotností a konjugovatelné na oligonukleotidové sondy.
Ze stavu techniky, příkladně z dokumentů IMOTO, Shuhei; HIROHAMA, Tomoya; NAGATSUGI, Fumi. New Methodology to Search for DNA Binding Ligands Based on Duplex DNA-Templated Click Chemistry In: Nucleic Acids Symposium Series. Oxford University Press, 2008. p. 381-382; IMOTO, Shuhei; HIROHAMA, Tomoya; NAGATSUGI, Fumi. DNA
- 2 CZ 309844 B6 templated click chemistry for creation of novel DNA binding molecules. Bioorganic & medicinal chemistry letters, 2008, 18.20: 5660-5663; HOWELL, Lesley A., et al. Synthesis and evaluation of 9-aminoacridines derived from benzyne click chemistry. Bioorganic & medicinal chemistry letters, 2009, 19.20: 5880-5883, jsou známé sloučeniny na bázi akridinu nesoucí azidovou skupinu vázanou přes aromatický amin, které mohou být použity pro zvýšení teploty tání DNA a přípravu oligonukleotidových sond. Při přípravě těchto sond je ovšem nutné se vyhnout použití standardních silně nukleofilních činidel, příkladně při deprotekčních krocích, jelikož nevýhodou těchto sloučenin je nízká stabilita vazby připojující substituent s funkční skupinou k akridinovému jádru vůči těmto činidlům. V důsledku toho je nutné používat drahé, komplikované a méně efektivní syntetické postupy.
Podstata vynálezu
Předmětem vynálezu jsou deriváty akridinu, které odstraňují uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky. Vynálezem jsou látky obecného vzorce I a jejich použití jako sloučenin pro zvýšení teploty tání dvoušroubovice DNA. Jedná se o molekuly na bázi aromatického jádra akridinu, výhodně substituovaného karboxamidovou skupinou nesoucí skupinu obsahující uhlíkatý řetězec zakončený bazickou fůnkcí, substituovaného uhlíkatým řetězcem ve formě alkynylu zakončeným azidoskupinou sloužící ke kovalentní 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. Azidoskupina slouží k azido-alkynové cykloadici (takzvané click reakci) na vhodně modifikovaný řetězec příkladně oligonukleotidu.
Vynález se týká derivátů akridinu obecného vzorce I:
(I) kde:
substituent Q1 navázaný v kterékoli volné poloze tricyklického jádra představuje strukturu obecného vzorce II:
kde:
(Π)
-3CZ 309844 B6 n je celé číslo od 0 do 10 s tím, že azidová skupina N3 je připojena vždy k uhlíku nejvzdálenějšímu od akridinového jádra;
dále substituenty 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 -CONH-, -O-, -S-, -CH2- nebo -NH-;
n je celé číslo od 0 do 10;
T je -COOH, -CONH2, -CONHR, -CONR2, -COOR2, -NH2, -NHR nebo -NR2, kde R je methyl;
a dále jejich soli vzniklé reakcí s HCl, H2SO4, H3PO4 nebo HNO3 a jejich použití jako meziproduktů pro přípravu interkalátorů DNA.
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. Oproti stavu techniky je možné při přípravě oligonukleotidů s navázanou molekulou stabilizující DNA použít standardní, a tedy nejlevnější, komponenty pro syntézu a následně aplikovat postupy odchránění využívající standardní silně nukleofilní činidla, které by u sloučenin dle stavu techniky vedly k odštěpení molekuly interkalátoru od řetězce oligonukleotidu.
Mechanismus interkalace akridinu do dvoušroubovice DNA zahrnuje dva procesy. V první fázi se plochá tricyklická aromatická část molekuly zasunuje mezi dvojice bází a je zde zadržována interakcí elektronů konjugovaného systému akridinového jádra s π-elektrony bází. V případě vhodně substituovaných akridinových derivátů nesoucích v postranním řetězci amidický substituent, případně substituent typu aminoskupiny či hydroxyskupiny, dochází poté v druhé fázi ke vzniku vodíkových můstků mezi těmito funkčnímu skupinami a bázemi v malém nebo velkém žlábku dvoušroubovice DNA. Tyto interakce výrazně posilují pevnost vazby akridinových derivátů na DNA. Vzhledem k tomu, že akridinové jádro se efektivně interkaluje do DNA jak stranou obsahující dusík, tak i opačnou stranou molekuly, u volné molekuly akridinového derivátu v roztoku poloha substituentu neovlivňuje zásadně pevnost interakce. Z tohoto pohledu se nicméně ukázala jako významná vzájemná poloha substituentu nesoucího amidickou nebo jinou vhodnou skupinu a substituentu nesoucího azidoskupinu za účelem navázání akridinového derivátu na řetězec DNA kovalentní vazbou vytvořenou click reakcí. Pokud jsou tyto skupiny vázány na opačných stranách molekuly, ukazuje se, že po navázání na oligonukleotid je schopnost molekuly akridinu interkalovat se snížená, neboť relativně objemný substituent s karboxamidovou nebo jinou vhodnou skupinou pravděpodobně stéricky brání interkalaci, což se experimentálně projeví menším vlivem na zvýšení teploty tání duplexu. Pokud jsou oba substituenty vázány na stejné straně akridinového skeletu, po navázání akridinového derivátu na oligonukleotid se může akridinové jádro snadno, bez stérického bránění, interkalovat a substituent nesoucí amidovou skupinu zůstává vně dvoušroubovice, což je zároveň vhodnější poloha pro jeho efektivní navázání do malého nebo velkého žlábku dvoušroubovice. Nejlepšího účinku dle vynálezu je tedy dosaženo u sloučenin obecného vzorce I nesoucích uhlíkatý řetězec zakončený azidoskupinou a karboxamidovou skupinou s uhlíkatým řetězcem zakončeným bazickou funkcí v polohách 4 a 5 akridinového jádra, přičemž číslování poloh je zobrazeno na následujícím schématu:
- 4 CZ 309844 B6
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. 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
Obrázek 1 zobrazuje graf zvýšení teploty tání duplexu DNA v závislosti na koncentraci testované sloučeniny IV
Obrázek 2 zobrazuje graf zvýšení teploty tání duplexu DNA v závislosti na koncentraci modifikovaného oligonukleotidů V
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Příklad č. 1 demonstruje přípravu a charakterizaci sloučeniny vzorce IV - 9-amino-5-(6azidohex-1 -yn-1 -yl )-,V-(2-(di mcthylam i nojcthyl jakridi n-4-karboxam idu.
(IV)
K bezvodému uhličitanu draselnému (4 g) se přidá kyselina 2-jodbenzoová (2,3 g) a kyselina 3jodanthranilová (2,4 g). Do směsi se přidá isoamylalkohol (70 ml) a katalytické množství práškové mědi a oxidu měďného. Směs se míchá při teplotě 140 °C 45 min. Poté se ze směsi za sníženého tlaku oddestiluje isoamylalkohol a surový produkt se rozpustí v 1M NaOH (50 ml)
- 5 CZ 309844 B6 a přefiltruje. K filtrátu se přidá 35% HCl do kyselé reakce. Vzniklá sraženina se odsaje a promyje vodou (50 ml). Produkt se pročistí sloupcovou chromatografií na silikagelu (HEX:EAC:AA 6:3:1). Takto se připraví 3,2 g jemně žluté pevné krystalické látky, což odpovídá výtěžku 93 %.
K připravené 2-[(2-karboxyfenyl)amino]-3-jodbenzoové kyselině (3,5 g) se přidá POCb (40 ml) a 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). Poté se do směsi přidává POCb do rozpuštění krystalů a směs se míchá 12 h při 50 °C. Přebytečný MeOH se ze směsi oddestiluje a vzniklé krystaly se odsají a promyjí destilovanou vodou. Produkt se pročistí sloupcovou chromatografií na silikagelu (CHCE). Takto se získá 2,7 g hnědožluté krystalické látky, což odpovídá výtěžku 78 %.
K připravenému methylesteru kyseliny 5-jod-9-oxoakridan-4-karboxylové (1,7 g) se přidá SOCl2 (10 ml). Směs se míchá při teplotě 80 °C pod zpětným chladičem 1 h. Poté se ze směsi oddestiluje SOCb za sníženého tlaku. Do surového produktu se přidá suchý fenol (8,8 g) a směs se zahřeje na 110 °C po dobu 15 minut. Poté se teplota sníží na 65 °C a do směsi se přidá uhličitan amonný (1,117 g). Směs se míchá při stejné teplotě 1 hodinu. Po ukončení reakce se směs převede do chloroformu a vytřepe 2M roztokem hydroxidu sodného (3 x 75 ml). Organická vrstva se vysuší Na2SO4 a za sníženého tlaku se ze směsi oddestiluje chloroform. Produkt se použije v další reakci bez čištění.
Připravený methylester 5-jod-9-aminoakridin-4-karboxylové kyseliny (0,5 g) se rozpustí v N, Ndimethylethan-1,2-diaminu (5 ml). Reakční směs se míchá 1 h při teplotě 60 °C. Následně se z reakce oddestiluje za sníženého tlaku přebytečný N,N-dimethylethan-1,2-diamin. Produkt se pročistí sloupcovou chromatografií na silikagelu (EAC:MeOH:TEA 9:1:1). Takto se získá 0,521 g žlutooranžové krystalické látky, což odpovídá výtěžku 91 %.
Připravený 9-amino-N-[2-(dimethylamino)ethyl]-5-jodakridin-4-karboxamid (101 mg) a hex-5yn-1-yl methansulfonát (108 mg) se rozpustí ve směsi chloroformu (3 ml) a TEA (1 ml). Do směsi se následně přidají jodid měďný (10 mg) a tetrakis(trifenylfosfin)paládium (10 mg), směs se zahřeje na 60 °C a reakce se ukončí oddestilováním rozpouštědel ze směsi. Produkt se bez dalšího čištění rozpustí v DMF (3 ml) a do směsi se přidá azid sodný (148 mg). Směs se míchá 1 h při 60 °C. Poté se ze směsi oddestiluje DMF za sníženého tlaku a produkt se přečistí sloupcovou chromatografií na silikagelu (EAC:MeOH:TEA 95:5:5). Takto se získá 46 mg produktu v podobě oranžové amorfní látky, což odpovídá výtěžku 47 %.
IČ (ATR) Vmax = 3156, 2931, 2827, 2775, 2082, 1691, 1630, 1567, 1549, 1530, 1494, 1466, 1440, 1386, 1353, 1281, 1258, 1237, 1190, 1173, 1086, 1056, 1013, 974, 904, 849, 802, 759, 752, 679, 650, 646, 637 cm-1.
1H NMR (600 MHz, Pyridin-d5) δ 13,34 (bs, 1H), 9,26 (bs, 1H), 8,89 (s, 2H), 8,78 (d, J = 8,5 Hz, 1H), 8,64 (s, J = 9,4 Hz, 1H), 8,05 (d, J = 6,9 Hz, 1H), 7,37 (t, J = 7,8 Hz, 1H), 7,31 (m, 1H), 4,07 (bs, J = 7,5 Hz, 2H), 3,28 (bs, J = 5,6 Hz, 2H), 2,87 - 2,75 (m, J = 7,4 Hz, 4H) 2,26 (d, J = 1,1 Hz, 6H), 1,78 (bs, 4H).
13C NMR (151 MHz, Pyridin-d5) δ 166,80, 153,51, 150,04, 148,11, 147,28, 136,25, 135,66, 128,52, 127,28, 123,63, 122,10, 121,69, 114,49, 113,44, 95,34, 81,08, 59,86, 51,01, 45,70, 38,82, 28,34, 26,53, 19,71.
HRMS: m/z 430,2359 [M+H]+.
Příklad 2
Příklad č. 2 demonstruje přípravu a charakterizaci oligonukleotidu vzorce V s navázanou DNAinterkalující molekulou vzorce IV metodou click reakce.
- 6 CZ 309844 B6
(V)
Oligonukleotid se syntetizuje na DNA/RNA syntetizéru. V průběhu syntézy se s využitím standardních komerčních monomerů provede modifikace fosfátem na 3'-konci, 6karboxyfluoresceinem (6-FAM) na 5'-konci a v pozici 7 se inkorporuje deoxythymidin modifikovaný dibenzocyklooktynem (DBCO).
Syntetizovaný oligonukleotid se ponechá neodštěpený na pevné fázi. 0,01 mmol molekuly vzorce IV se rozpustí v 0,2 ml methanolu, přidá se 6 mg pevné fáze s navázaným DBCO modifikovaným oligonukleotidem (200 nmol) a třepe se za pokojové teploty na třepačce přes noc.
Poté se roztok molekuly vzorce IV 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 32% vodného roztoku amoniaku a třepe se za pokojové teploty na třepačce 20 hodin.
Roztok amoniaku, obsahující odštěpený a odchráněný oligonukleotid, se poté odpipetuje od pevné fáze, k ní se přidá 0,5 ml ultračisté vody, protřepe se, voda se opět odpipetuje a přidá se k roztoku odblokovaného oligonukleotidu. Vznikne tak 1 ml roztoku, který se následně zbaví nízkomolekulárních 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 typu Phenyl-Hexyl 150x3,0 mm, 5 pm, izokratická eluce s využitím mobilní fáze ACN:TEAA (83:17, v/v).
Charakterizace připraveného modifikovaného oligonukleotidu:
spočítaná MW = 5530,32
MS (MALDI-TOF): klastr s hlavním pikem m/z 5526,5 [M+H]+.
Příklad 3
Příklad č. 3 demonstruje metodu stanovení vlivu látky vzorce IV na zvýšení teploty tání duplexu DNA.
-7 CZ 309844 B6
Metoda se provádí ve vodném prostředí za přítomnosti pufru pro Taq polymerasu používaném běžně pro PCR. V roztoku jsou přítomny dva 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 se projeví zvýšením fluorescence, neboť vzdálenost mezi zhášečem a fluoroforem je v 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 40 až 80 °C. Ve stejných intervalech se měří fluorescence v každé z 96 jamek destičky. Výsledek se získá v podobě záznamu, kde se na ose x vynese teplota a na ose y fluorescence. Derivací změny fluorescence podle teploty se získá graf, kde maximum píku odpovídá teplotě tání duplexu.
Na jedné destičce se vyhodnocuje škála koncentrací testovaných látek v rozsahu 100 μΜ až 20 nM proti kontrole v podobě systém bez obsahu testované látky. Testované látky se poté mezi sebou porovnají dle koncentrace, ve které účinně zvyšují teplotu tání.
Příklad 4
Příklad č. 4 demonstruje metodu stanovení vlivu látky vzorce IV vázané na sekvenci oligonukleotidu, tedy modifikovaného oligonukleotidu vzorce V, na zvýšení teploty tání duplexu DNA.
Metoda se provádí ve vodném prostředí za přítomnosti pufru pro Taq polymerasu používaném běžně pro PCR. V reakci jsou přítomny dva navzájem komplementární oligonukleotidy. Jeden je značen fluoroforem na 5'-konci (FAM) a druhý zhášečem na 3'-konci (BHQ-1). Testovaná modifikace v podobě navázané látky vzorce IV se umístí ve vybrané pozici fluroforového 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 se projeví zvýšením fluorescence, neboť vzdálenost mezi zhášečem a fluoroforem je v denaturovaném stavu větší a nedochází ke zhášení fluoroforu.
Zvyšování teploty tání probíhá v nárůstu 0,2 °C/5 s v předem stanoveném teplotním intervalu 40 až 80 °C. Ve stejných intervalech je pak měřena fluorescence v každé z 96 jamek destičky. Výsledek se získá v podobě záznamu, kde se na ose x vynese teplota a na ose y fluorescence. Derivací změny fluorescence podle teploty se získá graf, kde maximum píku odpovídá teplotě tání duplexu.
Na jedné destičce se křížově vyhodnocuje koncentrace oligonukleotidu se zhášečem (0,4 μΜ v reakci) a s fluoroforem (0,3 μΜ). Navzájem se porovnávají oligonukleotidy s navázanou modifikací a kontrolní vzorky bez modifikace.
Průmyslová využitelnost
Deriváty akridinu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití jsou průmyslově využitelné při výrobě oligonukleotidových DNA sond a činidel pro studium DNA.

Claims (3)

1. Deriváty akridinu obecného vzorce I:
(I), kde:
substituent Q1 navázaný v kterékoli volné poloze tricyklického jádra představuje strukturu obecného vzorce II:
N3
-<-C=C—(CH2)n (II), kde:
n je celé číslo od 0 do 10 s tím, že azidová skupina N3 je připojena vždy k uhlíku nej vzdálenějšímu od akridinového jádra;
dále substituenty Q2 a Q3 navázané v kterékoliv volné poloze tricyklického jádra jsou nezávisle na sobě vybírány ze skupiny zahrnující: -Η, -NH2 a -X-(CH2)n-T, kde:
X je -CONH-, -0-, -S-, -CH2- nebo -NH-;
nje celé číslo od 0 do 10;
T je -COOH, -CONH2, -CONHR, -CONR2, -COOR, -NH2, -NHR nebo -NR2, kde R je methyl;
a dále jejich soli vzniklé reakcí s HC1, H2SO4, H3PO4 nebo HNO3.
2. Deriváty akridinu podle nároku 1, vyznačující se tím, že substituent Q2 zahrnující karboxamidovou skupinu a substituent Q1 jsou umístěny v poloze 4 a 5 akridinového jádra.
3. Použití derivátů akridinu obecného vzorce I:
-9CZ 309844 B6
(I), kde:
substituent Q1 navázaný v kterékoliv volné poloze tricyklického jádra představuje strukturu obecného vzorce II:
N3
-^-C=C—(CH2)n (II), kde:
n je celé číslo od 0 do 10 s tím, že azidová skupina N3 je připojena vždy k uhlíku nej vzdálenějšímu od akridinového jádra;
dále substituenty Q2 a Q3 navázané v kterékoliv volné poloze tricyklického jádra jsou nezávisle na sobě vybírány ze skupiny zahrnující: -Η, -NH2 a -X-(CH2)n-T, kde:
X je -CONH-, -0-, -S-, -CH2- nebo -NH-;
nje celé číslo od 0 do 10;
T je -COOH, -CONH2, -CONHR, -CONR2, -COOR, -NH2, -NHR nebo -NR2, kde R je methyl;
a dále jejich solí vzniklé reakcí s HC1, H2SO4, H3PO4 nebo HNO3 jako meziproduktů pro přípravu interkalátorů DNA.
CZ2021-407A 2021-09-03 2021-09-03 Deriváty akridinu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití CZ309844B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2021-407A CZ309844B6 (cs) 2021-09-03 2021-09-03 Deriváty akridinu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2021-407A CZ309844B6 (cs) 2021-09-03 2021-09-03 Deriváty akridinu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2021407A3 CZ2021407A3 (cs) 2023-03-15
CZ309844B6 true CZ309844B6 (cs) 2023-12-06

Family

ID=85477725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2021-407A CZ309844B6 (cs) 2021-09-03 2021-09-03 Deriváty akridinu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ309844B6 (cs)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ2020154A3 (cs) * 2020-03-19 2021-09-29 Univerzita Karlova Deriváty akridinu a antracenu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ2020154A3 (cs) * 2020-03-19 2021-09-29 Univerzita Karlova Deriváty akridinu a antracenu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IMOTO SHUHEI; HIROHAMA TOMOYA; NAGATSUGI FUMI: "DNA-templated click chemistry for creation of novel DNA binding molecules", BIOORGANIC & MEDICINAL CHEMISTRY LETTERS, vol. 18, no. 20, 2008-10-15, pages 5660 - 5663, XP025562130, ISSN: 0960-894X, DOI: 10.1016/j.bmcl.2008.08.074 *
LESLEY A. HOWELL ET AL.: "Design and synthesis of threading intercalators to target DNA", BIOORGANIC & MEDICINAL CHEMISTRY LETTERS, vol. 20, no. 23, 2010-12-1, pages 6956 - 6959, XP027459335, ISSN: 0960-894X, DOI: 10.1016/j.bmcl.2010.09.128 *

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2021407A3 (cs) 2023-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4948690B2 (ja) 共有結合したオリゴヌクレオチド小溝結合物質複合体
US6312894B1 (en) Hybridization and mismatch discrimination using oligonucleotides conjugated to minor groove binders
US6951930B2 (en) Hybridization-triggered fluorescent detection of nucleic acids
US8383792B2 (en) Compound having structure derived from mononucleoside or mononucleotide, nucleic acid, labeling substance, and method and kit for detection of nucleic acid
AU2002313026B2 (en) Method for labelling and fragmenting DNA
JPH10510982A (ja) 自己消光性蛍光プローブと方法
US20100137614A1 (en) Negatively charged minor groove binders
Gröger et al. Guanidiniocarbonyl-pyrrole-aryl conjugates as nucleic acid sensors: Switch of binding mode and spectroscopic responses by introducing additional binding sites into the linker
US9156778B2 (en) Cross-coupled peptide nucleic acids for detection of nucleic acids of pathogens
EP2736916B1 (en) Minor groove binder phosphoramidites and methods of use
Saarbach et al. Facile access to modified and functionalized PNAs through Ugi-based solid phase oligomerization
CZ309844B6 (cs) Deriváty akridinu jako sloučeniny interkalující se do DNA a jejich použití
CZ309849B6 (cs) Použití derivátů akridinu jako sloučenin interkalujících se do DNA
Bando et al. Detection of CAG repeat DNA sequences by pyrene-functionalized pyrrole-imidazole polyamides
Wamberg et al. Intercalating nucleic acids (INAs) containing insertions of 6H-indolo [2, 3-b] quinoxaline
Hirose et al. Evaluation of the DNA Alkylation Properties of a Chlorambucil‐Conjugated Cyclic Pyrrole‐Imidazole Polyamide
Totsingan et al. Highly selective single nucleotide polymorphism recogniton by a chiral (5S) PNA beacon
EP3668884B1 (en) Duplex stabilizing fluorescence quenchers for nucleic acid probes
Brown et al. Synthesis and biophysical evaluation of minor-groove binding C-terminus modified pyrrole and imidazole triamide analogs of distamycin
JP4177006B2 (ja) グアニンバルジ修飾分子
US20100136538A1 (en) Marking reagents bearing diazo and nitro functions, methods for the synthesis of such reagents and methods for detecting biological molecules
Serrano Development of enforced stacked intercalators that target trinucleotide repeat mismatches in DNA
Leisvuori et al. 4-Oxoheptanedioic acid: an orthogonal linker for solid-phase synthesis of base-sensitive oligonucleotides
Yang Functionalization of RNA-DNA Hybrid Nanostructures by Targeting Abasic Sites with ATMND and Its Derivatives
Hu et al. Nucleobase and 5′-Terminal Probes for DNA Redox Chemistry