EP2929019A1 - Agent and method for modifying the 5' cap of rna - Google Patents

Agent and method for modifying the 5' cap of rna

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Publication number
EP2929019A1
EP2929019A1 EP13826999.8A EP13826999A EP2929019A1 EP 2929019 A1 EP2929019 A1 EP 2929019A1 EP 13826999 A EP13826999 A EP 13826999A EP 2929019 A1 EP2929019 A1 EP 2929019A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unsubstituted
substituted
amino acid
seq
acid sequence
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13826999.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andrea Rentmeister
Daniela STUMMER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universitaet Hamburg
Original Assignee
Universitaet Hamburg
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 Universitaet Hamburg filed Critical Universitaet Hamburg
Publication of EP2929019A1 publication Critical patent/EP2929019A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10Transferases (2.)
    • C12N9/1003Transferases (2.) transferring one-carbon groups (2.1)
    • C12N9/1007Methyltransferases (general) (2.1.1.)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/26Preparation of nitrogen-containing carbohydrates
    • C12P19/28N-glycosides
    • C12P19/30Nucleotides
    • C12P19/32Nucleotides having a condensed ring system containing a six-membered ring having two N-atoms in the same ring, e.g. purine nucleotides, nicotineamide-adenine dinucleotide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/26Preparation of nitrogen-containing carbohydrates
    • C12P19/28N-glycosides
    • C12P19/30Nucleotides
    • C12P19/34Polynucleotides, e.g. nucleic acids, oligoribonucleotides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y201/00Transferases transferring one-carbon groups (2.1)
    • C12Y201/01Methyltransferases (2.1.1)

Definitions

  • the invention relates to means and methods for modifying the 5 'cap of RNA.
  • the quality of the mRNA preparation is of particular importance
  • RNAs for example sRNAs, tRNA, rRNA, ncRNA, miRNA, etc.
  • sRNAs for example sRNAs, tRNA, rRNA, ncRNA, miRNA, etc.
  • mRNAs for example sRNAs, tRNA, rRNA, ncRNA, miRNA, etc.
  • RNA molecules are identified and enriched, regardless of the length of their poly (A) tail, solely because of the cap structure involved, thus also short poly (A) tail RNAs (both mRNAs and
  • RNA molecules of hepatitis C-infected cells were isolated.
  • AdoMet S-adenosyl-L-methionine
  • a fluorophore was bound to the modified tRNA phe by Cu (I) - catalyzed azide-alkyne-1,3-dipolar cycloaddition (CuAAC).
  • sequence-specific click labeling of RNA was achieved using Box C / D RNP methyltransferases (M. Tomkuviene, B. Clouet-d'Orval, I.
  • RNA molecules in particular mRNA molecules
  • the present invention therefore has for its object to provide such a further possibility. This problem is solved by the subjects of the independent claims.
  • a modified at a certain position enzyme namely the Trimethylguanosinsynthase 2 from Giardia lamblia (hereinafter abbreviated to "GlaTgs2", whose wild-type sequence is shown in SEQ ID NO: 1, new possibilities for labeling and and / or isolation of RNA species having a 5 'm 7 GpppN cap, this m 7 GpppN cap (engl., "m 7 GpppN cap”) is a guanosine residue methylated at position N7. at position 5 'over a
  • R 1 is OH or OCH 3 .
  • the B in the above formula stands for any nucleobase.
  • the N in the expression m 7 GpppN stands for nucleoside, nucleotide, nucleoside or nucleotide analogue, ppp for the triphosphate bridge, G for guanosine and m 7 for the methyl group at N7.
  • Such a cap includes, for example, eukaryotic mRNA molecules, but also certain noncoding RNA species, e.g. snRNAs, snoRNAs and telomerase RNAs.
  • Wild-type GlaTgs2 has 258 amino acids and catalyzes the further methylation (hypermethylation) of capping guanosine at position N2 with S-adenosyl-L-methionine (AdoMet) as cofactor (S. Hausmann et al, J. Biol. Chem. 2008, 283, 31706-31718).
  • AdoMet S-adenosyl-L-methionine
  • the enzyme from Giardia lamblia does not seem to accept dimethylated nucleotides as a substrate, leaving the enzyme to transfer only a single methyl residue to N2.
  • AdoMet is also abbreviated to "SAM” and serves as a cofactor for various enzymes to transfer the methyl group at the sulfur atom, leaving behind the CH 3 group and leaving S-adenosyl-L-homocysteine, which is also abbreviated as "AdoHcy” or "SAH” becomes.
  • Wildtype enzyme can better use.
  • the amino acid introduced instead of valine is not tryptophan or leucine. This opens up the amino acid introduced instead of valine.
  • nonpolar / hydrophobic amino acids examples include alanine, valine, methionine, leucine, isoleucine, proline, tryptophan and phenylalanine.
  • polar / neutral amino acids examples include tyrosine, threonine, glutamine, glycine, serine, cysteine and asparagine.
  • AdoMet S-adenosyl-L-methionine
  • AdoPropen AdoMet analogue
  • the invention provides an isolated or synthetic protein which
  • a. has or comprises an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2
  • b. has or comprises an amino acid sequence homologous to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, provided that valine is not present in the homologous amino acid sequence at the position corresponding to position 34 of SEQ ID NO: 2, or
  • c has or comprises an amino acid sequence which is homologous to the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2, wherein the amino acid sequence to the amino acid sequence according to SEQ
  • ID NO: 2 is more than 85%, preferably at least 90%, more preferably at least 95% identical, with the proviso that in the homologous amino acid sequence at the
  • Position corresponding to position 34 according to SEQ ID NO: 2, not valine is, or d. a contiguous partial sequence of at least 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 65, 70, 80, 90 or at least 100 amino acids, preferably at least 1 10, 120, 130, 140,
  • amino acids 150, 160, 170, 180, 190 or at least 200 amino acids, more preferably at least 210, 220, 230, 240 or at least 250 amino acids of the amino acid sequence according to a, b or c, or comprises, with the proviso that the partial sequence the amino acid Position 34 according to SEQ ID NO: 2 or the corresponding homologous amino acid, and
  • the formulation that the protein "has an amino acid sequence” means that the protein consists of the sequence, ie no further amino acids are present at the C- and / or N-terminus
  • the formulation that the protein "comprises an amino acid sequence” means that the protein contains the sequence, without being limited to proteins having no further amino acids at the C and / or N-terminus, but this term also encompasses the formulation that the protein has an amino acid sequence ", ie consists only of the amino acids listed in the sequence and in the order given in the sequence.
  • protein refers to polymers of any number of amino acids linked together by peptide bonding and includes the terms “peptide” and “polypeptide.”
  • the linear sequence of amino acids in a protein is referred to as "amino acid sequence.”
  • synthetic as used herein means “artificially produced” and includes proteins that do not occur naturally, ie, with the particular amino acid sequence.
  • isolated here means that a protein from its original or natural environment, for example from a
  • Eukaryotic or prokaryotic cell has been liberated.
  • homologous in relation to a protein means that a protein is in its
  • amino acid sequence largely coincides with a different protein compared with it, without being completely identical.
  • homolog may mean that a protein other than an amino acid has an amino acid sequence identical to the trimethylguanosine synthase of Giardia lamblia.
  • the presence of homology between two proteins can be determined by comparing each one position in one sequence with the corresponding position in the other sequence and determining whether identical or similar residues are present.
  • Two compared sequences are homologous if there is a certain minimum level of identical or similar amino acids.
  • Identity means that when comparing two sequences at equivalent positions in each case the same amino acid. If necessary, it may be necessary to take account of sequence gaps in order to produce the best possible alination of the comparison sequences.
  • Similar amino acids are amino acids with the same or equivalent chemical and physical properties. When one amino acid is replaced by another
  • Properties of an amino acid are, for example, the hydrophobicity or the charge.
  • Particular examples of similar amino acids are nonidentical amino acids which have been synthesized using the computer program "Basic Local Alignment Search Tool", abbreviated BLAST, (SF Altschul et al., 1990, Basic Local Alignment search tool, J. Mol BLOSUM62 substitution matrix (Henikoff, S., and Henikoff, J., Amino Acid Substitution Matrices from Protein Blocks, Proc. Natl Acad., USA, 89: 10915-10919, 1992) are reported as "positive,” ie, have a positive score in the BLOSUM62 substitution matrix.
  • BLAST Basic Local Alignment Search Tool
  • Amino acids or assumed a minimum length of 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 95% of the amino acids of the respective amino acid sequences. Particular preference is given to the full length of the respective protein. It will be readily apparent to those skilled in the art, from a knowledge of the art, which of the available BLAST programs, e.g. BLASTp, eligible for identification of homology. In addition, there are other programs known to those skilled in the art, and may be used in assessing the homology of two or more sequences to be compared if necessary. Such programs are, for example, on the websites of the European
  • homologous in the present application means a match, ie identity in the amino acid sequence, of at least 60%, preferably at least 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93 %, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or at least 99%, more preferably at least 99.5%.
  • homologue may also mean that one trimethylguanosine synthase contains no more than 60, preferably not more than 50, 40, 30, 25, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12 or 11, particularly preferably not more than 9, 8, 7, 6, 5, 4 , 3, 2 or 1 position (s) has a different, missing or additional amino acid.
  • alkyl includes saturated aliphatic (non-aromatic) groups,
  • alkyl groups including straight-chain alkyl groups (e.g., methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, and octyl) and branched chain alkyl groups (e.g., isopropyl, tert -butyl, isobutyl).
  • the term also includes O, N, S or P alkyl groups (e.g., -O-methyl), i. Alkyl groups which are bonded to a compound via an oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus atom.
  • C n -C m wherein n and m are each positive integers and m is greater than n, means an area indicating the number of C atoms of a compound or a group
  • Ci-Cio therefore simultaneously also includes, for example, "C2-C6", ie 2, 3, 4, 5 or 6 C Atoms, or "C1-C4", ie 1, 2, 3 or 4 C-atoms, or "C4-C9", ie 4, 5, 6, 7, 8 or 9 C-atoms.
  • alkenyl includes unsaturated aliphatic (non-aromatic) groups having at least one CC double bond, including straight-chain and branched-chain alkenyl groups The term also includes O, N, S or P alkenyl groups (eg, -O-propenyl). , ie alkenyl groups, which have an oxygen, nitrogen, sulfur or
  • C 2 -C 10 alkenyl means an alkenyl group having 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms.
  • alkynyl includes unsaturated aliphatic (non-aromatic) groups having at least one C-C triple bond, including straight-chain and branched-chain
  • Alkenyl groups also includes O-, N-, S- or P-alkynyl groups (eg -O-butynyl), ie alkynyl groups attached via an oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus atom to a Connection are bound.
  • C 2 -C 10 -alkynyl denotes an alkynyl group having 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms.
  • alkenynyl includes unsaturated aliphatic (non-aromatic) groups having at least one C-C double bond and at least one C-C triple bond,
  • alkeninyl groups including straight-chain and branched-chain alkeninyl groups.
  • the term also includes O, N, S or P alkenyl groups, i. Alkeninyl groups which have an oxygen,
  • C 4 _10 -alkeninyl means an alkeninyl group having 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms.
  • cycloalkyl includes alicyclic groups, ie, cyclic saturated aliphatic (non-aromatic) groups, eg, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl.
  • cycloalkenyl means, respectively, ring-shaped aliphatic (non-aromatic) alkenyls, alkynyls or alkenyls according to the above definition, wherein the double and / or triple bond (s) may be present inside or outside the ring or ring system.
  • heteroalkyl refers to alkyl groups in which one or more
  • Carbon atoms of the hydrocarbon skeleton through other atoms e.g. Oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus atoms are replaced.
  • the term also includes O, N, S or P heteroalkyl groups, i. Heteroalkyl groups which are bonded to a compound via an oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus atom.
  • heteroalkyl also includes cycloalkyls in which one or more carbon atoms of the hydrocarbon backbone are replaced by other atoms, eg, oxygen, nitrogen, sulfur, or phosphorus, by the terms “heteroalkenyl,” “heteroalkynyl,” “heteroalkeninyl.” are alkenyls, alkynyls and alkenyls as well
  • Cyclo alkenyls, cycloalkynyls and Cycloalkeninyle understood in which one or more carbon atoms of the hydrocarbon skeleton by other atoms (heteroatoms), for example, oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus atoms replaced.
  • the term "C 1 -C 10 -heteroalkyl” denotes an alkyl group having 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms and at least one heteroatom. The same applies analogously to heteroalkenyls, heteroalkynyls and heteroalkenyls.
  • zidoalkyl herein is meant an alkyl having an azido group -N 3
  • the term also includes cyclic alkyls and heteroalkyls having an azido group.
  • Azidoalkenyl “azidoalkynyl” and “azidoalkeninyl” correspondingly include alkenyls, alkynyls and alkenyls, cyclic alkenyls , Alkynyls and alkenyls as well as heteroalkenyls, alkynyls and alkenyls understood.
  • substituted means one or more substituents replacing a hydrogen atom on one or more carbon atoms of the hydrocarbon backbone, such as oxo, hydroxyl, phosphate, cyano, and amino groups, but also halogens, for example (eg F, Cl, Br, I), alkyl, cycloalkyl, aryl and heteroaryl.
  • nucleic acid a polymer whose monomers are nucleotides
  • a nucleotide is a compound of a sugar moiety, a nitrogen-containing heterocyclic organic base (nucleotide or nucleobase) and a phosphate group
  • the sugar moiety is usually a pentose, in the case DNA deoxyribose, in the case of RNA ribose
  • the nucleotides are linked via the phosphate group by means of a
  • Phosphodiester bridge usually between the 3'-C atom of the sugar component of a nucleoside (compound of nucleobase and sugar) and the 5'-C atom of
  • nucleic acid as used herein includes, for example, DNA, RNA and DNA / RNA mixed sequences.
  • nucleobase is understood to mean organic bases found in RNA or DNA, which are often purines (R) and pyrimidines (Y), examples of purines are guanine (G) and adenine (A), examples for pyrimidines cytosine (C), thymine (T) and uracil (U) are phosphorylated nucleosides, for example
  • Nucleoside monophosphates NMP
  • nucleoside diphosphates NDP
  • nucleoside triphosphates NTP
  • the phosphate, diphosphate (pyrophosphate) or triphosphate group is usually linked to the 5'-C atom of the sugar component of the nucleoside, but may for example also be linked to the 3'-C atom.
  • nucleoside is understood here as meaning organic molecules which consist of a
  • Sugar residue sucgar component
  • organic base e.g. a heterocyclic organic base, in particular a nitrogen-containing heterocyclic organic base, which are connected via a glycosidic bond.
  • Sugar residue is often a pentose, eg deoxyribose or ribose, but may also be another sugar, for example a C 3 , C 4 or C 6 sugar.
  • a nucleoside is therefore a compound of the general formula (III)
  • B is a nitrogen-containing heterocyclic organic base, e.g. a
  • Nucleobase, and R 3 and R 4 are independently H or OH.
  • nucleoside analog is meant herein a compound that does not naturally occur in the human body, but is structurally similar to a naturally occurring nucleoside in the human body, such as, for example, from the cell and / or viral enzymes substantially corresponding to the natural nucleoside can be phosphorylated and incorporated into an RNA or DNA strand, for example, a nucleoside analog can itself be a nucleoside
  • nucleoside analogs are either structurally and / or functionally analogous nucleosides in the above sense or nucleosides. Since nucleoside analogues do not necessarily have to contain a sugar or base component in the narrower sense, here is also a component analogous to the base component (base analog) or a •
  • nucleoside analogues are, for example, AZT (3'-azido-2 ', 3'-dideoxythimidine, azidothymidine), 2', 3'-dideoxyinosine (didanosine), 2 ', 3'-dideoxycytidine (zalticabin) and 2-amino-9 - ((2-hydroxyethoxy) methyl) -1H-purin-6 (9H) -one (acyclovir). Nucleoside phosphonates may also be nucleoside analogs.
  • nucleotide By a “nucleotide” are phosphorylated nucleosides, for example
  • Nucleoside monophosphates NMP
  • nucleoside diphosphates NDP
  • nucleoside triphosphates NTP
  • the phosphate, diphosphate (pyrophosphate) or triphosphate group is usually linked to the 5'-C atom of the sugar component of the nucleoside, but may for example also be linked to the 3'-C atom.
  • nucleotide analog is accordingly understood a phosphorylated nucleoside analog.
  • TTN Total Turnover Number
  • the protein according to the invention preferably catalyzes the enzymatic transfer of the
  • RNA is ribonucleic acid
  • R 1 is OH or OCH 3
  • N is nucleoside, nucleotide, nucleoside or nucleotide analog
  • B is nucleobase
  • R is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted C 2 _ 10 alkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-alkenyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-alkynyl,
  • substituted or unsubstituted C4-io-Alkeninyl substituted or unsubstituted C 3 i 2 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C 3 _i 2 cycloalkenyl, substituted or unsubstituted C5-i2 cycloalkynyl, substituted or unsubstituted C5-i2 -Cycloalkeninyl, substituted or unsubstituted Ci_io-heteroalkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-Heterolkenyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-heteroalkynyl, substituted or unsubstituted C4-io-Heteroalkeninyl, substituted or unsubstituted Ci_io- azidoalkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-Azidoalkenyl, substitute
  • the protein according to the invention catalyzes the transfer of the radical R of the AdoMet analog according to formula (I) does not mean that it can not also use AdoMet as a cofactor and can transfer a methyl group to the N 2 of the m 7 GpppN cap. Rather, it means that the reaction with the AdoMet analogue is at least also catalysed by the protein according to the invention under physiological conditions, preferably in comparison with the wild-type enzyme at a higher rate, with greater affinity for the cofactor, greater yield and / or greater total turnover number (Total Turnover Number , TTN).
  • the total turnover number TTN of the protein according to the invention is greater than 5, preferably>6,>7,>8,> 9 or> 10, and / or the total turnover number TTN of the protein according to the invention is at least twice the total turnover number of the wild-type enzyme, in each case based on mean values and the same AdoMet analogue, preferably AdoPropen.
  • the ratio of the total turnover numbers of AdoMet to AdoPropen ie the ratio TTNAdoMet: TTNAdoPropen, ⁇ 20, more preferably ⁇ 15, more preferably ⁇ 14, ⁇ 13, ⁇ 12, ⁇ 11 or ⁇ 10.
  • the protein according to the invention comprises or comprises only a partial sequence of SEQ ID NO: 2, it is particularly preferred that the protein catalyzes at least one of the above transfer reactions. It is preferred if the protein according to the invention
  • a. has or comprises an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, or
  • b. has or comprises an amino acid sequence which is homologous to the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, with the proviso that in the homologous
  • Amino acid sequence at the position corresponding to the position 34 according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, is not valine, or
  • c. has or comprises an amino acid sequence which is homologous to the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, wherein the homologous amino acid sequence to the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 3, 4, 5 , 6, 7, 8, 9 or 10 is more than 85%, preferably at least 90%, more preferably at least 95% identical, with the proviso that in the amino acid sequence at the position corresponding to position 34 according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, not valine, or
  • d. a contiguous partial sequence of at least 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 65, 70, 80, 90 or at least 100 amino acids, preferably at least 110, 120, 130, 140,
  • At position 34 of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is not isoleucine or threonine. Particularly preferred is at position 34 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 alanine, glycine or methionine, preferably alanine.
  • At position 76 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 is preferably aspartic acid, threonine, leucine or valine, particularly preferably aspartic acid, and / or at position 92 of
  • Amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 is preferably arginine or alanine. At position 34 according to SEQ ID NO: 2 alanine is particularly preferred, at position 76 according to SEQ ID NO: 2 aspartic acid and at position 92 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 arginine or alanine.
  • the present invention also relates to a nucleic acid which codes for a protein according to the invention.
  • the present invention relates to a method for
  • R is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted C 2 _ io alkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-alkenyl, substituted or
  • a protein according to the invention which has the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 and in which at position 34 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 alanine, glycine or methionine, preferably alanine Position 76 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2
  • Aspartic acid, threonine, leucine or valine, preferably aspartic acid, and at position 92 of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is arginine or alanine, and AdoPropen, AdoEnYn or AdoBenzyl is used as the AdoMet analog.
  • a protein in which position 34 according to SEQ ID NO: 2 is alanine, at position 76 according to SEQ ID NO: 2 is aspartic acid and at position 92 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 arginine or alanine, in the presence of AdoPropen, AdoEnYn or AdoBenzyl under appropriate conditions with the RNA, preferably mRNA, brought into contact to run the enzymatic reaction.
  • the residue R transferred to the N2 of guanosine may be further modified, for example, by an enzymatic or non-enzymatic chemical route.
  • a preferred possibility is to carry out a chemical modification of the radical R by means of a bioorthogonal chemical reaction, preferably a bioorthogonal click reaction.
  • a bioorthogonal chemical reaction preferably a bioorthogonal click reaction.
  • Such reactions are known in the art and include, for example, photoclick methods, thiol-ene-click methods, and Cycloaddition reactions, eg, the Cu (I) -catalyzed Huisgencycloaddition (see, for example, HC Kolb, MG Finn, KB Sharpless, 2001, Angew Chem 97, 11, 2056-2075; HC Kolb, MG Finn, KB Sharpless, 2001, Angew Chem Int. Ed., 40, 11, 2004-2021; CN Bowman and CE Hoyle, Angew Chem. Int.
  • a "photoclick reaction” is understood as meaning the 1,3-dipolar cycloaddition of an alkene with a nitrile imine to form a pyrazoline cycloadduct, and the basic prerequisite for the formation of the cycloadduct is similar
  • the cap structure can be attached to the 5 'end of RNAs which have such a cap structure or can be provided with such a cap structure in a two-stage or two-part RNA
  • multistage processes can also be specifically modified by a chemoenzymatic route.
  • the cap structure with the help of a according to the invention enzymatically modified by instead of a methyl radical, a radical R is transferred to the N2 of the m 7 GpppN cap.
  • the RNA modified with this radical can then be reacted with suitable molecules, for example with a suitable biomarker (eg biotin), for example by means of known methods of click chemistry, and further modified.
  • suitable molecules for example with a suitable biomarker (eg biotin), for example by means of known methods of click chemistry, and further modified.
  • biomarker eg biotin
  • These molecules also include columnar materials that allow immobilization of the RNAs through the cap structure. This immobilization may be, for example, directly or indirectly via non-covalent
  • Interactions take place with a corresponding matrix. But it can also be via a covalent bond, whereby the interaction of e.g. becomes more stable with the matrix, allowing, for example, more stringent washing steps that allow others
  • mRNA be isolated specifically from complex cell lysates.
  • the present invention relates to a test kit comprising a protein according to the first aspect of the invention and an AdoMet analog according to the following formula
  • R is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted C 2 _ io alkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-alkenyl, substituted or
  • the AdoMet analog AdoPropen, AdoEnYn or AdoBenzyl has a
  • Amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 arginine or alanine.
  • AdoMet analog AdoPropen was prepared by a method of Dalhoff et al. (Dalhoff, C., et al, Nat. Chem. Biol. 2006, 2, 31-32).
  • For the synthesis of AdoPropen 20 mg of S-adenosyl-L-homocysteine (52 ⁇ ) were dissolved with stirring in 3 mL of formic acid: acetic acid 1: 1.
  • the solution was cooled by stirring for 10 minutes in an ice bath, before 264 ⁇ ⁇ (3 ⁇ 2 mmol) of 3-bromopropene was added. Subsequently, the reaction solution was stirred for 4 days at room temperature and stopped by adding 30 ml of cold, didemineralisertem water.
  • the aqueous phase was extracted 3 times with 5 mL diethyl ether each time and
  • AdoEnYn 5'- [(S) - [(3S) -3-amino-3-carboxypropyl] pent-2-en-4-ynylsulfonio] -5'-deoxyadenosine (AdoEnYn)
  • AdoMet analog AdoEnYn was prepared according to Peters et al. (Peters, S. Willnow, M. Duisken,
  • Ethanoic acid (1: 1) dissolved. This solution was added to 7.2 mg (19 ⁇ ) of S-adenosyl-L-homocysteine and stirred at room temperature for 14 hours. This was then added to 30 mL ddH 2 0 and extracted three times with 50 mL diethyl ether. The aqueous phase was frozen and lyophilized. The residue was taken up in 2.5 mL ddH 2 O with 0.01% TFA and analyzed by HR-ESI-MS. This was followed by purification by preparative HPLC.
  • AdoMet analog AdoBenzyl was analogously to the method of Dalhoff et al. (Dalhoff, C., et al, Nat. Chem. Biol. 2006, 2, 31-32).
  • AdoBenzyl 9.2 mg S-adenosyl-L-homocysteine (24 ⁇ ) with stirring in 1.38 mL
  • acetic acid 1 1 dissolved. The solution was cooled by stirring for 10 minutes in an ice bath before 171.2 ⁇ ⁇ (1:44 mmol) of benzyl bromide was added. Subsequently, the reaction solution was stirred for 4 days at room temperature and stopped by adding 15 mL of cold, didemineralisertem water. The aqueous phase was washed 3 times with 2.5 mL each
  • AdoMet analogues by the WT-GlaTgs2 (SEQ ID NO: 1) and the proteins according to the invention according to SEQ ID NO: 4-10 propenyl (AdoPropen), Penteninyl (AdoEnYn) and benzyl (AdoBenzyl) on the N2 atom of the WT-GlaTgs2 (SEQ ID NO: 1) and the proteins according to the invention according to SEQ ID NO: 4-10 propenyl (AdoPropen), Penteninyl (AdoEnYn) and benzyl (AdoBenzyl) on the N2 atom of the
  • Table 1 Components used for the activity assay using m 7 GpppA.
  • AdoMet analogue 0.33 - 0.6 ⁇ 365 - 740 ⁇
  • Reaction Buffer 2 50 mM Tris; 10 mM MgCl 2 ; 100 mM NH 4 OAc; pH 8.4
  • MTAN stands for 5'-methylthioadenosine / S-adenosylhomocysteine nucleosidase.
  • LuxS stands for S-ribosylhomocysteine lyase.
  • Table 2 shows the activity of GlaTgs2-WT in comparison with examined GlaTgs2 variants, whereby AdoPropen was used as AdoMet analogue.
  • Table 2 Activity of GlaTgs2-WT and GlaTgs2 variants on AdoPropen
  • TTN Total Turnover Number.
  • Amino acid exchanges are indicated in the manner known to those skilled in the art (original amino acid position - new amino acid) using the one letter code for amino acids.
  • V34A means that the original amino acid valine at position 34 has been replaced by alanine.
  • proteins according to the invention had at least one activity comparable or higher with the wild-type enzyme.
  • AdoPropen are shown in Table 3:
  • the GlaTgs2 variant GlaTgs2-V34A (SEQ ID NO: 4) has a higher affinity for AdoPropen and a higher activity with AdoPropen compared to the wild-type enzyme GlaTgs2-WT.
  • the thermal stability corresponds to that of the wild-type enzyme.
  • AdoMet kinetic parameters were similar to those of the wild-type enzyme (S. Hausmann, S. Shuman, J Biol Chem 2005, 280, 32101-32106.). 3. Thermostability
  • the stability of a protein characterizes its ability to tolerate denaturing influences, such as an increase in ambient temperature, within certain limits and to maintain the native conformation.
  • thermal stability of the Tso value is the temperature at which an enzyme loses 50% of its activity after 15 minutes of incubation.
  • the proteins to be analyzed were heated for 15 minutes at different temperatures in the thermocycler while a sample of the protein was incubated on ice. In the following activity tests were carried out with the previously heated proteins. The sample incubated on ice was used as a reference, which had 100% activity. After normalization of the values it was possible to determine using a Boltzmann fit with the software Origin.
  • GlaTgs2 variants GlaTgs2-V34A SEQ ID NO: 4
  • GlaTgs2-V34G SEQ ID NO: 5
  • GlaTgs2-V34M SEQ ID NO: 6
  • VA044 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride 4.2 Fluorescence labeling by Cu-Click reaction
  • a 300 mM CuBr solution (in DMSO / tBuOH 3: 1) was freshly prepared and diluted 1:10 with 111 mM TBTA solution (in DMSO / tBuOH 3: 1).
  • To 10 of the enzyme-catalyzed reaction were then 8 DMSO / tBuOH, 3 ⁇ ⁇ of the 30 mM CuBr solution (in TBTA) and 2.5 ⁇ , Eterneon-azide 5 (Eterneon-Azid 480/635, Jena Bioscience GmbH, cat CLK-FA15-1) (2.5mM in DMSO / tBuOH).
  • Cross-metathesis was used to fluorescently label allyl-modified mRNA caps using flurorescein-o-acrylate 8 or another fluorescently-labeled acrylate and a second-generation Hoveyda Grubbs catalyst 10, according to the general scheme outlined below.
  • Catalyst 10 which was taken up in 30% tBuOH in water, also incubated in 30% tBuOH in water for five hours at room temperature or 37 ° C with exclusion of light.
  • the analysis was carried out by means of 20% polyacrylamide gel electrophoresis and in-gel
  • Light source was essential for the successful implementation and the formation of the reactive nitrile imine apparently disappeared or was minimized by increasing the distance.
  • the components contained in the sample were gel-electrophoretically separated after an incubation of up to 20 hours at 4 ° C. and analyzed for the appearance of fluorescent products.
  • the gel was illuminated at a wavelength of 365 nm and photographed.
  • the reaction which was carried out in the presence of the alkenylated cap a 2 m 7 GpppA, a turquoise-fluorescent product could be detected.
  • a parallel analysis of the gel by means of UV shadowing showed that the detected fluorescent product had a lower electro-mobility and thus presumably a higher molecular weight than the cap.
  • Control approaches could not be detected a corresponding fluorescent signal. Controls included performing bioconversion without enzyme, without
  • the duration of the irradiation to activate the tetrazole is thus compatible with applications in living cells.
  • reaction and control mixture were incubated for 20 hours at 4 ° C and after gel electrophoretic separation of the constituents contained in the formation of a fluorescent cycloadduct characterized.

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Abstract

The invention provides an agent and method for modifying the 5' cap of RNA, for example for the purposes of isolation and analysis. According to one aspect the invention provides modified enzymes, namely modified trimethylguanosine synthases 2 from Giardia lamblia (GlaTGS2), the enzymatic activity of which is changed such that as compared to wild type enzymes the former can use AdoMet analogues better as cofactors.

Description

MITTEL UND VERFAHREN ZUR MODIFIZIERUNG DER 5 '-KAPPE VON RNA  MEDIUM AND METHOD FOR MODIFYING THE 5 'CAP OF RNA
Die Erfindung betrifft Mittel und Verfahren zur Modifizierung der 5 '-Kappe von RNA. Durch Untersuchung des Erbguts einer Zelle können wichtige Informationen über deren The invention relates to means and methods for modifying the 5 'cap of RNA. By examining the genome of a cell, important information about its
Zustand gewonnen werden, beispielsweise darüber, ob zelleigene regulatorische Prozesse korrekt ablaufen oder ob hier Veränderungen im Vergleich zum Normalzustand vorliegen. Diese Informationen können dann zum Beispiel für die Feststellung genutzt werden, ob eine Zelle entartet ist, durch Viren infiziert wurde oder sich in einem irregulären bzw. krankhaften Zustand befindet. Auf diese Weise können beispielsweise Rückschlüsse auf etwaige State, for example, whether the cell's own regulatory processes are correct or whether there are changes compared to the normal state. This information can then be used, for example, to determine if a cell is degenerate, has been infected by viruses, or is in an irregular state. In this way, for example, conclusions about any
vorliegende Krankheiten gezogen werden. present diseases are drawn.
Hierzu ist es beispielsweise bekannt, die Expression von Genen mittels Isolation und Analyse der in den Zellen vorhandenen mRNA-Moleküle zu untersuchen. Um verlässliche For this purpose, it is known, for example, to study the expression of genes by means of isolation and analysis of the mRNA molecules present in the cells. To be reliable
Informationen zu erhalten, ist die Qualität der mRNA-Präparation hierbei von besondererTo obtain information, the quality of the mRNA preparation is of particular importance
Bedeutung. Da in der Zelle neben mRNAs jedoch zahlreiche weitere Moleküle sowie weitere RNA-Spezies, insbesondere nicht-kodierende RNAs (z.B. sRNAs, tRNA, rRNA, ncRNA, miRNA etc.) vorliegen, muss eine selektive Anreicherung aufgrund spezifischer Merkmale erfolgen. Zur spezifischen Isolierung von mRNA aus Eukaryoten nutzt man deren Importance. However, since numerous other molecules and other RNA species, in particular non-coding RNAs (for example sRNAs, tRNA, rRNA, ncRNA, miRNA, etc.) are present in the cell in addition to mRNAs, selective enrichment must take place on the basis of specific features. For the specific isolation of mRNA from eukaryotes one uses their
charakteristischen Merkmale, nämlich den sogenannten Poly(A)-Schwanz am 3 '-Ende und die Kappenstruktur am 5'-Ende (J. Pease, R. Sooknanan, Nat Meth 2012, 9; J. S. Marcus, W. F. Anderson, S. R. Quake, Analytical Chemistry 2006, 78, 3084-3089; Z. Y. Yang, H. J. characteristic features, namely the so-called poly (A) tail at the 3 'end and the cap structure at the 5' end (J. Pease, R. Sooknanan, Nat Meth 2012, 9; JS Marcus, WF Anderson, SR Quake, Analytical Chemistry 2006, 78, 3084-3089; ZY Yang, HJ
Edenberg, R. L. Davis, Nucleic Acids Res 2005, 33; M. E. Folkers, D. A. Deiker, C. I. Edenberg, R.L. Davis, Nucleic Acids Res 2005, 33; M.E. Folkers, D.A. Deiker, C.I.
Maxwell, C. A. Nelson, J. J. Schwartz, D. A. Nix, C. H. Hagedorn, Plos One 2011, 6; Z. Gao, Q. Zhang, Y. Cao, P. Pan, F. Bai, G. Bai, Journal of Chromatography A 2009, 1216, 7670-Maxwell, C.A. Nelson, J.J. Schwartz, D.A. Nix, C.H. Hagedorn, Plos One 2011, 6; Z. Gao, Q. Zhang, Y. Cao, P. Pan, F. Bai, G. Bai, Journal of Chromatography A 2009, 1216, 7670-
7676; U. Schibler, D. Rifat, D. J. Lavery, Methods 2001 , 24, 3-14; E. Z. Bajak, C. H. Hagedorn, Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) 2008, 419, 147-160; A. K. Shukla, A. K. Shasany, S. P. S. Khanuja, Indian journal of experimental biology 2005, 43, 197-201). Über diese Merkmale wird die mRNA normalerweise nicht-kovalent an andere Moleküle gebunden, die beispielsweise an entsprechenden Säulenmaterialien immobilisiert sind (z.B. Bindung über den Poly(A)-Schwanz an Oligo-dT-Säulen oder über die 5 '-Kappe an das Protein eIF4E). Zur Isolierung von mRNAs wird derzeit hauptsächlich der enthaltene Poly(A)-Schwanz genutzt. Dieser ist, wie auch die Kappe, eine charakteristische Struktur von reifen rnRNA- Molekülen und miRNA- Vorläufern (pri-miRNA). Über diesen Bereich können die Moleküle an immobilisierte, komplementäre Desoxynukleotid(01igo-dT)-Sonden hybridisieren und somit aus komplexen Proben isoliert werden. Die hierzu benötigten Säulenmaterialien („beads") sind im Stand der Technik bekannt und werden standardmäßig eingesetzt. 7676; U. Schibler, D. Rifat, DJ Lavery, Methods 2001, 24, 3-14; EZ Bajak, CH Hagedorn, Methods in Molecular Biology (Clifton, NJ) 2008, 419, 147-160; AK Shukla, AK Shasany, SPS Khanuja, Indian Journal of Experimental Biology 2005, 43, 197-201). These features usually bind the mRNA non-covalently to other molecules immobilized, for example, on appropriate columnar materials (eg, binding via the poly (A) tail to oligo-dT columns or via the 5 'cap to the protein eIF4E ). For the isolation of mRNAs currently mainly the included poly (A) tail is used. This, like the cap, is a characteristic structure of mature rnRNA molecules and miRNA precursors (pri-miRNA). Through this region, the molecules can hybridize to immobilized, complementary deoxynucleotide (01igo-dT) probes and thus be isolated from complex samples. The required column materials ("beads") are known in the art and are used by default.
Bajak und Hagedorn (E. Z. Bajak, C. H. Hagedorn, Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) 2008, 419, 147-160) haben eine Methode etabliert, bei der eine Variante des Bajak and Hagedorn (E.Z. Bajak, C.H. Hagedorn, Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.) 2008, 419, 147-160) have established a method in which a variant of the
Translationsinititaionsfaktors eIF4E zur Isolierung von RNA über deren Kappenstruktur verwendet wird (s. auch US 6841363 B2, Gowda, Nucleic Acids Research, 2010, 38, 21, 7558- 7569). Ein Vorteil hierbei ist, dass RNA-Moleküle unabhängig von der Länge ihres Poly(A)- Schwanzes, lediglich aufgrund der enthaltenen Kappenstruktur identifiziert und angereichert werden, wodurch auch RNAs mit kurzem Poly(A)-Schwanz (sowohl mRNAs als auch Translational initiation factor eIF4E is used to isolate RNA via its cap structure (see also US 6841363 B2, Gowda, Nucleic Acids Research, 2010, 38, 21, 7558-7569). One advantage of this is that RNA molecules are identified and enriched, regardless of the length of their poly (A) tail, solely because of the cap structure involved, thus also short poly (A) tail RNAs (both mRNAs and
Vorläufer von miRNAs) für nachfolgende Analysen zugänglich werden. Zur Durchführung des Assays wird eine eIF4E-Variante, die eine bis zu lOfach höhere Affinität gegenüber den Zielmolekülen als das Wildtyp-Protein aufweist, über einen Protein- Affinitätstag (insbes. Glutathion-S-Transferase, GST) auf Glutathion-Beads immobilisiert und mit der Probe inkubiert. Die RNA mit einer Kappenstruktur bindet nicht-kovalent an das immobilisierte Protein und kann so mit Hilfe der Beads aus der komplexen Probe isoliert werden. Auf diese Weise konnten, unabhängig vom variierenden Motiv des Poly(A)-Schwanzes, RNA-Moleküle Hepatitis-C-infizierter Zellen isoliert werden. Nach Durchführung eines„Next-generation- sequencing "-Experimentes konnten neue Aussagen bezüglich der Änderungen der Precursors of miRNAs) for subsequent analyzes. To carry out the assay, an eIF4E variant which has up to 10-fold higher affinity for the target molecules than the wild-type protein is immobilized on glutathione beads via a protein affinity tag (in particular glutathione-S-transferase, GST) the sample is incubated. The RNA with a cap structure binds non-covalently to the immobilized protein and can thus be isolated from the complex sample with the help of the beads. In this way, regardless of the varying motif of the poly (A) tail, RNA molecules of hepatitis C-infected cells could be isolated. After carrying out a next-generation sequencing experiment, new statements could be made regarding changes in the
Genregulation innerhalb der Wirtszelle nach Infektion durch das Virus gemacht werden (M. Folkers, PLOS one, 2011, 6, 2, el4697, Papic, 2012, Viruses, 2012, 4, 581.612). Gene regulation within the host cell after infection by the virus are made (Folkers M., PLOS one, 2011, 6, 2, el4697, Papic, 2012, Viruses, 2012, 4, 581.612).
Ein Nachteil dieser Verfahren ist die fehlende Möglichkeit, RNA-Moleküle direkt kovalent an einen Träger zu binden, wodurch die Auswahl von Waschbedingungen bei der Abtrennung von Verunreinigungen eingeschränkt ist. Darüber hinaus beschränkt auch die häufig vorliegende 1 : 1 -Beziehung zwischen Bindemolekül und RNA- Molekül den Einsatz dieser Verfahren. Dalhoff et al. (Dalhoff C, Lukinavicius G, Klimasäuskas S, Weinhold E., 2006, Nat Chem Biol. 2(1): 31-32) beschreiben den direkten Transfer einer Ethyl-, Propyl-, Propenyl- und 2- Butinylgruppe auf 2'-Desoxycytidin und 2'-Desoxyadenosin durch drei S-Adenosyl-L- methionin(AdoMet)-abhängige DNA-Methyltransferasen über den Einsatz entsprechender Analoga dieses Kofaktors. Dabei trägt das AdoMet-Analogon die entsprechende Gruppe statt einer Methylgruppe am Schwefelatom. Lukinavicius et al. (G. Lukinavicius, V. Lapiene, Z. Stasevskij, C. Dalhoff, E. Weinhold, S. Klimasäuskas, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2758- 2759) verwendeten ein weiteres, eine NH2-Gruppe enthaltendes, AdoMet-Analogon zur Übertragung dieser Gruppe mittels geeigneter DNA-Methyltransferasen auf DNA-Nucleoside. Einen ähnlichen Ansatz haben auch Motorin et al. gewählt, die den Einsatz einer Kombination aus enzymatischem Transfer und Click-Chemie zur ortsspezifischen Markierung von tRNA- Molekülen für biophysikalische Studien beschreiben (Y. Motorin, J. Burhenne, R. Teimer, K. Koynov, S. Willnow, E. Weinhold, M. Helm, Nucleic Acids Research, 2010, 1-10, A disadvantage of these methods is the inability to covalently attach RNA molecules directly to a support, which limits the choice of wash conditions in the removal of impurities. In addition, the common 1: 1 relationship between the binding molecule and the RNA molecule limits the use of these methods. Dalhoff et al. (Dalhoff C, Lukinavicius G, Klimasäuskas S, Weinhold E., 2006, Nat. Chem. Biol. 2 (1): 31-32) describe the direct transfer of an ethyl, propyl, propenyl and 2-butynyl group to 2'- Deoxycytidine and 2'-deoxyadenosine by three S-adenosyl-L-methionine (AdoMet) -dependent DNA methyltransferases via the use of corresponding analogues of this cofactor. The AdoMet analog carries the corresponding group instead of a methyl group on the sulfur atom. Lukinavicius et al. (G. Lukinavicius, V. Lapiene, Z. Stasevskij, C. Dalhoff, E. Weinhold, S. Klimasäuskas, J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 2758-2759) used another, an NH 2 group containing, AdoMet analogue for the transmission of this group by means of suitable DNA methyltransferases on DNA nucleosides. A similar approach is also used by Motorin et al. which describe the use of a combination of enzymatic transfer and click chemistry for site-specific labeling of tRNA molecules for biophysical studies (Y. Motorin, J. Burhenne, R. Teimer, K. Koynov, S. Willnow, E. Weinhold, M. Helm, Nucleic Acids Research, 2010, 1-10,
doi: 10.1093/nar/gkq825). Dabei wurde AdoEnYn, ebenfalls ein Analogon des Kosubstrats S- adenosyl-L-methionin, verwendet, um den Penteninrest CH=C-CH=CH-CH2- mittels tRNA:Methyltransferase Trml enzymatisch auf das exocyclische N2-Atom des Guanosins an Position 26 einer tRNAphe zu übertragen. Anschließend wurde ein Fluorophor mittels Cu(I)- katalysierter Azid- Alkin- 1,3-dipolarer Cycloaddition (CuAAC) an die modifizierte tRNAphe gebunden. Ebenfalls wurde sequenspezifisches Click-Labeling von RNA erreicht, indem Box C/D RNP Methyltransferasen verwendet wurden (M. Tomkuviene, B. Clouet-d'Orval, I. doi: 10.1093 / nar / gkq825). AdoEnYn, also an analogue of the cosubstrate S-adenosyl-L-methionine, was used to enzymatically label the pentenine residue CH = C-CH = CH-CH 2 - by tRNA: methyltransferase Trml on the exocyclic N2 atom of guanosine at position 26 to transfer a tRNA phe . Subsequently, a fluorophore was bound to the modified tRNA phe by Cu (I) - catalyzed azide-alkyne-1,3-dipolar cycloaddition (CuAAC). Also, sequence-specific click labeling of RNA was achieved using Box C / D RNP methyltransferases (M. Tomkuviene, B. Clouet-d'Orval, I.
Cerniauskas, E. Weinhold, S. Klimasäuskas, Nucleic Acids Res 2012). Cerniauskas, E. Weinhold, S. Klimasäuskas, Nucleic Acids Res 2012).
Es besteht jedoch nach wie vor ein Bedürfnis für weitere Möglichkeiten, bestimmte RNA- Moleküle, insbesondere mRNA- Moleküle, aus Zellen zu isolieren und einer Analyse zuzuführen. However, there is still a need for further possibilities to isolate certain RNA molecules, in particular mRNA molecules, from cells and to supply them to an analysis.
Die vorliegende Erfindung macht es sich daher zur Aufgabe, solch eine weitere Möglichkeit zur Verfügung zu stellen. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche. The present invention therefore has for its object to provide such a further possibility. This problem is solved by the subjects of the independent claims.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass ein an einer bestimmten Position verändertes Enzym, nämlich die Trimethylguanosinsynthase 2 aus Giardia lamblia (im Folgenden mit „GlaTgs2" abgekürzt), deren Wildtyp-Sequenz in SEQ ID NO: 1 wiedergegeben ist, neue Möglichkeiten zur Markierung und/oder Isolierung von RNA-Spezies eröffnet, die über eine 5'- m7GpppN-Kappe verfügen. Bei dieser m7GpppN-Kappe (engl,„m7 GpppN cap") handelt es sich um einen an Position N7 methylierten Guanosinrest, der an Position 5 ' über eine Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims. It has surprisingly been found that a modified at a certain position enzyme, namely the Trimethylguanosinsynthase 2 from Giardia lamblia (hereinafter abbreviated to "GlaTgs2"), whose wild-type sequence is shown in SEQ ID NO: 1, new possibilities for labeling and and / or isolation of RNA species having a 5 'm 7 GpppN cap, this m 7 GpppN cap (engl., "m 7 GpppN cap") is a guanosine residue methylated at position N7. at position 5 'over a
Triphosphorsäureesterbrücke an das 5 '-Ende eines RNA-Moleküls gebunden ist (5'-5'- Verknüpfung), wie aus folgender Formel (II) ersichtlich: Triphosphorsäureesterbrücke is bound to the 5 'end of an RNA molecule (5'-5' linkage), as shown in the following formula (II):
R1 ist dabei OH oder OCH3. Das B in der obigen Formel steht für eine beliebige Nucleobase. Das N in dem Ausdruck m7 GpppN steht für Nucleosid, Nucleotid, Nucleosid- oder Nucleotid- analogon, ppp für die Triphosphatbrücke, G für Guanosin und m7 für die Methylgruppe an N7. R 1 is OH or OCH 3 . The B in the above formula stands for any nucleobase. The N in the expression m 7 GpppN stands for nucleoside, nucleotide, nucleoside or nucleotide analogue, ppp for the triphosphate bridge, G for guanosine and m 7 for the methyl group at N7.
Eine solche Kappe weisen beispielsweise eukaryotische mRNA-Moleküle auf, aber auch bestimmte nicht-kodierende RNA-Spezies, z.B. snRNAs, snoRNAs und Telomerase-RNAs. Such a cap includes, for example, eukaryotic mRNA molecules, but also certain noncoding RNA species, e.g. snRNAs, snoRNAs and telomerase RNAs.
Wildtyp GlaTgs2 (s. SEQ ID NO: 1) weist 258 Aminosäuren auf und katalysiert die weitere Methylierung (Hypermethylierung) des Kappen-Guanosins an Position N2 mit S-adenosyl-L- methionin (AdoMet) als Kofaktor (S. Hausmann et al, J. Biol. Chem. 2008, 283, 31706- 31718). Anders als die menschliche Trimethylguanosinsynthase hTgs, die die Übertragung von zwei Methylresten auf N2 katalysieren kann, scheint das Enzym aus Giardia lamblia keine dimethylierten Nukleotide als Substrat zu akzeptieren, so dass durch das Enzym lediglich die Übertragung eines einzelnen Methylrestes auf das N2 erfolgt. Somit dürfte es sich hier eigentlich um eine Dimethylguanosinsynthase und nicht um eine Trimethylguanosinsynthase handeln. Zur Vermeidung von Missverständnissen wird hier jedoch trotzdem der Begriff Trimethylguanosinsynthase oder abgekürzt Tgs für dieses Enzym verwendet. Wild-type GlaTgs2 (see SEQ ID NO: 1) has 258 amino acids and catalyzes the further methylation (hypermethylation) of capping guanosine at position N2 with S-adenosyl-L-methionine (AdoMet) as cofactor (S. Hausmann et al, J. Biol. Chem. 2008, 283, 31706-31718). Unlike human trimethylguanosine synthase hTgs, which can catalyze the transfer of two methyl residues to N2, the enzyme from Giardia lamblia does not seem to accept dimethylated nucleotides as a substrate, leaving the enzyme to transfer only a single methyl residue to N2. Thus, it is actually supposed to be a dimethylguanosine synthase and not a trimethylguanosine synthase act. However, to avoid misunderstandings, the term trimethylguanosine synthase or Tgs for this enzyme is used here nevertheless.
AdoMet wird auch mit„SAM" abgekürzt und dient diversen Enzymen als Kofaktor zur Übertragung der am Schwefelatom befindlichen Methylgruppe. Nach Abspaltung der CH3- Gruppe bleibt S-adenosyl-L-homocystein zurück, das auch mit„AdoHcy" oder„SAH" abgekürzt wird. AdoMet is also abbreviated to "SAM" and serves as a cofactor for various enzymes to transfer the methyl group at the sulfur atom, leaving behind the CH 3 group and leaving S-adenosyl-L-homocysteine, which is also abbreviated as "AdoHcy" or "SAH" becomes.
Es wurde nun überraschend gefunden, dass ein Aminosäureaustausch an Position 34 der Wildtyp-GlaTgs2 gemäß SEQ ID NO: 1, der dazu führt, dass die an dieser Position befindliche Aminosäure Valin gegen eine andere Aminosäure ausgetauscht wird, vorzugsweise gegen eine unpolare/hydrophobe oder polare/neutrale Aminosäure, und besonders bevorzugt gegen Alanin, Glycin oder Methionin, die enzymatische Aktivität des resultierenden Enzyms dahingehend ändert, dass es AdoMet- Analoga als Kofaktoren nutzen kann bzw. im Vergleich zum It has now surprisingly been found that an amino acid exchange at position 34 of the wild-type GlaTgs2 according to SEQ ID NO: 1, which results in that the amino acid valine located at this position is exchanged for another amino acid, preferably against a non-polar / hydrophobic or polar / neutral amino acid, and most preferably alanine, glycine or methionine, which alters enzymatic activity of the resulting enzyme such that it can use AdoMet analogues as cofactors or as compared to
Wildtypenzym besser nutzen kann. Vorzugsweise handelt es sich bei der anstelle von Valin eingeführten Aminosäure nicht um Tryptophan oder Leucin. Damit eröffnet sich die Wildtype enzyme can better use. Preferably, the amino acid introduced instead of valine is not tryptophan or leucine. This opens up the
Möglichkeit einer gezielten Modifikation des 5 '-Endes von RNA-Spezies, die eine m7GpppN- Kappe tragen, um dort gegebenenfalls in nachfolgenden Schritten Reportergruppen anzubringen und/oder eine spezifische Immobilisierung dieser RNA-Spezies zu erreichen. Possibility of a targeted modification of the 5 'end of RNA species carrying a m 7 GpppN cap, where appropriate, in subsequent steps to attach reporter groups and / or to achieve a specific immobilization of these RNA species.
Beispiele für unpolare/hydrophobe Aminosäuren sind Alanin, Valin, Methionin, Leucin, Isoleucin, Prolin, Tryptophan und Phenylalanin. Beispiele für polare/neutrale Aminosäuren sind Tyrosin, Threonin, Glutamin, Glycin, Serin, Cystein und Asparagin. Examples of nonpolar / hydrophobic amino acids are alanine, valine, methionine, leucine, isoleucine, proline, tryptophan and phenylalanine. Examples of polar / neutral amino acids are tyrosine, threonine, glutamine, glycine, serine, cysteine and asparagine.
Unter dem Begriff„AdoMet- Analogon" wird hier eine Verbindung der folgenden Formel (I) By the term "AdoMet analog" herein is meant a compound of the following formula (I)
verstanden, die am Schwefelatom einen Rest R trägt, der keine Methylgruppe ist. Es handelt sich somit um eine Verbindung mit demselben Grundgerüst wie AdoMet (S-adenosyl-L- methionin), wobei am Schwefelatom anstelle der Methylgruppe ein anderer Rest gebunden ist. AdoMet- Analoga sind beispielsweise in der WO 2006/108678 A2 beschrieben. understood that carries a radical R on the sulfur atom, which is not a methyl group. It is thus a compound with the same basic skeleton as AdoMet (S-adenosyl-L-methionine), wherein the sulfur atom instead of the methyl group, another radical is attached. AdoMet analogs are described, for example, in WO 2006/108678 A2.
Ein Beispiel für einen solchen Rest ist Propenyl CH2=CH-CH2-. Das entsprechende AdoMet- Analogon (5,-[(S)-[(3S)-3-Amino-3-carboxypropyl]prop-2-enylsulfonio]-5'-desoxyadenosin) mit diesem Rest anstelle von Methyl wird als„AdoPropen" bezeichnet und weist folgende Formel (Ia) auf: An example of such a radical is propenyl CH 2 = CH-CH 2 -. The corresponding AdoMet analogue (5 , - [(S) - [(3S) -3-amino-3-carboxypropyl] prop-2-enylsulfonio] -5'-deoxyadenosine) with this residue instead of methyl is called "AdoPropen" and has the following formula (Ia):
Weitere Beispiele für Reste R sind Propinyl CH=C-CH2-, Butinyl CH=C-CH2-CH2-, Pent-2- en-4-inyl CH=C-CH=CH-CH2-, Benzyl Ph-CH2- (Ph = C6H5) und Azidobutenyl N3-CH2- CH=CH-CH2-. Im Falle des Propinylrestes CH=C-CH2- wird das AdoMet- Analogon hier als „AdoPropin" bezeichnet, im Falle des Butinylrestes CH^C-CH2-CH2- als„AdoButin", im Falle des Pent-2-en-4-inyl-Restes CH=C-CH=CH-CH2- als„AdoEnYn", im Falle des Benzylrestes„AdoBenzyl" und im Falle des Azidobutenylrestes N3-CH2-CH=CH-CH2- als „AdoAzid". Für den Pent-2-en-4-inyl-Rest wird hier auch der Begriff„Penteninylrest" verwendet. Further examples of radicals R are propynyl CH = C-CH 2 -, butinyl CH = C-CH 2 -CH 2 -, pent-2-en-4-ynyl CH = C-CH = CH-CH 2 -, benzyl Ph -CH 2 - (Ph = C 6 H 5 ) and azidobutenyl N 3 -CH 2 - CH = CH-CH 2 -. In the case of the propynyl radical CH = C-CH 2 - the AdoMet analog here is referred to as "AdoPropin", in the case of the butinyl radical CH ^ C-CH 2 -CH 2 - as "AdoButin", in the case of pent-2-ene -4-inyl radical CH = C-CH = CH-CH 2 - as "AdoEnYn", in the case of the benzyl radical "AdoBenzyl" and in the case of the azidobutenyl radical N 3 -CH 2 -CH = CH-CH 2 - as "AdoAzid For the pent-2-en-4-inyl radical, the term "penteninyl radical" is also used here.
In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung daher ein isoliertes oder synthetisches Protein bereit, das In a first aspect, therefore, the invention provides an isolated or synthetic protein which
a. eine Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 aufweist oder umfasst, oder b. eine Aminosäuresequenz aufweist oder umfasst, die zu der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 homolog ist, mit der Maßgabe, dass in der homologen Aminosäuresequenz an der Position, die der Position 34 gemäß SEQ ID NO: 2 entspricht, nicht Valin steht, oder c. eine Aminosäuresequenz aufweist oder umfasst, die zu der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 homolog ist, wobei die Aminosäuresequenz zu der Aminosäuresequenz gemäß SEQa. has or comprises an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2, or b. has or comprises an amino acid sequence homologous to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, provided that valine is not present in the homologous amino acid sequence at the position corresponding to position 34 of SEQ ID NO: 2, or c , has or comprises an amino acid sequence which is homologous to the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2, wherein the amino acid sequence to the amino acid sequence according to SEQ
ID NO: 2 zu mehr als 85%, bevorzugt zu mindestens 90%, besonders bevorzugt zu mindestens 95% identisch ist, mit der Maßgabe, dass in der homologen Aminosäuresequenz an der ID NO: 2 is more than 85%, preferably at least 90%, more preferably at least 95% identical, with the proviso that in the homologous amino acid sequence at the
Position, die der Position 34 gemäß SEQ ID NO: 2 entspricht, nicht Valin steht, oder d. eine zusammenhängende Teilsequenz von mindestens 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 65, 70, 80, 90 oder mindestens 100 Aminosäuren, bevorzugt mindestens 1 10, 120, 130, 140,Position corresponding to position 34 according to SEQ ID NO: 2, not valine is, or d. a contiguous partial sequence of at least 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 65, 70, 80, 90 or at least 100 amino acids, preferably at least 1 10, 120, 130, 140,
150, 160, 170, 180, 190 oder mindestens 200 Aminosäuren, besonders bevorzugt mindestens 210, 220, 230, 240 oder mindestens 250 Aminsoäuren der Aminosäuresequenz gemäß a, b oder c aufweist oder umfasst, mit der Maßgabe, dass die Teilsequenz die Aminosäure an Position 34 gemäß SEQ ID NO: 2 oder die entsprechende homologe Aminosäure umfasst, und 150, 160, 170, 180, 190 or at least 200 amino acids, more preferably at least 210, 220, 230, 240 or at least 250 amino acids of the amino acid sequence according to a, b or c, or comprises, with the proviso that the partial sequence the amino acid Position 34 according to SEQ ID NO: 2 or the corresponding homologous amino acid, and
e. nicht die Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: l 1 (GL50581 2635 aus Giardia intestinalis ATCC 50581, GenBank-Nr. EET00120.1) aufweist. e. does not have the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 1 (GL50581 2635 from Giardia intestinalis ATCC 50581, GenBank No. EET00120.1).
Die Formulierung, dass das Protein„eine Aminosäuresequenz aufweist", bedeutet, dass das Protein aus der Sequenz besteht, d.h. am C- und/oder N-Terminus keine weiteren Aminosäuren vorhanden sind. Die Formulierung, dass das Protein„eine Aminosäuresequenz umfasst", bedeutet, dass das Protein die Sequenz enthält, ohne dass damit eine Beschränkung auf Proteine verbunden ist, die am C- und/oder N-Terminus keine weiteren Aminosäuren haben, wobei dieser Begriff jedoch auch die Formulierung erfasst, dass das Protein eine Aminosäuresequenz „aufweist", d.h. nur aus den in der Sequenz aufgeführten Aminosäuren und in der in der Sequenz gegebenen Reihenfolge besteht. The formulation that the protein "has an amino acid sequence" means that the protein consists of the sequence, ie no further amino acids are present at the C- and / or N-terminus The formulation that the protein "comprises an amino acid sequence", means that the protein contains the sequence, without being limited to proteins having no further amino acids at the C and / or N-terminus, but this term also encompasses the formulation that the protein has an amino acid sequence ", ie consists only of the amino acids listed in the sequence and in the order given in the sequence.
Der hier verwendete Begriff„Protein" bezeichnet Polymere aus einer beliebigen Anzahl von Aminosäuren, die durch Peptidbindung untereinander verknüpft sind und umfasst die Begriffe „Peptid" und„Polypeptid". Die lineare Abfolge von Aminosäuren in einem Protein wird als „Aminosäuresequenz" bezeichnet. Der Begriff„synthetisch" bedeutet hier„künstlich hergestellt" und umfasst Proteine, die so, d.h. mit der jeweiligen Aminosäuresequenz, nicht in der Natur vorkommen.„Isoliert" bedeutet hier, dass ein Protein aus seiner ursprünglichen bzw. natürlichen Umgebung, z.B. aus einer The term "protein" as used herein refers to polymers of any number of amino acids linked together by peptide bonding and includes the terms "peptide" and "polypeptide." The linear sequence of amino acids in a protein is referred to as "amino acid sequence." The term "synthetic" as used herein means "artificially produced" and includes proteins that do not occur naturally, ie, with the particular amino acid sequence. "Isolated" here means that a protein from its original or natural environment, for example from a
Eukaryoten- oder Prokaryotenzelle, herausgelöst worden ist. Eukaryotic or prokaryotic cell has been liberated.
Der Begrifft„homolog" in Bezug auf ein Protein bedeutet, dass ein Protein in seiner The term "homologous" in relation to a protein means that a protein is in its
Aminosäuresequenz weitgehend mit einem damit verglichenen anderen Protein übereinstimmt, ohne vollständig damit identisch zu sein. Homolog kann hier zum Beispiel bedeuten, dass ein Protein mit Ausnahme von einer Aminosäure eine mit der Trimethylguanosinsynthase von Giardia lamblia identische Aminosäuresequenz aufweist. Das Vorhandensein einer Homologie zwischen zwei Proteinen kann festgestellt werden, indem man jeweils eine Position in der einen Sequenz mit der entsprechenden Position in der anderen Sequenz vergleicht und ermittelt, ob hier identische oder ähnliche Reste vorhanden sind. Zwei miteinander verglichene Sequenzen sind homolog, wenn ein bestimmter Mindestanteil identischer oder ähnlicher Aminosäuren vorliegt. Identität heißt, dass beim Vergleich zweier Sequenzen an äquivalenten Stellen jeweils dieselbe Aminosäure steht. Dabei kann es gegebenenfalls erforderlich sein, Sequenzlücken zu berücksichtigen, um eine möglichst gute Alinierung der Vergleichssequenzen herzustellen. Ähnliche Aminosäuren sind dabei Aminosäuren mit gleichen oder äquivalenten chemischphysikalischen Eigenschaften. Beim Austausch einer Aminosäure durch eine andere Amino acid sequence largely coincides with a different protein compared with it, without being completely identical. For example, homolog may mean that a protein other than an amino acid has an amino acid sequence identical to the trimethylguanosine synthase of Giardia lamblia. The presence of homology between two proteins can be determined by comparing each one position in one sequence with the corresponding position in the other sequence and determining whether identical or similar residues are present. Two compared sequences are homologous if there is a certain minimum level of identical or similar amino acids. Identity means that when comparing two sequences at equivalent positions in each case the same amino acid. If necessary, it may be necessary to take account of sequence gaps in order to produce the best possible alination of the comparison sequences. Similar amino acids are amino acids with the same or equivalent chemical and physical properties. When one amino acid is replaced by another
Aminosäure mit gleichen oder äquivalenten chemisch-physikalischen Eigenschaften spricht man von einem„konservativen Austausch". Beispiele für physikalisch-chemische Amino acid with the same or equivalent chemical-physical properties is called a "conservative exchange." Examples of physicochemical
Eigenschaften einer Aminosäure sind beispielsweise die Hydrophobie oder die Ladung. Als ähnliche Aminosäuren werden insbesondere solche nichtidentischen Aminosäuren angesehen, die anhand der von dem Computerprogramm„Basic Local Alignment Search Tool", abgekürzt BLAST, (S.F. Altschul et al. (1990), Basic Local Alignment search tool, J.Mol. Biol. 215: 403- 410; s. z.B. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/) verwendeten BLOSUM62- Substitutionsmatrix (Henikoff, S., und Henikoff, J., Amino acid Substitution matrices from protein blocks. Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 89: 10915-10919, 1992) als„positiv" ausgegeben werden, d.h. in der BLOSUM62-Substitutionsmatrix eine positive Punktzahl aufweisen. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird davon ausgegangen, dass eine Homologie zwischen zwei Sequenzen vorhanden ist, wenn mindestens 45%, vorzugsweise mindestens 50%, mindestens 55%>, mindestens 60%>, mindestens 65%>, mindestens 70%>, mindestens 75%>, mindestens 80%, mindestens 85%, mindestens 90%, mindestens 95%, mindestens 97%, mindestens 98%, oder mindestens 99% der Aminosäuren identisch oder ähnlich, vorzugsweise identisch, sind. Insbesondere wird vom Vorhandensein einer Homologie zwischen zwei Sequenzen ausgegangen, wenn bei Verwendung des Computerprogramms BLAST (S.F. Properties of an amino acid are, for example, the hydrophobicity or the charge. Particular examples of similar amino acids are nonidentical amino acids which have been synthesized using the computer program "Basic Local Alignment Search Tool", abbreviated BLAST, (SF Altschul et al., 1990, Basic Local Alignment search tool, J. Mol BLOSUM62 substitution matrix (Henikoff, S., and Henikoff, J., Amino Acid Substitution Matrices from Protein Blocks, Proc. Natl Acad., USA, 89: 10915-10919, 1992) are reported as "positive," ie, have a positive score in the BLOSUM62 substitution matrix. For the purposes of the present invention, it is anticipated that there will be homology between two sequences if at least 45%, preferably at least 50%, at least 55%>, at least 60%>, at least 65%>, at least 70%>, at least 75%>, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 97%, at least 98%, or at least 99% of the amino acids are identical or similar, preferably identical. In particular, the presence of homology between two sequences is assumed when using the computer program BLAST (SF
Altschul et al. (1990), Basic Local Alignment search tool, J.Mol. Biol. 215: 403-410; s. z.B. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/) unter Verwendung von Standardvorgabeparametern („Expect Threshold" = 10,„Word size" = 3,„Existence Gap Costs" = 11,„Extension Gap Costs = 1) und der BLOSUM62-Substitutionsmatrix (Henikoff, S., und Henikoff, J., Amino acid Substitution matrices from protein blocks. Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 89: 10915-10919, 1992) eine Identität oder Ähnlichkeit („Positives"), vorzugsweise Identität, von mindestens 45%, vorzugsweise mindestens 55%, mindestens 60%, mindestens 65%, mindestens 70%, mindestens 75%, mindestens 80%, mindestens 85%, mindestens 90%, mindestens 95%, mindestens 97%, mindestens 98%, oder mindestens 99% erhalten wird. Vorzugsweise wird dabei von einer Mindestlänge von 20, bevorzugt einer Mindestlänge von 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 80 oder 100, weiter bevorzugt einer Mindestlänge von 120, 140, 160, 180 oder 200 Altschul et al. (1990), Basic Local Alignment search tool, J. Mol. Biol. 215: 403-410; s. e.g. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/) using default default parameters ("Expect Threshold" = 10, "Word size" = 3, "Existence Gap Costs" = 11, "Extension Gap Costs = 1 and the BLOSUM62 substitution matrix (Henikoff, S., and Henikoff, J., Amino Acid Substitution Matrices from Protein Blocks, Proc Natl Acad., USA, 89: 10915-10919, 1992) have an identity or similarity (" Positive "), preferably identity, of at least 45%, preferably at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 97%, at least 98%, or at least 99%. Preferably, in this case, a minimum length of 20, preferably a minimum length of 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 80 or 100, more preferably a minimum length of 120, 140, 160, 180 or 200
Aminosäuren, oder von einer Mindestlänge von 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der Aminosäuren der jeweiligen Aminosäuresequenzen ausgegangen. Besonders bevorzugt wird von der vollen Länge des jeweiligen Proteins ausgegangen. Dem Fachmann ist anhand seines Fachwissens ohne Weiteres ersichtlich, welches der verfügbaren BLAST- Programme, z.B. BLASTp, für die Ermittlung der Homologie in Frage kommt. Darüber hinaus existieren noch weitere Programme, die der Fachmann kennt, und die er im Bedarfsfall bei der Beurteilung der Homologie zweier oder mehrerer zu vergleichender Sequenzen heranziehen kann. Solche Programme sind beispielsweise auf den Internetseiten des European  Amino acids, or assumed a minimum length of 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 95% of the amino acids of the respective amino acid sequences. Particular preference is given to the full length of the respective protein. It will be readily apparent to those skilled in the art, from a knowledge of the art, which of the available BLAST programs, e.g. BLASTp, eligible for identification of homology. In addition, there are other programs known to those skilled in the art, and may be used in assessing the homology of two or more sequences to be compared if necessary. Such programs are, for example, on the websites of the European
Bioinformatics Institute (EMBL) verfügbar (s. z.B. http://www.ebi.ac.uk/Tools/similarity.html). Insbesondere bedeutet„homolog" in der vorliegenden Anmeldung eine Übereinstimmung, d.h. Identität in der Aminosäuresequenz, von mindestens 60%, bevorzugt mindestens 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% oder mindestens 99%, besonders bevorzugt mindestens 99,5%.„Homolog" kann insbesondere auch bedeuten, dass eine Trimethylguanosinsynthase im Vergleich zu einem anderen Protein an nicht mehr als 60, bevorzugt nicht mehr als 50, 40, 30, 25, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12 oder 11, besonders bevorzugt nicht mehr als 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 oder 1 Position(en) eine andere, fehlende oder zusätzliche Aminosäure aufweist. Der Begriff„Alkyl" beinhaltet gesättigte aliphatische (nicht-aromatische) Gruppen, Bioinformatics Institute (EMBL) available (see for example http://www.ebi.ac.uk/Tools/similarity.html). In particular, "homologous" in the present application means a match, ie identity in the amino acid sequence, of at least 60%, preferably at least 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93 %, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or at least 99%, more preferably at least 99.5%. In particular, "homologue" may also mean that one trimethylguanosine synthase contains no more than 60, preferably not more than 50, 40, 30, 25, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12 or 11, particularly preferably not more than 9, 8, 7, 6, 5, 4 , 3, 2 or 1 position (s) has a different, missing or additional amino acid. The term "alkyl" includes saturated aliphatic (non-aromatic) groups,
einschließlich geradkettiger Alkylgruppen (z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl und Octyl) und verzweigtkettiger Alkylgruppen (z.B. Isopropyl, tert-Butyl, Isobutyl). Der Begriff umfasst auch O-, N-, S- oder P- Alkylgruppen (z.B. -O-Methyl), d.h. Alkylgruppen, die über ein Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel- oder Phosphoratom an eine Verbindung gebunden sind. including straight-chain alkyl groups (e.g., methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, and octyl) and branched chain alkyl groups (e.g., isopropyl, tert -butyl, isobutyl). The term also includes O, N, S or P alkyl groups (e.g., -O-methyl), i. Alkyl groups which are bonded to a compound via an oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus atom.
Der Ausdruck„Cn-Cm", wobei n und m jeweils positive ganze Zahlen sind und m größer als n ist, bedeutet einen Bereich, der die Anzahl an C-Atomen einer Verbindung oder eines Restes angibt. Der Ausdruck soll hier ausdrücklich sämtliche ganzzahlige Zwischenwerte zwischen den Bereichsgrenzen n und m einschließen, und zwar jeweils unabhängig voneinander. Der Ausdruck„Ci-Cio" (n=l , m=10) bedeutet daher beispielsweise eine Verbindung, eine Gruppe oder einen Rest mit 1-10, d.h. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 C-Atomen.„Ci-Cio" umfasst daher gleichzeitig auch beispielsweise„C2-C6", d.h. 2, 3, 4, 5 oder 6 C-Atome, oder„C1-C4", d.h. 1, 2, 3 oder 4 C-Atome, oder„C4-C9", d.h. 4, 5, 6, 7, 8 oder 9 C-Atome. Entsprechend bedeutet der Begriff„C2-C 10- Alkyl" beispielsweise eine Alkylgruppe mit 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 C-Atomen und umfasst sämtliche Kombinationen aus den Werten von n und m, die in dem Bereich von n=2 bis m=10 liegen, z.B.„Cs-Cy-Alkyl", d.h. ein Alkyl mit 5, 6 oder 7 C- Atomen. The term "C n -C m ", wherein n and m are each positive integers and m is greater than n, means an area indicating the number of C atoms of a compound or a group Thus, for example, the term "Ci-Cio" (n = 1, m = 10) means a compound, a group or a residue with 1-10, ie 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 carbon atoms. "Ci-Cio" therefore simultaneously also includes, for example, "C2-C6", ie 2, 3, 4, 5 or 6 C Atoms, or "C1-C4", ie 1, 2, 3 or 4 C-atoms, or "C4-C9", ie 4, 5, 6, 7, 8 or 9 C-atoms. Accordingly, the term "C 2 -C 10 -alkyl" means, for example, an alkyl group having 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms and includes all combinations of the values of n and m, the in the range from n = 2 to m = 10, eg "Cs-Cy-alkyl", ie an alkyl having 5, 6 or 7 C atoms.
Der Begriff„Alkenyl" beinhaltet ungesättigte aliphatische (nicht-aromatische) Gruppen mit mindestens einer C-C-Doppelbindung, einschließlich geradkettiger und verzweigtkettiger Alkenylgruppen. Der Begriff umfasst auch O-, N-, S- oder P-Alkenylgruppen (z.B. -O- Propenyl), d.h. Alkenylgruppen, die über ein Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel- oder The term "alkenyl" includes unsaturated aliphatic (non-aromatic) groups having at least one CC double bond, including straight-chain and branched-chain alkenyl groups The term also includes O, N, S or P alkenyl groups (eg, -O-propenyl). , ie alkenyl groups, which have an oxygen, nitrogen, sulfur or
Phosphoratom an eine Verbindung gebunden sind. Der Begriff„C2-C 10- Alkenyl" bedeutet eine Alkenylgruppe mit 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 C-Atomen. Phosphorus atom are bound to a compound. The term "C 2 -C 10 alkenyl" means an alkenyl group having 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms.
Der Begriff„Alkinyl" beinhaltet ungesättigte aliphatische (nicht-aromatische) Gruppen mit mindestens einer C-C-Dreifachbindung, einschließlich geradkettiger und verzweigtkettigerThe term "alkynyl" includes unsaturated aliphatic (non-aromatic) groups having at least one C-C triple bond, including straight-chain and branched-chain
Alkenylgruppen. Der Begriff umfasst auch O-, N-, S- oder P-Alkinylgruppen (z.B. -O-Butinyl), d.h. Alkinylgruppen, die über ein Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel- oder Phosphoratom an eine Verbindung gebunden sind. Der Begriff„C2-Cio-Alkinyl" bedeutet eine Alkinylgruppe mit 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 C-Atomen. Alkenyl groups. The term also includes O-, N-, S- or P-alkynyl groups (eg -O-butynyl), ie alkynyl groups attached via an oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus atom to a Connection are bound. The term "C 2 -C 10 -alkynyl" denotes an alkynyl group having 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms.
Der Begriff„Alkeninyl" beinhaltet ungesättigte aliphatische (nicht-aromatische) Gruppen mit mindestens einer C-C-Doppelbindung und mindestens einer C-C-Dreifachbindung, The term "alkenynyl" includes unsaturated aliphatic (non-aromatic) groups having at least one C-C double bond and at least one C-C triple bond,
einschließlich geradkettiger und verzweigtkettiger Alkeninylgruppen. Der Begriff umfasst auch O-, N-, S- oder P-Alkeninylgruppen, d.h. Alkeninylgruppen, die über ein Sauerstoff-, including straight-chain and branched-chain alkeninyl groups. The term also includes O, N, S or P alkenyl groups, i. Alkeninyl groups which have an oxygen,
Stickstoff-, Schwefel- oder Phosphoratom an eine Verbindung gebunden sind. Der Begriff„C4_ io-Alkeninyl" bedeutet eine Alkeninylgruppe mit 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 C-Atomen. Nitrogen, sulfur or phosphorus atom are bonded to a compound. The term "C 4 _10 -alkeninyl" means an alkeninyl group having 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms.
Der Begriff„Cycloalkyl" beinhaltet alizyklische Gruppen, d.h. ringförmige gesättigte aliphatische (nicht-aromatische) Gruppen, z.B. Cyclopropyl, Cyclopentyl, Cyclo hexyl, Cycloheptyl, Cyclooctyl. Der Begriff umfasst auch O-, N-, S- oder P-Cycloalkylgruppen, d.h. Cycloalkylgruppen, die über ein Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel- oder Phosphoratom an eine Verbindung gebunden sind. Die Begriffe„Cycloalkenyl",„Cycloalkinyl" und„Cyclo alkeninyl" bedeuten entsprechend ringförmige aliphatische (nicht-aromatische) Alkenyle, Alkinyle oder Alkeninyle gemäß der obigen Definition, wobei die Doppel- und/oder Dreifachbindung(en) innerhalb oder außerhalb des Rings bzw. Ringsystems vorhanden sein kann (können). Der Begriff„Heteroalkyl" bezeichnet Alkylgruppen, bei denen ein oder mehrere The term "cycloalkyl" includes alicyclic groups, ie, cyclic saturated aliphatic (non-aromatic) groups, eg, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl. The term also includes O, N, S or P cycloalkyl groups, ie Cycloalkyl groups linked to a compound via an oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus atom The terms "cycloalkenyl", "cycloalkynyl" and "cycloalkeninyl" mean, respectively, ring-shaped aliphatic (non-aromatic) alkenyls, alkynyls or alkenyls according to the above definition, wherein the double and / or triple bond (s) may be present inside or outside the ring or ring system. The term "heteroalkyl" refers to alkyl groups in which one or more
Kohlenstoffatome des Kohlenwasserstoffgerüsts durch andere Atome (Heteroatome), z.B. Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel- oder Phosphoratome, ersetzt sind. Der Begriff umfasst auch O-, N-, S- oder P-Heteroalkylgruppen, d.h. Heteroalkylgruppen, die über ein Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel- oder Phosphoratom an eine Verbindung gebunden sind. Der Begriff „Heteroalkyl" umfasst auch Cykcloalkyle, bei denen ein oder mehrere Kohlenstoffatome des Kohlenwasserstoffgerüsts durch andere Atome, z.B. Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel- oder Phosphoratome, ersetzt sind. Unter den Begriffen„Heteroalkenyl",„Heteroalkinyl", „Heteroalkeninyl" werden entsprechend Alkenyle, Alkinyle und Alkeninyle sowie  Carbon atoms of the hydrocarbon skeleton through other atoms (heteroatoms), e.g. Oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus atoms are replaced. The term also includes O, N, S or P heteroalkyl groups, i. Heteroalkyl groups which are bonded to a compound via an oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus atom. The term "heteroalkyl" also includes cycloalkyls in which one or more carbon atoms of the hydrocarbon backbone are replaced by other atoms, eg, oxygen, nitrogen, sulfur, or phosphorus, by the terms "heteroalkenyl," "heteroalkynyl," "heteroalkeninyl." are alkenyls, alkynyls and alkenyls as well
Cyclo alkenyle, Cycloalkinyle und Cycloalkeninyle verstanden, bei denen ein oder mehrere Kohlenstoffatome des Kohlenwasserstoffgerüsts durch andere Atome (Heteroatome), z.B. Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel- oder Phosphoratome, ersetzt sind. Der Begriff„Ci-Cio- Heteroalkyl" bedeutet eine Alkylgruppe mit 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 C-Atomen und mindestens einem Heteroatom. Entsprechendes gilt auch für Heteroalkenyle, Heteroalkinyle und Heteroalkeninyle. Cyclo alkenyls, cycloalkynyls and Cycloalkeninyle understood in which one or more carbon atoms of the hydrocarbon skeleton by other atoms (heteroatoms), for example, oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus atoms replaced. The term "C 1 -C 10 -heteroalkyl" denotes an alkyl group having 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms and at least one heteroatom. The same applies analogously to heteroalkenyls, heteroalkynyls and heteroalkenyls.
Unter„Azidoalkyl" wird hier ein Alkyl mit einer Azidogruppe -N3 verstanden. Der Begriff umfasst auch cyclische Alkyle und Heteroalkyle mit einer Azidogruppe. Unter„Azidoalkenyl", „Azidoalkinyl" und„Azidoalkeninyl" werden entsprechend Alkenyle, Alkinyle und Alkeninyle, cyclische Alkenyle, Alkinyle und Alkeninyle sowie Heteroalkenyle, -alkinyle und -alkeninyle verstanden. Der Begriff„substituiert" bedeutet, dass ein oder mehrere Substituenten vorhanden sind, die ein Wasserstoffatom an einem oder mehreren Kohlenstoffatomen des Kohlenwasserstoffgerüsts ersetzen. Beispiele für solche Substituenten sind Oxo-, Hydroxyl-, Phosphat-, Cyano- und Aminogruppen, aber auch z.B. Halogene (z.B. F, Cl, Br, I), Alkyl, Cycloalkyl, Aryl und Heteroaryl. By "azidoalkyl" herein is meant an alkyl having an azido group -N 3 The term also includes cyclic alkyls and heteroalkyls having an azido group. "Azidoalkenyl", "azidoalkynyl" and "azidoalkeninyl" correspondingly include alkenyls, alkynyls and alkenyls, cyclic alkenyls , Alkynyls and alkenyls as well as heteroalkenyls, alkynyls and alkenyls understood. The term "substituted" means one or more substituents replacing a hydrogen atom on one or more carbon atoms of the hydrocarbon backbone, such as oxo, hydroxyl, phosphate, cyano, and amino groups, but also halogens, for example (eg F, Cl, Br, I), alkyl, cycloalkyl, aryl and heteroaryl.
Unter einer„Nukleinsäure" wird ein Polymer verstanden, dessen Monomere Nucleotide sind. Ein Nucleotid ist eine Verbindung aus einem Zuckerrest, einer stickstoffhaltigen heterozyklischen organischen Base (Nucleotid- oder Nucleobase) und einer Phosphatgruppe. Der Zuckerrest ist in der Regel eine Pentose, im Falle von DNA Desoxyribose, im Falle von RNA Ribose. Die Verknüpfung der Nucleotide erfolgt über die Phosphatgruppe mittels einer By a "nucleic acid" is meant a polymer whose monomers are nucleotides A nucleotide is a compound of a sugar moiety, a nitrogen-containing heterocyclic organic base (nucleotide or nucleobase) and a phosphate group The sugar moiety is usually a pentose, in the case DNA deoxyribose, in the case of RNA ribose The nucleotides are linked via the phosphate group by means of a
Phosphodiesterbrücke in der Regel zwischen dem 3'-C-Atom der Zuckerkomponente eines Nucleosids (Verbindung aus Nucleobase und Zucker) und dem 5'-C-Atom der  Phosphodiester bridge usually between the 3'-C atom of the sugar component of a nucleoside (compound of nucleobase and sugar) and the 5'-C atom of
Zuckerkomponente des nächsten Nucleosids. Der hier verwendete Begriff„Nukleinsäure" umfasst beispielsweise DNA, RNA und DNA/RNA-Mischsequenzen. Sugar component of the next nucleoside. The term "nucleic acid" as used herein includes, for example, DNA, RNA and DNA / RNA mixed sequences.
Unter einer„Nucleobase" werden organische Basen verstanden, die in RNA oder DNA vorkommen. Bei den Nucleobasen handelt es sich häufig um Purine (R) und Pyrimidine (Y). Beispiele für Purine sind Guanin (G) und Adenin (A), Beispiele für Pyrimidine sind Cytosin (C), Thymin (T) und Uracil (U). Phosphorylierte Nucleoside, beispielsweise A "nucleobase" is understood to mean organic bases found in RNA or DNA, which are often purines (R) and pyrimidines (Y), examples of purines are guanine (G) and adenine (A), examples for pyrimidines cytosine (C), thymine (T) and uracil (U) are phosphorylated nucleosides, for example
Nucleosidmonophosphate (NMP), Nucleosiddiphosphate (NDP) und Nucleosidtriphosphate (NTP), werden auch als Nucleotide bezeichnet. Die Phosphat-, Diphosphat- (Pyrophosphat-) bzw. Triphosphatgruppe ist in der Regel mit dem 5'-C-Atom der Zuckerkomponente des Nucleosids verknüpft, kann aber beispielsweise auch mit dem 3'-C-Atom verknüpft sein. Nucleoside monophosphates (NMP), nucleoside diphosphates (NDP), and nucleoside triphosphates (NTP) are also referred to as nucleotides. The phosphate, diphosphate (pyrophosphate) or triphosphate group is usually linked to the 5'-C atom of the sugar component of the nucleoside, but may for example also be linked to the 3'-C atom.
Unter einem„Nucleosid" werden hier organische Moleküle verstanden, die aus einem A "nucleoside" is understood here as meaning organic molecules which consist of a
Zuckerrest (Zuckerkomponente) und einer organischen Base (Basenkomponente), z.B. einer heterocyclischen organischen Base, insbesondere einer stickstoffhaltigen heterocyclischen organischen Base, bestehen, die über eine glykosidische Bindung verbunden sind. Der Sugar residue (sugar component) and an organic base (base component), e.g. a heterocyclic organic base, in particular a nitrogen-containing heterocyclic organic base, which are connected via a glycosidic bond. Of the
Zuckerrest ist häufig eine Pentose, z.B. Desoxyribose oder Ribose, kann aber auch ein anderer Zucker sein, z.B. ein C3-, C4- oder C6-Zucker. Insbesondere wird unter einem Nucleosid daher eine Verbindung der allgemeinen Formel (III) Sugar residue is often a pentose, eg deoxyribose or ribose, but may also be another sugar, for example a C 3 , C 4 or C 6 sugar. In particular, a nucleoside is therefore a compound of the general formula (III)
verstanden, wobei B eine stickstoffhaltige heterocyclische organische Base, z.B. eine where B is a nitrogen-containing heterocyclic organic base, e.g. a
Nucleobase, ist, und R3 und R4 unabhängig voneinander H oder OH sind. Nucleobase, and R 3 and R 4 are independently H or OH.
Unter einem„Nucleosidanalogon" wird hier eine Verbindung verstanden, die im menschlichen Körper natürlicherweise nicht vorkommt, einem natürlicherweise im menschlichen Körper vorkommenden Nucleosid aber strukturell ähnlich ist, so dass es beispielsweise von der Zelle und/oder von viralen Enzymen im Wesentlichen entsprechend dem natürlichen Nucleosid verarbeitet, beispielsweise phosphoryliert und in einen RNA- oder DNA-Strang eingebaut werden kann. Ein Nucleosidanalogon kann selbst ein Nucleosid sein. Es kann aber By a "nucleoside analog" is meant herein a compound that does not naturally occur in the human body, but is structurally similar to a naturally occurring nucleoside in the human body, such as, for example, from the cell and / or viral enzymes substantially corresponding to the natural nucleoside can be phosphorylated and incorporated into an RNA or DNA strand, for example, a nucleoside analog can itself be a nucleoside
beispielsweise auch eine andere Verbindung mit den obigen Eigenschaften sein, beispielsweise eine Verbindung aus einer heterocyclischen Base und einem acyclischen Rest und/oder einem Rest, der kein Zucker ist, oder eine Verbindung aus einer carbocyclischen Verbindung und einem Zuckerrest. Nucleosidanaloga sind entweder selbst Nucleoside im obigen Sinne oder Nucleosiden strukturell und/oder funktionell analog. Da Nucleosidanaloga nicht notwendig eine Zucker- bzw. Basenkomponente im engeren Sinne enthalten müssen, wird hier auch von einer zur Basenkomponente analogen Komponente (Basenanalogon) bzw. einer zur for example, another compound having the above properties, for example, a compound of a heterocyclic base and an acyclic group and / or a group which is not a sugar, or a compound of a carbocyclic compound and a sugar residue. Nucleoside analogs are either structurally and / or functionally analogous nucleosides in the above sense or nucleosides. Since nucleoside analogues do not necessarily have to contain a sugar or base component in the narrower sense, here is also a component analogous to the base component (base analog) or a zur
Zuckerkomponente analogen Komponente (Zuckeranalogon) gesprochen. Sofern hier von einer Zuckerkomponente oder Basenkomponente gesprochen wird, sollen die entsprechenden analogen Komponenten von Nucleosidanaloga mit erfasst sein, sofern sich aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes ergibt. Beispiele für Nucleosidanaloga sind beispielsweise AZT (3'-Azido-2',3'-didesoxythimidin, Azidothymidin), 2',3'-Didesoxyinosin (Didanosin), 2',3'-Didesoxycytidin (Zalticabin) und 2-Amino-9-((2-hydroxyethoxy)methyl)-lH- purin-6(9H)-on (Acyclovir). Auch Nucleosidphosphonate können Nucleosidanaloga sein. Sugar component analog component (sugar analog) spoken. If it is spoken here of a sugar component or base component, the corresponding Analogous components of nucleoside analogues should be included, unless the context clearly states otherwise. Examples of nucleoside analogues are, for example, AZT (3'-azido-2 ', 3'-dideoxythimidine, azidothymidine), 2', 3'-dideoxyinosine (didanosine), 2 ', 3'-dideoxycytidine (zalticabin) and 2-amino-9 - ((2-hydroxyethoxy) methyl) -1H-purin-6 (9H) -one (acyclovir). Nucleoside phosphonates may also be nucleoside analogs.
Unter einem„Nucleotid" werden hier phosphorylierte Nucleoside, beispielsweise By a "nucleotide" are phosphorylated nucleosides, for example
Nucleosidmonophosphate (NMP), Nucleosiddiphosphate (NDP) und Nucleosidtriphosphate (NTP), verstanden. Die Phosphat-, Diphosphat- (Pyrophosphat-) bzw. Triphosphatgruppe ist in der Regel mit dem 5'-C-Atom der Zuckerkomponente des Nucleosids verknüpft, kann aber beispielsweise auch mit dem 3 '-C- Atom verknüpft sein. Unter einem„Nucleotidanalogon" wird entsprechend ein phosphoryliertes Nucleosidanalogon verstanden. Nucleoside monophosphates (NMP), nucleoside diphosphates (NDP) and nucleoside triphosphates (NTP). The phosphate, diphosphate (pyrophosphate) or triphosphate group is usually linked to the 5'-C atom of the sugar component of the nucleoside, but may for example also be linked to the 3'-C atom. By a "nucleotide analog" is accordingly understood a phosphorylated nucleoside analog.
Unter der„Gesamtumsatzzahl" (engl. Total Turnover Number, TTN) wird die Anzahl Mole Produkt verstanden, die pro Mol Kofaktor oder Enzym über die gesamte Reaktionszeit gebildet werden. The Total Turnover Number (TTN) is the number of moles of product formed per mole of cofactor or enzyme over the entire reaction time.
Das erfindungsgemäße Protein katalysiert vorzugsweise enzymatisch die Übertragung des The protein according to the invention preferably catalyzes the enzymatic transfer of the
Restes R der Verbindung gemäß folgender Formel (I) R of the compound of the following formula (I)
auf das N2 des Guanosins von m7GTP, m7 GpppN oder einer Verbindung der folgenden Formel (II) wobei RNA Ribonukleinsäure bedeutet, R1 OH oder OCH3 bedeutet, N Nucleosid, Nucleotid, Nucleosid- oder Nucleotidanalogon bedeutet, B für Nucleobase steht, und R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus substituiertem oder unsubstituiertem C2_10-Alkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Alkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Alkinyl, on the N2 of guanosine of m 7 GTP, m 7 GpppN or a compound of the following formula (II) wherein RNA is ribonucleic acid, R 1 is OH or OCH 3 , N is nucleoside, nucleotide, nucleoside or nucleotide analog, B is nucleobase, and R is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted C 2 _ 10 alkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-alkenyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-alkynyl,
substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Alkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem C3 i2-Cycloalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C3_i2-Cycloalkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C5-i2-Cycloalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C5-i2-Cycloalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Ci_io-Heteroalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Heterolkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Heteroalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Heteroalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Ci_io- Azidoalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Azidoalkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Azidoalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4_10- Azidoalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Benzyl, Propenyl CH2=CH-CH2-, Propinyl CH=C-CH2-, Butinyl CH=C-CH2-CH2-, Penteninyl CH=C-CH=CH-CH2- und Azidobutenyl N3-CH2-CH=CH-CH2-. Im Falle von Benzyl ist eine Substitution in paraStellung bevorzugt, besonders bevorzgt eine Subsitution durch ein Alken, Alkin oder Azid. substituted or unsubstituted C4-io-Alkeninyl, substituted or unsubstituted C 3 i 2 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C 3 _i 2 cycloalkenyl, substituted or unsubstituted C5-i2 cycloalkynyl, substituted or unsubstituted C5-i2 -Cycloalkeninyl, substituted or unsubstituted Ci_io-heteroalkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-Heterolkenyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-heteroalkynyl, substituted or unsubstituted C4-io-Heteroalkeninyl, substituted or unsubstituted Ci_io- azidoalkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-Azidoalkenyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-azidoalkynyl, substituted or unsubstituted C 4 _ 10 -azidoalkeninyl, substituted or unsubstituted benzyl, propenyl CH 2 = CH-CH 2 -, propynyl CH = C-CH 2 -, butinyl CH = C-CH 2 - CH 2 -, penteninyl CH = C-CH = CH-CH 2 - and azidobutenyl N 3 -CH 2 -CH = CH-CH 2 -. In the case of benzyl, substitution in the para position is preferred, particularly preferred is substitution by an alkene, alkyne or azide.
Dass das erfindungsgemäße Protein die Übertragung des Restes R des AdoMet-Analogons gemäß Formel (I) katalysiert, bedeutet nicht, dass es AdoMet nicht auch als Kofaktor nutzen und eine Methylgruppe auf das N2 der m7GpppN-Kappe übertragen kann. Vielmehr bedeutet es, dass die Reaktion mit dem AdoMet-Analogon unter physiologischen Bedingungen von dem erfindungsgemäßen Protein zumindest auch katalysiert wird, vorzugsweise im Vergleich zum Wildtypenzym mit höherer Rate, mit größerer Affinität zum Kofaktor, größerem Ertrag und/oder größerer Gesamtumsatzzahl (Total Turnover Number, TTN). Bevorzugt ist die Gesamtumsatzzahl TTN des erfindungsgemäßen Proteins größer 5, bevorzugt >6, >7, >8, >9 oder >10, und/oder beträgt die Gesamtumsatzzahl TTN des erfindungsgemäßen Proteins mindestens das Zweifache der Gesamtumsatzzahl des Wildtypenzyms, jeweils bezogen auf Mittelwerte und dasselbe AdoMet-Analogon, bevorzugt AdoPropen. Weiter bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Protein das Verhältnis der Gesamtumsatzzahlen von AdoMet zu AdoPropen, also das Verhältnis TTNAdoMet : TTNAdoPropen, <20, besonders bevorzugt <15, weiter bevorzugt <14, <13, <12, <11 oder <10. The fact that the protein according to the invention catalyzes the transfer of the radical R of the AdoMet analog according to formula (I) does not mean that it can not also use AdoMet as a cofactor and can transfer a methyl group to the N 2 of the m 7 GpppN cap. Rather, it means that the reaction with the AdoMet analogue is at least also catalysed by the protein according to the invention under physiological conditions, preferably in comparison with the wild-type enzyme at a higher rate, with greater affinity for the cofactor, greater yield and / or greater total turnover number (Total Turnover Number , TTN). Preferably, the total turnover number TTN of the protein according to the invention is greater than 5, preferably>6,>7,>8,> 9 or> 10, and / or the total turnover number TTN of the protein according to the invention is at least twice the total turnover number of the wild-type enzyme, in each case based on mean values and the same AdoMet analogue, preferably AdoPropen. Further preferred in the protein according to the invention is the ratio of the total turnover numbers of AdoMet to AdoPropen, ie the ratio TTNAdoMet: TTNAdoPropen, <20, more preferably <15, more preferably <14, <13, <12, <11 or <10.
Die von dem erfindungsgemäßen Protein katalysierte Übertragung eines Restes R eines S- Adenosyl-L-Methionin-Analogons auf eine mRNA ist in dem nachstehend wiedergegebenen Schema dargestellt: The transfer of a residue R of an S-adenosyl-L-methionine analogue catalyzed by the protein according to the invention to an mRNA is shown in the scheme reproduced below:
Für den Fall, dass das erfindungsgemäße Protein nur eine Teilsequenz der SEQ ID NO: 2 aufweist oder umfasst, ist es besonders bevorzugt, dass das Protein mindestens eine der obigen Übertragungsreaktionen katalysiert. Bevorzugt ist es, wenn das erfindungsgemäße Protein In the event that the protein according to the invention comprises or comprises only a partial sequence of SEQ ID NO: 2, it is particularly preferred that the protein catalyzes at least one of the above transfer reactions. It is preferred if the protein according to the invention
a. eine Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 aufweist oder umfasst, oder a. has or comprises an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, or
b. eine Aminosäuresequenz aufweist oder umfasst, die zu der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 homolog ist, mit der Maßgabe, dass in der homologen b. has or comprises an amino acid sequence which is homologous to the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, with the proviso that in the homologous
Aminosäuresequenz an der Position, die der Position 34 gemäß SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 entspricht, nicht Valin steht, oder  Amino acid sequence at the position corresponding to the position 34 according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, is not valine, or
c. eine Aminosäuresequenz aufweist oder umfasst, die zu der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 homolog ist, wobei die homologe Aminosäuresequenz zu der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 zu mehr als 85%, bevorzugt zu mindestens 90%, besonders bevorzugt zu mindestens 95% identisch ist, mit der Maßgabe, dass in der Aminosäuresequenz an der Position, die der Position 34 gemäß SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 entspricht, nicht Valin steht, oder c. has or comprises an amino acid sequence which is homologous to the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, wherein the homologous amino acid sequence to the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 3, 4, 5 , 6, 7, 8, 9 or 10 is more than 85%, preferably at least 90%, more preferably at least 95% identical, with the proviso that in the amino acid sequence at the position corresponding to position 34 according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, not valine, or
d. eine zusammenhängende Teilsequenz von mindestens 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 65, 70, 80, 90 oder mindestens 100 Aminosäuren, bevorzugt mindestens 110, 120, 130, 140,d. a contiguous partial sequence of at least 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 65, 70, 80, 90 or at least 100 amino acids, preferably at least 110, 120, 130, 140,
150, 160, 170, 180, 190 oder mindestens 200 Aminosäuren, besonders bevorzugt mindestens 210, 220, 230, 240 oder mindestens 250 Aminsoäuren der Aminosäuresequenz gemäß a, b oder c aufweist oder umfasst, mit der Maßgabe, dass die Teilsequenz die Aminosäure an Position 34 gemäß SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 oder oder die entsprechende homologe 150, 160, 170, 180, 190 or at least 200 amino acids, more preferably at least 210, 220, 230, 240 or at least 250 amino acids of the amino acid sequence according to a, b or c, or comprises, with the proviso that the partial sequence the amino acid Position 34 according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 or the corresponding homologous
Aminosäure umfasst, und Includes amino acid, and
e. nicht die Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO:l 1 aufweist. e. does not have the amino acid sequence of SEQ ID NO: l 1.
Vorzugsweise steht an Position 34 der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 nicht Isoleucin oder Threonin. Besonders bevorzugt steht an Position 34 der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 Alanin, Glycin oder Methionin, bevorzugt Alanin. An Position 76 der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 steht bevorzugt Asparaginsäure, Threonin, Leucin oder Valin, besonders bevorzugt Asparaginsäure, und/oder an Position 92 der Preferably, at position 34 of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is not isoleucine or threonine. Particularly preferred is at position 34 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 alanine, glycine or methionine, preferably alanine. At position 76 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 is preferably aspartic acid, threonine, leucine or valine, particularly preferably aspartic acid, and / or at position 92 of
Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 steht vorzugsweise Arginin oder Alanin. Besonders bevorzugt steht an Position 34 gemäß SEQ ID NO: 2 Alanin, an Position 76 gemäß SEQ ID NO: 2 Asparaginsäure und an Position 92 der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 Arginin oder Alanin. Der Rest R ist vorzugsweise Propenyl CH2=CH-CH2-, Propinyl CH=C-CH2-, Butinyl CH^C- CH2-CH2-, Penteninyl CH=C-CH=CH-CH2-, Benzyl Ph-CH2- oder Azidobutenyl N3-CH2- CH=CH-CH2-, besonders bevorzugt Propenyl CH2=CH-CH2-, Benzyl Ph-CH2- oder Penteninyl CH=C-CH=CH-CH2-. Amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 is preferably arginine or alanine. At position 34 according to SEQ ID NO: 2 alanine is particularly preferred, at position 76 according to SEQ ID NO: 2 aspartic acid and at position 92 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 arginine or alanine. The radical R is preferably propenyl CH 2 = CH-CH 2 -, propynyl CH = C-CH 2 -, butinyl CH ^ C-CH 2 -CH 2 -, penteninyl CH = C-CH = CH-CH 2 -, benzyl Ph-CH 2 - or azidobutenyl N 3 -CH 2 -CH = CH-CH 2 -, more preferably propenyl CH 2 = CH-CH 2 -, benzyl Ph-CH 2 - or penteninyl CH = C-CH = CH-CH 2 -.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Nukleinsäure, die für ein erfindungsgemäßes Protein kodiert. In a further aspect, the present invention also relates to a nucleic acid which codes for a protein according to the invention.
In noch einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur In yet another aspect, the present invention relates to a method for
Modifizierung der m7GpppN-Kappe eines RNA-Moleküls, insbesondere mRNA-Moleküls, umfassend den Schritt des Inkontaktbringens eines mit einer m7GpppN-Kappe versehenen RNA-Moleküls mit einem Protein nach dem ersten Aspekt der Erfindung in Gegenwart eines AdoMet-Analogons gemäß der folgenden Formel (I) Modification of the m 7 GpppN cap of an RNA molecule, particularly an mRNA molecule, comprising the step of contacting an m 7 GpppN-capped RNA molecule with a protein according to the first aspect of the invention in the presence of an AdoMet analog according to the following formula (I)
wobei R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus substituiertem oder unsubstituiertem C2_ io-Alkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Alkenyl, substituiertem oder wherein R is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted C 2 _ io alkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-alkenyl, substituted or
unsubstituiertem C2_io-Alkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Alkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem C3_i2-Cycloalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C3 i2-Cycloalkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C5-i2-Cycloalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C5-i2-Cycloalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Ci_io-Heteroalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Heterolkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Heteroalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Heteroalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Ci_io-Azidoalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io- Azidoalkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Azidoalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Azidoalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Benzyl Ph-CH2-, Propenyl CH2=CH-CH2-, Propinyl CH=C-CH2-, Butinyl CH=C-CH2-CH2-, Penteninyl CH^C-CH=CH-CH2- und Azidobutenyl N3-CH2-CH=CH-CH2-, unsubstituted C 2 _io alkynyl, substituted or unsubstituted C4-io-Alkeninyl, substituted or unsubstituted C 3 _i 2 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C 3 i 2 cycloalkenyl, substituted or unsubstituted C5-i2 cycloalkynyl, substituted or unsubstituted C5 -i 2 -cycloalkeninyl, substituted or unsubstituted Ci_io-heteroalkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-heterolkenyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-heteroalkynyl, substituted or unsubstituted C 4 -o-heteroalkeninyl, substituted or unsubstituted Ci_io-azido-alkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io azidoalkenyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-azidoalkynyl, substituted or unsubstituted C4-io-Azidoalkeninyl, substituted or unsubstituted benzyl, Ph-CH 2 -, propenyl CH 2 = CH-CH 2 -, propynyl CH = C-CH 2 -, butynyl CH = C-CH 2 -CH 2 -, CH Penteninyl ^ C-CH = CH-CH 2 - and azidobutenyl N 3 -CH 2 -CH = CH-CH 2 -,
unter Bedingungen, bei denen eine Übertragung des Restes R auf das N2 des Guanosins der m7GpppN-Kappe erfolgt. under conditions where there is a transfer of the R residue to the N2 guanosine of the m 7 GpppN cap.
Der Rest R ist vorzugsweise Propenyl CH2=CH-CH2-, Propinyl CH=C-CH2-, Butinyl CH^C- CH2-CH2-, Penteninyl CH=C-CH=CH-CH2-, Benzyl Ph-CH2- oder Azidobutenyl N3-CH2- CH=CH-CH2-, besonders bevorzugt Propenyl CH2=CH-CH2-, Benzyl Ph-CH2- oder Penteninyl CH^C-CH=CH-CH2-. The radical R is preferably propenyl CH 2 = CH-CH 2 -, propynyl CH = C-CH 2 -, butinyl CH ^ C-CH 2 -CH 2 -, penteninyl CH = C-CH = CH-CH 2 -, benzyl Ph-CH 2 - or azidobutenyl N 3 -CH 2 -CH = CH-CH 2 -, more preferably propenyl CH 2 = CH-CH 2 -, benzyl Ph-CH 2 - or penteninyl CH ^ C-CH = CH-CH 2 -.
Besonders bevorzugt ist es, wenn bei diesem Verfahren ein erfindungsgemäßes Protein zum Einsatz kommt, das die Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 aufweist und bei dem an Position 34 der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 Alanin, Glycin oder Methionin, bevorzugt Alanin, an Position 76 der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 It is particularly preferred if in this method a protein according to the invention is used which has the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 and in which at position 34 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 alanine, glycine or methionine, preferably alanine Position 76 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2
Asparaginsäure, Threonin, Leucin oder Valin, bevorzugt Asparaginsäure, und an Position 92 der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 Arginin oder Alanin steht, und als AdoMet- Analogon AdoPropen, AdoEnYn oder AdoBenzyl eingesetzt wird. Weiter bevorzugt wird ein Protein, bei dem an Position 34 gemäß SEQ ID NO: 2 Alanin steht, an Position 76 gemäß SEQ ID NO: 2 Asparaginsäure steht und an Position 92 der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 Arginin oder Alanin steht, in Gegenwart von AdoPropen, AdoEnYn oder AdoBenzyl unter geeigneten Bedingungen mit der RNA, vorzugsweise mRNA, in Kontakt gebracht, um die enzymatische Reaktion ablaufen zu lassen. Im Anschluss an die enzymatische Modifizierung der m7GpppN-Kappe kann der auf das N2 des Guanosins der übertragenen Restes R weiter modifiziert werden, beispielsweise auf einem enzymatischem oder auf nicht-enzymatischem chemischem Weg. Aspartic acid, threonine, leucine or valine, preferably aspartic acid, and at position 92 of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is arginine or alanine, and AdoPropen, AdoEnYn or AdoBenzyl is used as the AdoMet analog. Further preferred is a protein in which position 34 according to SEQ ID NO: 2 is alanine, at position 76 according to SEQ ID NO: 2 is aspartic acid and at position 92 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 arginine or alanine, in the presence of AdoPropen, AdoEnYn or AdoBenzyl under appropriate conditions with the RNA, preferably mRNA, brought into contact to run the enzymatic reaction. Following enzymatic modification of the m 7 GpppN cap, the residue R transferred to the N2 of guanosine may be further modified, for example, by an enzymatic or non-enzymatic chemical route.
Eine bevorzugte Möglichkeit besteht darin, eine chemische Modifikation des Restes R mittels einer bioorthogonalen chemischen Reaktion, vorzugsweise einer bioorthogonalen Click- Reaktion, vorzunehmen. Solche Reaktionen sind dem Fachmann bekannt und umfassen beispielsweise Photoclick- Verfahren, Thiol-Ene-Click- Verfahren und Cycloadditionsreaktionen, z.B. die Cu(I)-katalysierte Huisgencycloaddition (s. z.B. H. C. Kolb, M. G. Finn, K. B. Sharpless, 2001, Angew. Chem. 113, 11 , 2056-2075; H. C. Kolb, M. G. Finn, K. B. Sharpless, 2001, Angew. Chem. Int. Ed. 40, 11, 2004-2021; C. N. Bowman und C. E. Hoyle, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 1540 - 1573; S. S. van Berkel,et al, Angew. Chem. 2011, 123, 8968-8989; E. Lallana et al, Angew. Chem. 2011, 123, 8956-8966; A. H. El- Sagheerab, T. Brown, Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1388-1405; C. S. McKay, et al, Chem. A preferred possibility is to carry out a chemical modification of the radical R by means of a bioorthogonal chemical reaction, preferably a bioorthogonal click reaction. Such reactions are known in the art and include, for example, photoclick methods, thiol-ene-click methods, and Cycloaddition reactions, eg, the Cu (I) -catalyzed Huisgencycloaddition (see, for example, HC Kolb, MG Finn, KB Sharpless, 2001, Angew Chem 97, 11, 2056-2075; HC Kolb, MG Finn, KB Sharpless, 2001, Angew Chem Int. Ed., 40, 11, 2004-2021; CN Bowman and CE Hoyle, Angew Chem. Int. Ed., 2010, 49, 1540-1573; SS van Berkel, et al, Angew Chem., 2011, 123, 89-8989; E. Lallana et al, Angew Chem 2011, 123, 8956-8966; AH El-Sagheerab, T. Brown, Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1388-1405; CS McKay, et al , Chem.
Commun. 2010, 46, 931-933; W. Song, et al, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9654-9655; P. M. E. Grämlich, et al, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8350-8358; C. R. Becer, et al, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 4900-4908; T. R. Chan, et al, Org. Lett. 2004, 6, 2853-2855; C. Commun. 2010, 46, 931-933; W. Song, et al, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9654-9655; P.M.E. Grhma, et al, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8350-8358; C.R. Becer, et al, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 4900-4908; T.R. Chan, et al, Org. Lett. 2004, 6, 2853-2855; C.
Uttamapinant, et al, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5852-5856; Y. Wang, et al, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 5330-5333). Uttamapinant, et al, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5852-5856; Y. Wang, et al, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 5330-5333).
Unter einer„Photoclick-Reaktion" wird beispielsweise die 1,3-dipolare Cycloaddition eines Alkens mit einem Nitril-Imin unter Bildung eines Pyrazolincycloaddukts verstanden. Als grundlegende Voraussetzung für die Bildung des Cycloaddukts werden dabei ähnliche For example, a "photoclick reaction" is understood as meaning the 1,3-dipolar cycloaddition of an alkene with a nitrile imine to form a pyrazoline cycloadduct, and the basic prerequisite for the formation of the cycloadduct is similar
Grenzorbitalenergien der eingesetzten Edukte angenommen. So konnte für die Photoclick- Reaktion gezeigt werden, dass die Reaktivität durch Änderung der Energie des höchsten besetzten Orbitals im Nitril-Imin beeinflusst wird und diese somit zu Cycloadditionen des Typs I gezählt werden kann (s. Y. Wang, W. Song, W. J. Hu, Q. Lin, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2009, 48, 5330-3). Die Photoclick-Reaktion zeichnet sich nicht nur durch Bioorthogonalität aus, sondern auch durch die Möglichkeit einer Bildung fluoreszierender Produkte aus nicht fluoreszierenden Edukten, was insbesondere zur Vermeindung von Hintergrundsignalen bei Anwendungen in lebenden Zellen vorteilhaft ist. Anhaltspunkte dazu, ob eine Photoclick- basierte Funktionalisierung der mRNA- Kappe möglich ist, kann der Fachmann beispielsweise mittels Kohn-Sham-Dichtefunktionaltheorie-Kalkulationen (KS-DFT-Kalkulationen, s. W. Kohn, L. J. Sham, Phys. Rev. 1965, 140, AI 133-1138) erhalten.  Frontier orbital energies of the reactants used were assumed. Thus, for the Photoclick reaction it could be shown that the reactivity is influenced by changing the energy of the highest occupied orbital in the nitrile-imine and thus can be counted as cycloadditions of type I (see Y. Wang, W. Song, WJ Hu, Q. Lin, Angew Chem. Int. Ed. Engl. 2009, 48, 5330-3). The Photoclick reaction is not only characterized by bioorthogonality, but also by the possibility of forming fluorescent products from non-fluorescent starting materials, which is particularly advantageous for the suppression of background signals in live cell applications. Clues as to whether a photoclick-based functionalization of the mRNA cap is possible, the expert can for example by means of Kohn-Sham density functional theory calculations (KS-DFT calculations, see W. Kohn, LJ Sham, Phys., Rev. 1965, 140, AI 133-1138).
Mit Hilfe dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Kappenstruktur am 5 '-Ende von RNAs, die eine solche Kappenstruktur aufweisen oder mit einer solchen Kappenstruktur versehen werden können, in einem zweistufigen oder With the aid of this preferred embodiment of the method according to the invention, the cap structure can be attached to the 5 'end of RNAs which have such a cap structure or can be provided with such a cap structure in a two-stage or two-part RNA
gegebenenfalls auch mehrstufigen Verfahren auf chemo-enzymatischem Wege spezifisch modifiziert werden. Im ersten Schritt wird die Kappenstruktur mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Proteins enzymatisch modifiziert, indem anstelle eines Methylrestes ein Rest R auf das N2 der m7 GpppN-Kappe übertragen wird. In einem zweiten, chemischen Schritt, kann die mit diesem Rest modifizierte RNA dann mit geeigneten Molekülen, beispielsweise mit einem geeigneten Biomarker (z.B. Biotin), beispielsweise mittels bekannter Verfahren der Click-Chemie umgesetzt und weiter modifiziert werden. Zu diesen Molekülen zählen auch Säulenmaterialien, die eine Immobilisierung der RNAs über die Kappenstruktur ermöglichen. Diese Immobilisierung kann beispielsweise direkt oder indirekt über nicht-kovalente if appropriate, multistage processes can also be specifically modified by a chemoenzymatic route. In the first step, the cap structure with the help of a according to the invention enzymatically modified by instead of a methyl radical, a radical R is transferred to the N2 of the m 7 GpppN cap. In a second, chemical step, the RNA modified with this radical can then be reacted with suitable molecules, for example with a suitable biomarker (eg biotin), for example by means of known methods of click chemistry, and further modified. These molecules also include columnar materials that allow immobilization of the RNAs through the cap structure. This immobilization may be, for example, directly or indirectly via non-covalent
Wechselwirkungen mit einer entsprechenden Matrix erfolgen. Sie kann aber auch über eine kovalente Bindung erfolgen, wodurch die Wechselwirkung z.B. mit der Matrix stabiler wird, was beispielsweise stringentere Waschschritte erlaubt, die es ermöglichen, andere Interactions take place with a corresponding matrix. But it can also be via a covalent bond, whereby the interaction of e.g. becomes more stable with the matrix, allowing, for example, more stringent washing steps that allow others
Komponenten effizienter abzutrennen. Damit kann z.B. mRNA spezifisch aus komplexen Zelllysaten isoliert werden. Separate components more efficiently. Thus, e.g. mRNA be isolated specifically from complex cell lysates.
In noch einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Testkit, umfassend ein Protein nach dem ersten Aspekt der Erfindung und ein AdoMet-Analogon gemäß der folgenden Formel In yet another aspect, the present invention relates to a test kit comprising a protein according to the first aspect of the invention and an AdoMet analog according to the following formula
wobei R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus substituiertem oder unsubstituiertem C2_ io-Alkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Alkenyl, substituiertem oder wherein R is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted C 2 _ io alkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-alkenyl, substituted or
unsubstituiertem C2_io-Alkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Alkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem C3-i2-Cycloalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C3 i2-Cycloalkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C5-i2-Cycloalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C5-i2-Cycloalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Ci_io-Heteroalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Heterolkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Heteroalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Heteroalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Ci_io-Azidoalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_10- Azidoalkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Azidoalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Benzyl Ph-CH2- Propenyl CH2=CH-CH2-, Propinyl CH=C-CH2-, Butinyl CH=C-CH2-CH2-, Penteninyl CH^C-CH=CH-CH2- und Azidobutenyl N3-CH2-CH=CH-CH2-. unsubstituted C 2 _io alkynyl, substituted or unsubstituted C4-io-Alkeninyl, substituted or unsubstituted C 3 -i 2 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C 3 i 2 cycloalkenyl, substituted or unsubstituted C5-i2 cycloalkynyl, substituted or unsubstituted C5-i2 -Cycloalkeninyl, substituted or unsubstituted Ci_io-heteroalkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-Heterolkenyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-heteroalkynyl, substituted or unsubstituted C4-io-Heteroalkeninyl, substituted or unsubstituted Ci_io-azidoalkyl, substituted or unsubstituted C 2 _ 10 - azidoalkenyl, substituted or unsubstituted substituted or unsubstituted C4-io-Azidoalkeninyl, substituted or unsubstituted benzyl, Ph-CH 2 - propenyl CH 2 = CH-CH 2 -, propynyl CH = C-CH 2 -, butynyl CH = C-CH 2 -CH 2 -, Penteninyl CH ^ C-CH = CH-CH 2 - and azidobutenyl N 3 -CH 2 -CH = CH-CH 2 -.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Testkits ist das AdoMet-Analogon AdoPropen, AdoEnYn oder AdoBenzyl, weist das Protein eine In a particularly preferred embodiment of the test kit according to the invention, the AdoMet analog AdoPropen, AdoEnYn or AdoBenzyl, the protein has a
Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 auf und weist an Position 34 gemäß SEQ ID NO: 2 Alanin, an Position 76 gemäß SEQ ID NO: 2 Asparaginsäure und an Position 92 der Amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 and has at position 34 according to SEQ ID NO: 2 alanine, at position 76 according to SEQ ID NO: 2 aspartic acid and at position 92 of
Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 Arginin oder Alanin auf. Amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 arginine or alanine.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen allein zu In the following, the invention will be based solely on exemplary embodiments
Veranschaulichungszwecken näher erläutert. Illustrative purposes explained in more detail.
1. Synthese von S-Adenosyl-L-methionin- Analoga 1. Synthesis of S-adenosyl-L-methionine analogs
1.1 Synthese von 5'-[(S)-[(3S)-3-Amino-3-carboxypropyl]prop-2-enylsulfonio]-5'- desoxyadenosin (AdoPropen) 1.1 Synthesis of 5 '- [(S) - [(3S) -3-amino-3-carboxypropyl] prop-2-enylsulfonio] -5'-deoxyadenosine (AdoPropen)
Das AdoMet-Analogon AdoPropen wurde nach einer Methode von Dalhoff et al. (C. Dalhoff, et al, Nat. Chem. Biol. 2006, 2, 31-32) hergestellt. Für die Synthese von AdoPropen wurden 20 mg S-Adenosyl-L-homocystein (52 μιηοΐ) unter Rühren in 3 mL Ameisensäure:Essigsäure 1 : 1 gelöst. Die Lösung wurde durch 10 minütiges Rühren im Eisbad gekühlt, bevor 264 μΙ^ (3Α2 mmol) 3-Brompropen zugegeben wurde. Anschließend wurde die Reaktionslösung 4 Tage bei Raumtemperatur gerührt und durch Zugabe von 30 mL kaltem, didemineralisertem Wasser gestoppt. Die wässrige Phase wurde 3 Mal mit je 5 mL Diethylether extrahiert und The AdoMet analog AdoPropen was prepared by a method of Dalhoff et al. (Dalhoff, C., et al, Nat. Chem. Biol. 2006, 2, 31-32). For the synthesis of AdoPropen 20 mg of S-adenosyl-L-homocysteine (52 μιηοΐ) were dissolved with stirring in 3 mL of formic acid: acetic acid 1: 1. The solution was cooled by stirring for 10 minutes in an ice bath, before 264 μΙ ^ (3Α2 mmol) of 3-bromopropene was added. Subsequently, the reaction solution was stirred for 4 days at room temperature and stopped by adding 30 ml of cold, didemineralisertem water. The aqueous phase was extracted 3 times with 5 mL diethyl ether each time and
anschließend das Wasser unter vermindertem Druck entfernt. Der erhaltene Feststoff wurde in 5 mL didemineralisirtem Wasser+0.01 % TFA gelöst und mittels RP-HPLC gereinigt. then the water is removed under reduced pressure. The resulting solid was dissolved in 5 mL of deionized water + 0.01% TFA and purified by RP-HPLC.
1.2 Synthese von 5'-[(S)-[(3S)-3-Amino-3-carboxypropyl]pent-2-en-4-inylsulfonio]-5'- desoxyadenosin (AdoEnYn) Das AdoMet-Analogon AdoEnYn wurde nach Peters et al. (W. Peters, S. Willnow, M. Duisken,1.2 Synthesis of 5 '- [(S) - [(3S) -3-amino-3-carboxypropyl] pent-2-en-4-ynylsulfonio] -5'-deoxyadenosine (AdoEnYn) The AdoMet analog AdoEnYn was prepared according to Peters et al. (Peters, S. Willnow, M. Duisken,
H. Kleine, T. Macherey, K. E. Duncan, D. W. Litchfield, B. Luscher, E. Weinhold, Angew Chem Int Ed Engl 2010, 49, 5170) hergestellt. H. Kleine, T. Macherey, K.E. Duncan, D.W. Litchfield, B. Luscher, E. Weinhold, Angew Chem Int Ed Engl 2010, 49, 5170).
Für die Synthese des AdoMet-Analogons AdoEnYn wurde Pent-2-en-4-in-l-ol in einem ersten Schritt zum Methansulfonsäureester umgesetzt. Dazu wurden 240 mg (6.00 mmol) For the synthesis of the AdoMet analogue AdoEnYn, pent-2-en-4-yn-1-ol was converted to the methanesulfonic acid ester in a first step. 240 mg (6.00 mmol) were added
Natriumhydroxid in 6 mL Dichlormethan resuspendiert, 426 μί (5.50 mmol) Sodium hydroxide resuspended in 6 mL dichloromethane, 426 μί (5.50 mmol)
Methansulfonylchlorid hinzugefügt und die Suspension im Eisbad gekühlt. Anschließend wurde ein Gemisch aus (E)- und (Z)-Pent-2-en-4-in-l-ol (472 μΕ, 6.02 mmol) hinzugegeben und das Reaktionsgemisch 16 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Es erfolgte eine Extraktion mit 50 mL gesättigter Natriumhydrogencarbonat-Lösung. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum entfernt und der aktivierte Alkohol direkt in 1 mL einer Lösung aus Methansäure und Methanesulfonylchlorid added and the suspension cooled in an ice bath. Subsequently, a mixture of (E) - and (Z) -pent-2-en-4-yn-1-ol (472 μΕ, 6.02 mmol) was added and the reaction mixture was stirred for 16 hours at room temperature. It was extracted with 50 mL of saturated sodium bicarbonate solution. The solvent was removed in vacuo and the activated alcohol directly in 1 mL of a solution of methanoic acid and
Ethansäure (1 : 1) gelöst. Diese Lösung wurde zu 7.2 mg (19 μιηοΐ) S-Adenosyl-L-homocystein hinzugegeben und bei Raumtemperatur für 14 Stunden gerührt. Anschließend wurde diese in 30 mL ddH20 gegeben und dreimal mit 50 mL Diethylether extrahiert. Die wässrige Phase wurde eingefroren und gefriergetrocknet. Der Rückstand wurde in 2.5 mL ddH20 mit 0.01 % TFA aufgenommen und mittels HR-ESI-MS analysiert. Anschließend erfolgte eine Reinigung mittels präparativer HPLC. Ethanoic acid (1: 1) dissolved. This solution was added to 7.2 mg (19 μιηοΐ) of S-adenosyl-L-homocysteine and stirred at room temperature for 14 hours. This was then added to 30 mL ddH 2 0 and extracted three times with 50 mL diethyl ether. The aqueous phase was frozen and lyophilized. The residue was taken up in 2.5 mL ddH 2 O with 0.01% TFA and analyzed by HR-ESI-MS. This was followed by purification by preparative HPLC.
I.3 Synthese von 5'-[(S)-[(3S)-3-Amino-3-carboxypropyl]benzyl]-5'-desoxyadenosin (AdoBenzyl) I.3 Synthesis of 5 '- [(S) - [(3S) -3-amino-3-carboxypropyl] benzyl] -5'-deoxyadenosine (AdoBenzyl)
Das AdoMet-Analogon AdoBenzyl wurde analog der Vorschrift von Dalhoff et al. (C. Dalhoff, et al, Nat. Chem. Biol. 2006, 2, 31-32) hergestellt. Für die Synthese von AdoBenzyl wurden 9,2 mg S-Adenosyl-L-homocystein ( 24 μιηοΐ) unter Rühren in 1.38 mL The AdoMet analog AdoBenzyl was analogously to the method of Dalhoff et al. (Dalhoff, C., et al, Nat. Chem. Biol. 2006, 2, 31-32). For the synthesis of AdoBenzyl 9.2 mg S-adenosyl-L-homocysteine (24 μιηοΐ) with stirring in 1.38 mL
Ameisensäure: Essigsäure 1 : 1 gelöst. Die Lösung wurde durch 10 minütiges Rühren im Eisbad gekühlt, bevor 171,2 μΐ^ (1.44 mmol) Benzylbromid zugegeben wurde. Anschließend wurde die Reaktionslösung 4 Tage bei Raumtemperatur gerührt und durch Zugabe von 15 mL kaltem, didemineralisertem Wasser gestoppt. Die wässrige Phase wurde 3 Mal mit je 2,5 mL Formic acid: acetic acid 1: 1 dissolved. The solution was cooled by stirring for 10 minutes in an ice bath before 171.2 μΐ ^ (1:44 mmol) of benzyl bromide was added. Subsequently, the reaction solution was stirred for 4 days at room temperature and stopped by adding 15 mL of cold, didemineralisertem water. The aqueous phase was washed 3 times with 2.5 mL each
Diethylether extrahiert und anschließend das Wasser unter vermindertem Druck entfernt. Der erhaltene Feststoff wurde in 2,5 mL didemineralisirtem Wasser+0.01 % TFA gelöst und mittels RP-HPLC gereinigt. 2. HPLC-gekoppelter Aktivitätsassay Extracted diethyl ether and then the water removed under reduced pressure. The resulting solid was dissolved in 2.5 mL of deionized water + 0.01% TFA and purified by RP-HPLC. 2. HPLC-coupled activity assay
Mit Hilfe eines HPLC-gekoppelten Aktivitätsassays wurde die durch die WT-GlaTgs2 (SEQ ID NO: 1) und die erfindungsgemäßen Proteine gemäß SEQ ID NO: 4-10 enzymatisch katalysierte Übertragung der von synthetisch hergestellten AdoMet- Analoga getragenen Reste Propenyl (AdoPropen), Penteninyl (AdoEnYn) und Benzyl (AdoBenzyl) auf das N2-Atom des With the aid of an HPLC-coupled activity assay, the enzymatically catalysed transfer of the residues carried by synthetically produced AdoMet analogues by the WT-GlaTgs2 (SEQ ID NO: 1) and the proteins according to the invention according to SEQ ID NO: 4-10 propenyl (AdoPropen), Penteninyl (AdoEnYn) and benzyl (AdoBenzyl) on the N2 atom of the
Guanosins von m7 GpppA (A = Adenin) untersucht. Ein typischer Ansatz mit einem Volumen von 8 ist in Tabelle 1 zusammengefasst. Guanosins of m 7 GpppA (A = adenine) examined. A typical approach of volume 8 is summarized in Table 1.
Tabelle 1 : Eingesetzte Komponenten für den Aktivitätsassay unter Verwendung von m7 GpppA. Table 1: Components used for the activity assay using m 7 GpppA.
Komponente Volumen Endkonzentration Component volume final concentration
GlaTgs2 oder GlaTgs2-Variante 5.6 μΕ 15-50 μΜ  GlaTgs2 or GlaTgs2 variant 5.6 μΕ 15-50 μΜ
MTAN/LuxS (l : l) 0.16 μΕ 4.1 μM bzw. 3.0 μΜ  MTAN / LuxS (l: l) 0.16 μΕ 4.1 μM or 3.0 μΜ
m7GpppA [10 mM] 0.22 μΕ 275 μΜ m 7 GpppA [10 mM] 0.22 μΕ 275 μΜ
AdoMet- Analogon 0.33 - 0.6 μΕ 365 - 740 μΜ  AdoMet analogue 0.33 - 0.6 μΕ 365 - 740 μΜ
Reaktionspuffer 2 Ad 8 μΕ  Reaction Buffer 2 Ad 8 μΕ
Reaktionspuffer 2: 50 mM Tris; 10 mM MgCl2; 100 mM NH4OAc; pH 8.4 Reaction Buffer 2: 50 mM Tris; 10 mM MgCl 2 ; 100 mM NH 4 OAc; pH 8.4
MTAN steht für 5'-Methylthioadenosin/S-Adenosylhomocystein Nukleosidase. LuxS steht für S-Ribosylhomocystein Lyase. Bei größeren Ansätzen von 10 oder 20 μΐ^ erfolgte eine verhältnismäßige Anpassung. Die eingesetzte Menge des AdoMet- Analogons wurde so angepasst, dass die Fläche des im MTAN stands for 5'-methylthioadenosine / S-adenosylhomocysteine nucleosidase. LuxS stands for S-ribosylhomocysteine lyase. For larger runs of 10 or 20 μΐ ^ , a proportionate adjustment was made. The amount of AdoMet analog used was adjusted so that the area of the im
Chromatogramm auftretenden Peaks eines Diastereomers des AdoMet- Analogons der Fläche des vom m7 GpppA verursachten Signals entsprach. Die Reaktion wurde in der Regel direkt nach Ansetzen der Reaktion (tO) und nach drei Stunden bei 37 °C (tl80) gestoppt und mittels analytischer HPLC sowie MALDI-TOF untersucht. Chromatogram occurring peaks of a diastereomer of the AdoMet analogue of the area of m 7 GpppA caused signal corresponded. The reaction was usually stopped immediately after preparation of the reaction (tO) and after three hours at 37 ° C (tl80) and analyzed by analytical HPLC and MALDI-TOF.
Die folgende Tabelle 2 gibt die Aktivität der GlaTgs2-WT im Vergleich mit untersuchten GlaTgs2 -Varianten wieder, wobei AdoPropen als AdoMet- Analogon eingesetzt wurde. Tabelle 2: Aktivität von GlaTgs2-WT und GlaTgs2- Varianten auf AdoPropen The following Table 2 shows the activity of GlaTgs2-WT in comparison with examined GlaTgs2 variants, whereby AdoPropen was used as AdoMet analogue. Table 2: Activity of GlaTgs2-WT and GlaTgs2 variants on AdoPropen
Enzym SEQ ID NO: Aktivität TTN  Enzyme SEQ ID NO: Activity TTN
GlaTgs2-WT 1 + 3±2  GlaTgs2-WT 1 + 3 ± 2
GlaTgs2-V34A 4 +++ 10±2  GlaTgs2-V34A 4 +++ 10 ± 2
GlaTgs2-V34G 5 ++ 5 GlaTgs2-V34G 5 ++ 5
GlaTgs2-V34M 6 ++ 6  GlaTgs2-V34M 6 ++ 6
GlaTgs2-V34A,D76L 7 + 1  GlaTgs2-V34A, D76L 7 + 1
GlaTgs2-V34A,D76T 8 + 2  GlaTgs2-V34A, D76T 8 + 2
GlaTgs2-V34A,D76V 9 + 1  GlaTgs2-V34A, D76V 9 + 1
GlaTgs2-V34A,R92A 10 +++ 8 GlaTgs2-V34A, R92A 10 +++ 8
TTN = Total Turnover Number (Gesamtumsatzzahl). Aminosäureaustausche sind in der dem Fachmann bekannten Weise (Ursprüngliche Aminosäure - Position - neue Aminosäure) angegeben, wobei der Einbuchstabencode für Aminosäuren verwendet wird. V34A bedeutet beispielsweise, dass die ursprüngliche Aminosäure Valin an Position 34 durch Alanin ersetzt wurde. TTN = Total Turnover Number. Amino acid exchanges are indicated in the manner known to those skilled in the art (original amino acid position - new amino acid) using the one letter code for amino acids. For example, V34A means that the original amino acid valine at position 34 has been replaced by alanine.
Es zeigt sich, dass die erfindungsgemäßen Proteine zumindest eine mit dem Wildtypenzym vergleichbare oder höhere Aktivität aufwiesen. It turns out that the proteins according to the invention had at least one activity comparable or higher with the wild-type enzyme.
Bei gleicher Enzymmenge wurden beispielsweise von der Variante GlaTgs2-V34A im Falle von AdoPropen 95% des m7GpppA umgesetzt, im Falle des AdoEnYn 10%. Beispielsweise mit der Variante GlaTgs2-V34A konnte auch eine Übertragung von Benzyl festgestellt werden. For the same amount of enzyme, 95% of the m 7 GpppA was converted, for example, by the variant GlaTgs2-V34A in the case of AdoPropen, 10% in the case of AdoEnYn. For example, with the variant GlaTgs2-V34A also a transfer of benzyl was found.
Enzymatische Parameter für die GlaTgs2- Variante gemäß SEQ ID NO: 4 in Bezug auf Enzymatic parameters for the GlaTgs2 variant according to SEQ ID NO: 4 with respect to
AdoPropen sind in Tabelle 3 wiedergegeben: AdoPropen are shown in Table 3:
Tabelle 3: Enzymatische Parameter für GlaTgs2-WT und GlaTgs2-VV34A in Bezug auf AdoPropen Protein K -cat TTN T50 (15min) Table 3: Enzymatic parameters for GlaTgs2-WT and GlaTgs2-VV34A with respect to AdoPropen Protein K -cat TTN T 50 (15min)
GlaTgs2-WT 151±19 μΜ 0,09±0.08 min 3 39,9±0,2 °C GlaTgs2-WT 151 ± 19 μΜ 0.09 ± 0.08 min 3 39.9 ± 0.2 ° C
GlaTgs2-V34A 57±29 μΜ 8±0.08 min 10 40,4±0,2 °C GlaTgs2-V34A 57 ± 29 μΜ 8 ± 0.08 min 10 40.4 ± 0.2 ° C
Die GlaTgs2 -Variante GlaTgs2-V34A (SEQ ID NO: 4) weist im Vergleich zum Wildtypenzym GlaTgs2-WT eine höhere Affinität für AdoPropen und eine höhere Aktivität mit AdoPropen auf. Die Thermostabilität entspricht der des Wildtypenzyms. Die kinetischen Parameter hinsichtlich AdoMet entsprachen denen des Wildtypenzyms (S. Hausmann, S. Shuman, J Biol Chem 2005, 280, 32101-32106.). 3. Thermostabilität The GlaTgs2 variant GlaTgs2-V34A (SEQ ID NO: 4) has a higher affinity for AdoPropen and a higher activity with AdoPropen compared to the wild-type enzyme GlaTgs2-WT. The thermal stability corresponds to that of the wild-type enzyme. AdoMet kinetic parameters were similar to those of the wild-type enzyme (S. Hausmann, S. Shuman, J Biol Chem 2005, 280, 32101-32106.). 3. Thermostability
Die Stabilität eines Proteins kennzeichnet seine Fähigkeit denaturierende Einflüsse, wie eine Erhöhung der Umgebungstemperatur, innerhalb gewisser Grenzen zu tolerieren und die native Konformation aufrechtzuerhalten. Als Maß für die Thermostabilität kann der Tso-Wert verwendet werden. ist die Temperatur, bei der ein Enzym nach 15-minütiger Inkubation 50% seiner Aktivität verliert. Zur Bestimmung von T50 wurden die zu analysierenden Proteine für 15 Minuten bei unterschiedlichen Temperaturen im Thermocycler erhitzt, während eine Probe des Proteins auf Eis inkubiert wurde. Im Folgenden wurden Aktivitätstests mit den zuvor erhitzten Proteinen durchgeführt. Dabei wurde die auf Eis inkubierte Probe als Referenz genutzt, die 100 % Aktivität aufwies. Nach erfolgter Normierung der Werte konnte unter Anwendung eines Boltzmann-Fits mit der Software Origin bestimmt werden. The stability of a protein characterizes its ability to tolerate denaturing influences, such as an increase in ambient temperature, within certain limits and to maintain the native conformation. As a measure of the thermal stability of the Tso value can be used. is the temperature at which an enzyme loses 50% of its activity after 15 minutes of incubation. To determine T50, the proteins to be analyzed were heated for 15 minutes at different temperatures in the thermocycler while a sample of the protein was incubated on ice. In the following activity tests were carried out with the previously heated proteins. The sample incubated on ice was used as a reference, which had 100% activity. After normalization of the values it was possible to determine using a Boltzmann fit with the software Origin.
Wie aus Tabelle 4 ersichtlich, wiesen die GlaTgs2-Varianten GlaTgs2-V34A (SEQ ID NO: 4), GlaTgs2-V34G (SEQ ID NO: 5) und GlaTgs2-V34M (SEQ ID NO: 6) eine ähnliche As can be seen from Table 4, the GlaTgs2 variants GlaTgs2-V34A (SEQ ID NO: 4), GlaTgs2-V34G (SEQ ID NO: 5) and GlaTgs2-V34M (SEQ ID NO: 6) had a similar
Thermostabilität auf oder zeigten sogar eine größere Thermostabilität, d.h. größere Stabilität gegenüber höheren Temperaturen. Tabelle 4: Thermostabilität der GlaTgs2-Varianten GlaTgs2-V34A, -V34M und -V34G im Vergleich zum Wildtyp. Variante SEQ ID NO: Thermostabilität, T Thermostability or even showed greater thermal stability, ie greater stability to higher temperatures. Table 4: Thermostability of the GlaTgs2 variants GlaTgs2-V34A, -V34M and -V34G compared to the wild-type. Variant SEQ ID NO: thermostability, T
WT 1 39.9 ± 0.2 WT 1 39.9 ± 0.2
Val34Ala 4 40.4 ± 0.2  Val34Ala 4 40.4 ± 0.2
Val34Gly 5 44.8  Val34Gly 5 44.8
Val34Met 6 49.0  Val34Met 6 49.0
4. Chemische Modifikation von enzymatisch modifizierten RNA-Kappen mittels Click- Chemie 4. Chemical Modification of Enzymatically Modified RNA Caps by Click Chemistry
4.1 Biotinylierung mittels Thiol-Ene-Click (TEC) Es wurden 800 μΜ m 1 GpppA enzymatisch zu Propenyl 2 m 1 GpppA 1 (a 2 m 1 GpppA; Propenyl an N2 von m7 GpppA) alkenyliert und die Reaktion wurde durch Zugabe 1/10 Volumen 1 M Perchlorsäure oder 5-minütige Inkubation bei 68 °C gestoppt. 4.1 Biotinylation by Thiol-Ene-Click (TEC) 800 μΜ m 1 GpppA were alkenylated enzymatically to propenyl 2 m 1 GpppA 1 (a 2 m 1 GpppA, propenyl at N 2 of m 7 GpppA) and the reaction was terminated by addition of 1 / 10 volumes of 1 M perchloric acid or incubated for 5 min at 68 ° C.
Die Ansätze wurden zentrifugiert und für die Umsetzung mit Biotin-Thiol 2 eingesetzt. Hierfür wurden sie etwa 30 Sekunden mit Argon entgast und unter Luftausschluss mit 1 mM The batches were centrifuged and used for the reaction with biotin-thiol 2. For this they were degassed with argon for about 30 seconds and with 1 mM exclusion of air
Radikalstarter VA-044 sowie Biotin-Thiol 2 (ca. 50-facher, molarer Uberschuss) versetzt. Die Ansätze wurden für 8 h bei 44 °C inkubiert und mittels HPLC und MALDI-TOF-MS analysiert.  Radical starter VA-044 and biotin-thiol 2 (about 50-fold, molar excess) were added. The batches were incubated for 8 h at 44 ° C and analyzed by HPLC and MALDI-TOF-MS.
VA044 = 2,2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propan]dihydrochlorid 4.2 Fluoreszenzmarkierung mittels Cu-Click-Reaktion VA044 = 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride 4.2 Fluorescence labeling by Cu-Click reaction
Die Cu-Click Reaktion wurde nach Tomkuviene et al. (M. Tomkuviene, B. Clouet-d'Orval, I. Cemiauskas, E. Weinhold, S. Klimasauskas, Programmable sequence-specific click-labeling of RNA using archaeal box C/D RNP methyltransferases, Nucleic Acids Research, 2012, 40, 14, 6765) durchgeführt. Hierzu wurden zunächst etwa 100 μΜ Pent-2-en-4-inyl2m7GpppA The Cu-Click reaction was according to Tomkuviene et al. (Tomkuviene, B. Clouet-d'Orval, I. Cemiauskas, E. Weinhold, S. Klimasauskas, Programmable sequence-specific click-labeling of RNA using archaeal box C / D RNP methyltransferases, Nucleic Acids Research, 2012, 40 , 14, 6765). For this purpose, initially about 100 μΜ pent-2-en-4-ynyl 2 m 7 GpppA
(p2m7GpppA oder EnYn2m7GpppA) 4 enzymatisch hergestellt und die Reaktion durch Zugabe 1/10 Volumen 1 M Perchlorsäure gestoppt. (p 2 m7GpppA or EnYn 2 m 7 GpppA) 4 was prepared enzymatically and the reaction stopped by adding 1/10 volume 1 M perchloric acid.
Für die Cu-Click-Reaktion wurde eine 300 mM CuBr-Lösung (in DMSO/tBuOH 3: 1) frisch angesetzt und 1 : 10 mit 111 mM TBTA-Lösung (in DMSO/tBuOH 3: 1) verdünnt. Zu 10 der enzymkatalysierten Reaktion wurden dann 8 DMSO/tBuOH, 3 μΐ^ der 30 mM CuBr-Lösung (in TBTA) sowie 2,5 μΐ, Eterneon-Azid 5 (Eterneon-Azid 480/635, Jena Bioscience GmbH, Kat. Nr. CLK-FA15-1) (2,5 mM in DMSO/tBuOH) gegeben. Die Reaktion wurde unter gelegentlichem Vortexen eine Stunde bei 37 °C inkubiert und gelektrophoretisch analysiert. TBTA = Tris[(l-benzyl-lH-l,2,3-triazol-4-yl)methyl]amin), DMSO = For the Cu-click reaction, a 300 mM CuBr solution (in DMSO / tBuOH 3: 1) was freshly prepared and diluted 1:10 with 111 mM TBTA solution (in DMSO / tBuOH 3: 1). To 10 of the enzyme-catalyzed reaction were then 8 DMSO / tBuOH, 3 μΐ ^ of the 30 mM CuBr solution (in TBTA) and 2.5 μΐ, Eterneon-azide 5 (Eterneon-Azid 480/635, Jena Bioscience GmbH, cat CLK-FA15-1) (2.5mM in DMSO / tBuOH). The reaction was incubated for one hour at 37 ° C with occasional vortexing and analyzed by gel electrophoresis. TBTA = tris [(1-benzyl-1H-1,2,3-triazol-4-yl) methyl] amine), DMSO =
Dimethy lsulfo xid Dimethy sulfo xid
4.3 Fluoreszenzmarkierung mittels Kreuzmetathese 4.3 Fluorescence labeling by means of cross metathesis
Mittels Kreuzmetathese wurde gemäß nachstehend wiedergegebenem allgemeinem Schema eine Fluoreszenzmarkierung von Allyl-modifizierten mRNA-Kappen unter Verwendung von Flurorescein-o-acrylat 8 oder eines anderen fiuoreszenzmarkierten Acrylats und mit Hilfe eines Hoveyda-Grubbs-Katalysators 10 der 2. Generation vorgenommen. Cross-metathesis was used to fluorescently label allyl-modified mRNA caps using flurorescein-o-acrylate 8 or another fluorescently-labeled acrylate and a second-generation Hoveyda Grubbs catalyst 10, according to the general scheme outlined below.
Hierzu wurde beispielsweise die Allyl-modifizierte mRNA-Kappe 7 mit zwei Äquivalenten des Fluorescein-o-acrylats 8, das in DMSO gelöst war, sowie 2 mol % des Hoveyda-Grubbs- For this example, the allyl-modified mRNA cap 7 with two equivalents of fluorescein o-acrylate 8, which was dissolved in DMSO, and 2 mol% of Hoveyda Grubbs-
Katalysators 10, der in 30% tBuOH in Wasser aufgenommen wurde, ebenfalls in 30% tBuOH in Wasser für fünf Stunden bei Raumtemperatur oder 37 °C unter Lichtausschluss inkubiert. Die Analyse erfolgte mittels 20 %iger Polyacrylamidgelelektrophorese sowie in-Gel Catalyst 10, which was taken up in 30% tBuOH in water, also incubated in 30% tBuOH in water for five hours at room temperature or 37 ° C with exclusion of light. The analysis was carried out by means of 20% polyacrylamide gel electrophoresis and in-gel
Fluoreszenzdetektion.  Fluorescence detection.
4.4 Funktionalisierung von Kappenstrukturen mittels Photoclick-Reaktion Im Folgenden ist beispielhaft eine Fluoreszenzmarkierung einer alkenylierten sowie einer alkinylierten mRNA- Kappe mittels Photoclick-Reaktion beschrieben. Hierzu wurden die Nitril- Imine I Ia und 12a der Tetrazole 11 und 12 mit dem Kappen- Analogon m7 GpppA umgesetzt. 4.4 Functionalization of Cap Structures by Photoclick Reaction In the following, a fluorescence labeling of an alkenylated and an alkynylated mRNA cap by means of a photoclick reaction is described by way of example. For this purpose, the nitrile-Imine I Ia and 12a of tetrazoles 11 and 12 were reacted with the cap analog m 7 GpppA.
Zunächst wurden 1 mM m7GpppA in Gegenwart von AdoPropen und GlaTgs2-V34A zu a2m7GpppA umgesetzt und die resultierende Mischung wurde anschließend auf 68 °C erhitzt und dialysiert, um nicht umgesetztes AdoPropen zu entfernen. Die Entfernung nicht umgesetzten AdoPropens diente dazu, zu verhindern, dass dieses in der folgenden Photoclick- Reaktion ebenfalls mit dem Nitril-Imin reagiert. Nach diesen Schritten wurde die wässrige Lösung von a2m7GpppA mit Acetonitril sowie Tetrazol 11 (617 μΜ) versetzt und nach sorgfältigem Mischen in einer schwarzen Mikrotiterplatte fünf Minuten bei 254 nm bestrahlt. Es zeigte sich dabei, dass die Bestrahlung bei minimalem Abstand von Reaktion und First m GpppA 7 in the presence of AdoPropen and GlaTgs2-V34A to a 2 m were 1 mM reacted GpppA 7 and the resulting mixture was then heated to 68 ° C, and dialyzed to remove unreacted AdoPropen. The removal of unreacted AdoPropene served to prevent it from also reacting with the nitrile imine in the subsequent Photoclick reaction. After these steps, the aqueous solution of a 2 m 7 GpppA with acetonitrile and tetrazole 11 (617 μΜ) was added and irradiated after careful mixing in a black microtiter plate for five minutes at 254 nm. It was found that the irradiation with minimal separation of reaction and
Lichtquelle essentiell für die erfolgreiche Durchführung war und die Bildung des reaktiven Nitril-Imins bei Vergrößerung des Abstandes scheinbar ausblieb beziehungsweise minimiert wurde. Die in der Probe enthaltenen Komponenten wurde nach einer Inkubation von bis zu 20 Stunden bei 4 °C gelelektrophoretisch getrennt und hinsichtlich des Auftretens fluoreszierender Produkte analysiert. Hierzu wurde das Gel bei einer Wellenlänge von 365 nm beleuchtet und fotografiert. Für die Reaktion, welche in Anwesenheit der alkenylierten Kappe a2m7GpppA durchgeführt wurde, konnte dabei ein türkis- fluoreszierendes Produkt nachgewiesen werden. Eine parallel durchgeführte Analyse des Gels mittels UV-Shadowing zeigte, dass das detektierte fluoreszierende Produkt eine geringere Elektromobilität und damit vermutlich ein höheres Molekulargewicht als die Kappe aufwies. Dies steht im Einklang mit der Möglichkeit, dass die entsprechende Bande das erwartete Photoclick-Produkt (P1-Adenosin(5')-P3-[N2-ethyl- 2-(4-(4-Methoxyphenyl)-2-phenylpyrazolin),7-methylguanosin(5')]triphosphat; Synonym: N2- Methoxypyrazolinethyl-m7GpppA) 14 darstellte, da dieses ein höheres Molekulargewicht als das Kappen- Analogon a2m7GpppA 13 bei gleicher Ladung aufweisen würde. In Light source was essential for the successful implementation and the formation of the reactive nitrile imine apparently disappeared or was minimized by increasing the distance. The components contained in the sample were gel-electrophoretically separated after an incubation of up to 20 hours at 4 ° C. and analyzed for the appearance of fluorescent products. For this purpose, the gel was illuminated at a wavelength of 365 nm and photographed. For the reaction, which was carried out in the presence of the alkenylated cap a 2 m 7 GpppA, a turquoise-fluorescent product could be detected. A parallel analysis of the gel by means of UV shadowing showed that the detected fluorescent product had a lower electro-mobility and thus presumably a higher molecular weight than the cap. This is consistent with the possibility that the corresponding band will produce the expected Photoclick product (P 1 adenosine (5 ') -P 3 - [N 2 -ethyl-2- (4- (4-methoxyphenyl) -2-phenylpyrazoline ), 7-methylguanosine (5 ')] triphosphate, synonym: N 2 -methoxypyrazolinethyl-m 7 GpppA) 14, since this would have a higher molecular weight than the cap analog a 2 m 7 GpppA 13 with the same charge. In
Kontrollansätzen konnte kein entsprechendes fluoreszierendes Signal nachgewiesen werden. Die Kontrollen beinhalteten die Durchführung der Biokonversion ohne Enzym, ohne Control approaches could not be detected a corresponding fluorescent signal. Controls included performing bioconversion without enzyme, without
AdoPropen, ohne m7GpppA sowie in Gegenwart von denaturiertem Enzym. In allen diesen Kontrollen konnte daher nachweislich keine alkenylierte Kappe, welche das Substrat für die Photoclick-Reaktion darstellen sollte, gebildet werden. Da somit in Abwesenheit von a2m7GpppA kein fluoreszierendes Produkt nach der Photoclick-Reaktion beobachtet werden konnte, ergibt sich, dass dass eine Fluoreszenzmarkierung der alkenylierten Kappe mittels Tetrazol 11 erfolgreich und spezifisch vorgenommen werden konnte. Dies wurde auch durch die massenspektrometrische Analyse mittels HPLC-ESI-TOF-MS verifiziert. Hierbei konnte in der Reaktionmischung die Masse des erwarteten Photoclick- Produkts 14 nachgewiesen werden (ber. [M]+ = 1051,23 m/z; det. [M]+ = 1051,23 m/z). Um die Photoclick-Reaktion des Tetrazols 11 und a2m7GpppA 13 auch im Hinblick auf die potentielle Anwendungen in Zellen weiter zu charakterisieren, wurde eine erste kinetische Analyse durchgeführt. Hierzu wurde die Reaktion wie oben beschrieben durchgeführt, jeweils aber ein Teil der Probe bereits nach einer Inkubation von 5, 30, 120 und 240 Minuten durch Detektion fluoreszierender Produkte analysiert. Hierbei zeigte sich, dass das Photoclick Produkt 14 bereits nach 5 Minuten nachgewiesen konnte, wobei auf Basis der detektierten AdoPropen, without m7GpppA and in the presence of denatured enzyme. In all these controls, therefore, no alkenylated cap, which should be the substrate for the photoclick reaction, could be demonstrably formed. Since, in the absence of α 2 m 7 GpppA, no fluorescent product could be observed after the photoclick reaction, it follows that fluorescence labeling of the alkenylated cap by means of tetrazole 11 was successful and specific. This was also verified by mass spectrometric analysis by HPLC-ESI-TOF-MS. Here, the mass of the expected photoclick product 14 could be detected in the reaction mixture (calc. [M] + = 1051.23 m / z; det. [M] + = 1051.23 m / z). To further characterize the photoclick reaction of tetrazole 11 and a 2 m 7 GpppA 13, also with respect to potential applications in cells, a first kinetic analysis was performed. For this purpose, the reaction was carried out as described above, but in each case part of the sample was analyzed after incubation for 5, 30, 120 and 240 minutes by detecting fluorescent products. It was shown that the Photoclick product 14 was already detected after 5 minutes, based on the detected
Fluoreszenzintensität zu späteren Zeitpunkten keine weitere Umsetzung beobachtet wurde. Daraus geht hervor, dass die Reaktion aufgrund ihrer Kinetik auch für die Visualisierung von mRNA in lebenden Zellen geeignet ist, da ein sichtbares Signal bereits kurze Zeit nach der Induktion erhalten werden kann. Die Untersuchung von PC3 -Zellen nach einer fünf minütigen Bestrahlung mit UV-Licht (λ= 254 nm) ergab im Übrigen, dass zwar ein Effekt auf die  Fluorescence intensity at later times no further reaction was observed. It shows that the reaction is also suitable for the visualization of mRNA in living cells due to their kinetics, since a visible signal can be obtained shortly after induction. The investigation of PC3 cells after a five-minute irradiation with UV light (λ = 254 nm) showed, moreover, that although an effect on the
Morphologie der Zellen, nicht jedoch auf deren Vitalität zu beobachten war, so dass eine Anwendung ermöglicht wird, ohne dass die Zellen durch die UV-Bestrahlung bei der Morphology of the cells, but not on their vitality was observed, so that an application is made possible without the cells by the UV irradiation in the
Untersuchung absterben. Neben der Bildung eines fluoreszierenden Produkts unter Dying off investigation. In addition to the formation of a fluorescent product under
Verwendung von a2m7GpppA als Edukt und der hohen Reaktionsgeschwindigkeit ist somit auch die Dauer der Bestrahlung zur Aktivierung des Tetrazols kompatibel mit Anwendungen in lebenden Zellen. Using a 2 m 7 GpppA as starting material and the high reaction rate, the duration of the irradiation to activate the tetrazole is thus compatible with applications in living cells.
Die oben beschriebenen Photoclick-Reaktionen wurden auch für die Kombination Nitril-Imin 12a und a2m7GpppA 13 erfolgreich durchgeführt, und es wurde das entsprechende Photoclick Produkt (P1-Adenosin(5')-P3-[N2-ethyl-2-(4-(4-Methylbenzoat)-2-phenylpyrazolin),7- methylguanosin(5')]triphosphat; Synonym: N2-Benzoatpyrazolinethyl-m7GpppA) 16 erhalten. The Photoclick reactions described above were also successfully performed for the combination nitrile-imine 12a and a 2 m 7 GpppA 13, and the corresponding Photoclick product (P 1 adenosine (5 ') -P 3 - [N 2 -ethyl -2- (4- (4-methylbenzoate) -2-phenylpyrazoline), 7-methylguanosine (5 ')] triphosphate, synonym: N 2 -benzoatepyrazolinethyl-m 7 GpppA) 16.
Dabei wurde beobachtet, dass sich die Photoclick-Produkte der Tetrazole 11 und 12 mit a2m7GpppA in ihren Emissionsmaxima anscheinend unterscheiden. Die Photoclick-Reaktionen können somit unter Umständen auch eingesetzt werden, um auch in vivo bei einer beliebigen Wellenlänge emittierende Fluorophore zu erzeugen. It was observed that the photoclick products of tetrazoles 11 and 12 with a 2 m 7 GpppA appear to differ in their emission maxima. The Photoclick reactions may therefore also be used to generate in vivo at any wavelength emitting fluorophores.
4.4.2 Fluoreszenzmarkierung einer alkinylierten mRNA-Kappe Es wurde auch eine Photoclick-Reaktion für die Kombination Nitril-Imin I Ia und p2m7 GpppA 15 durchgeführt. 4.4.2 Fluorescence Labeling of an Alkynylated mRNA Cap A Photoclick reaction was also performed for the combination nitrile-imine I 1a and p 2 m 7 GpppA 15.
Hierzu wurde die oben beschriebene Photoclick-Reaktion zur Fluoreszenzmarkierung von a2m7 GpppA mittels Tetrazol 11 zur Modifizierung des alkinylierte Kappen- Analogons p2m7 GpppA 15 eingesetzt. Die Biokonversion von m7 GpppA mit AdoEnYn wurde dafür mit GlaTgs2-V34A sowie als Kontrolle in Gegenwart des denaturierten Enzyms durchgeführt. Hierdurch wurde gewährleistet, dass in beiden Ansätzen gleiche Komponenten vorlagen, aber in der Kontrolle die Bildung des Photoclick-Edukts p2m7 GpppA ausblieb. Nach erfolgter Initiation der Photoclick-Reaktion durch Beleuchtung mit einer Wellenlänge von 254 nm wurden Reaktions- und Kontrollansatz für 20 Stunden bei 4°C inkubiert und nach gelelektrophoretischer Trennung der enthaltenen Bestandteile hinsichtlich der Bildung eines fluoreszierenden Cycloaddukts charakterisiert. Bei der Beleuchtung des Gels mit einer Wellenlänge von 365 nm konnte hierbei in der Reaktionsmischung eine fluoreszierende Bande detektiert werden, die in der Kontrolle nicht auftrat und so dem entsprechenden Pyrazolin (P1- Adenosin(5')-P3-[N2-but-2-en-4-(4-(4-Methoxyphenyl)-2-phenylpyrazolin)yl,7- methylguanosin(5')]triphosphat; Synonym: N2-Methoxypyrazolinbutenyl-m7GpppA) 17 zugeordnet werden konnte. For this purpose, the above-described Photoclick reaction for fluorescence labeling of a 2 m 7 GpppA using tetrazole 11 was used to modify the alkynylated cap analogue p 2 m 7 GpppA 15. The bioconversion of m7 GpppA with AdoEnYn was carried out with GlaTgs2-V34A and as a control in the presence of the denatured enzyme. This ensured that the same components were present in both batches, but the formation of the photoclick starting material p 2 m 7 GpppA did not occur in the control. After initiation of the photoclick reaction by illumination with a wavelength of 254 nm, the reaction and control mixture were incubated for 20 hours at 4 ° C and after gel electrophoretic separation of the constituents contained in the formation of a fluorescent cycloadduct characterized. In the case of illumination of the gel with a wavelength of 365 nm, a fluorescent band could be detected in the reaction mixture which did not appear in the control and thus could be added to the corresponding pyrazoline (P 1 - adenosine (5 ') - P 3 - [N 2 - but-2-en-4- (4- (4-methoxyphenyl) -2-phenylpyrazolin) yl, 7-methylguanosine (5 ')] triphosphate, synonym: N 2 -methoxypyrazolinebutenyl-m 7 GpppA) 17 could be assigned.
OMe OMe

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Isoliertes oder synthetisches Protein, das 1. Isolated or synthetic protein that
a. eine Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 aufweist oder umfasst, oder a. has or comprises an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2, or
b. eine Aminosäuresequenz aufweist oder umfasst, die zu der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 homolog ist, mit der Maßgabe, dass in der homologen Aminosäuresequenz an der Position, die der Position 34 gemäß SEQ ID NO: 2 entspricht, nicht Valin steht, oder c. eine Aminosäuresequenz aufweist oder umfasst, die zu der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 homolog ist, wobei die Aminosäuresequenz zu der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 zu mehr als 85%, bevorzugt zu mindestens 90%, besonders bevorzugt zu mindestens 95% identisch ist, mit der Maßgabe, dass in der homologen Aminosäuresequenz an der Position, die der Position 34 gemäß SEQ ID NO: 2 entspricht, nicht Valin steht, oder d. eine zusammenhängende Teilsequenz von mindestens 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 65, 70, 80, 90 oder mindestens 100 Aminosäuren, bevorzugt mindestens 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 oder mindestens 200 Aminosäuren, besonders bevorzugt mindestens 210, 220, 230, 240 oder mindestens 250 Aminsoäuren der Aminosäuresequenz gemäß a, b oder c aufweist oder umfasst, mit der Maßgabe, dass die Teilsequenz die Aminosäure an Position 34 gemäß SEQ ID NO: 2 oder die entsprechende homologe Aminosäure umfasst, und b. has or comprises an amino acid sequence homologous to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, provided that valine is not present in the homologous amino acid sequence at the position corresponding to position 34 of SEQ ID NO: 2, or c , an amino acid sequence which is homologous to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, wherein the amino acid sequence to the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 to more than 85%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95% identical with the proviso that in the homologous amino acid sequence at the position corresponding to position 34 of SEQ ID NO: 2 is not valine, or d. a contiguous partial sequence of at least 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 65, 70, 80, 90 or at least 100 amino acids, preferably at least 110, 120, 130, 140, 150, 160 , 170, 180, 190 or at least 200 amino acids, more preferably at least 210, 220, 230, 240 or at least 250 amino acids of the amino acid sequence according to a, b or c, or with the proviso that the partial sequence comprises the amino acid at position 34 SEQ ID NO: 2 or the corresponding homologous amino acid, and
e. nicht die Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO:l 1 aufweist. e. does not have the amino acid sequence of SEQ ID NO: l 1.
2. Protein nach Anspruch 1, wobei das Protein die Übertragung des Restes R der 2. Protein according to claim 1, wherein the protein is the transfer of the radical R of
Verbindung der allgemeinen Formel (I) Compound of the general formula (I)
auf das N2 des Guanosins von m7GTP, m7GpppN oder einer Verbindung gemäß folgenden Formel (II) on the N2 of guanosine of m 7 GTP, m 7 GpppN or a compound according to the following formula (II)
enzymatisch katalysiert, und wobei RNA Ribonukleinsäure bedeutet, R1 OH oder OCH3 bedeutet, N Nucleosid, Nucleotid, Nucleosid- oder Nucleotidanalogon, bedeutet, B für Nucleobase steht, und R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus substituiertem oder unsubstituiertem C2_10-Alkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Alkenyl, enzymatically catalyzed, and wherein RNA ribonucleic acid, R 1 OH or OCH 3, n nucleoside, nucleotide, nucleoside or nucleotide analog means B is nucleobase, and R is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted C 2 _ 10 Alkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-alkenyl,
substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Alkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4_10- Alkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem C3-i2-Cycloalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C3_i2-Cycloalkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C5-i2-Cycloalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C5-i2-Cycloalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Ci_io-Heteroalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Heterolkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Heteroalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4_10- Heteroalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Ci_io-Azidoalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Azidoalkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Azidoalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Azidoalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Benzyl, Propenyl CH2=CH-CH2-, Propinyl CH=C-CH2-, Butinyl CH=C-CH2-CH2-, substituted or unsubstituted C 2 _io alkynyl, substituted or unsubstituted C 4 _ 10 - Alkeninyl, substituted or unsubstituted C 3 -i 2 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C 3 _i 2 cycloalkenyl, substituted or unsubstituted C5-i2 cycloalkynyl, substituted or unsubstituted C5-i2 -Cycloalkeninyl, substituted or unsubstituted Ci_io-heteroalkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-Heterolkenyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-heteroalkynyl, substituted or unsubstituted C 4 _ 10 - Heteroalkeninyl, substituted or unsubstituted Ci_io- Azidoalkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-azidoalkenyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-azidoalkynyl, substituted or unsubstituted C 4 -ozo-azido-alkenynyl, substituted or unsubstituted benzyl, propenyl CH 2 = CH-CH 2 -, propynyl CH = C-CH 2 -, butinyl CH = C-CH 2 -CH 2 -,
Penteninyl CH=C-CH=CH-CH2- und Azidobutenyl N3-CH2-CH=CH-CH2-. Penteninyl CH = C-CH = CH-CH 2 - and azidobutenyl N 3 -CH 2 -CH = CH-CH 2 -.
3. Protein nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Protein 3. Protein according to claim 1 or 2, wherein the protein
a. eine Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 aufweist oder umfasst, oder a. has or comprises an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, or
b. eine Aminosäuresequenz aufweist oder umfasst, die zu der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 homolog ist, mit der Maßgabe, dass in der homologen Aminosäuresequenz an der Position, die der Position 34 gemäß SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 entspricht, nicht Valin steht, oder b. has or comprises an amino acid sequence which is homologous to the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, with the proviso that in the homologous amino acid sequence at the position corresponding to the position 34 according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, is not valine, or
c. eine Aminosäuresequenz aufweist oder umfasst, die zu der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 homolog ist, wobei die Aminosäuresequenz zu der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 zu mehr als 85%, bevorzugt zu mindestens 90%, besonders bevorzugt zu mindestens 95% identisch ist, mit der Maßgabe, dass in der homologen Aminosäuresequenz an der Position, die der Position 34 gemäß SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 entspricht, nicht Valin steht, oder c. has or comprises an amino acid sequence which is homologous to the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, wherein the amino acid sequence to the Amino acid sequence according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 to more than 85%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95% identical, with the proviso that in the homologous Amino acid sequence at the position corresponding to the position 34 according to SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, is not valine, or
d. eine zusammenhängende Teilsequenz von mindestens 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 65, 70, 80, 90 oder mindestens 100 Aminosäuren, bevorzugt mindestens 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 oder mindestens 200 Aminosäuren, besonders bevorzugt mindestens 210, 220, 230, 240 oder mindestens 250 Aminsoäuren der Aminosäuresequenz gemäß a, b oder c aufweist oder umfasst, mit der Maßgabe, dass die Teilsequenz die Aminosäure an Position 34 gemäß SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 oder die entsprechende homologe Aminosäure umfasst, und d. a contiguous partial sequence of at least 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 65, 70, 80, 90 or at least 100 amino acids, preferably at least 110, 120, 130, 140, 150, 160 , 170, 180, 190 or at least 200 amino acids, more preferably at least 210, 220, 230, 240 or at least 250 amino acids of the amino acid sequence according to a, b or c, or with the proviso that the partial sequence comprises the amino acid at position 34 SEQ ID NO: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 or the corresponding homologous amino acid, and
e. nicht die Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO:l 1 aufweist. e. does not have the amino acid sequence of SEQ ID NO: l 1.
4. Protein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an Position 34 der 4. Protein according to one of the preceding claims, wherein at position 34 of the
Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 Alanin, Glycin oder Methionin, bevorzugt Alanin steht. Amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 alanine, glycine or methionine, preferably alanine.
5. Protein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an Position 76 der 5. Protein according to one of the preceding claims, wherein at position 76 of the
Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 Asparaginsäure, Threonin, Leucin oder Valin, bevorzugt Asparaginsäure, und/oder an Position 92 der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 Arginin oder Alanin steht. Amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 aspartic acid, threonine, leucine or valine, preferably aspartic acid, and / or at position 92 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 arginine or alanine.
6. Protein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei R Propenyl CH2=CH-CH2-, Propinyl CH=C-CH2-, Butinyl CH=C-CH2-CH2-, Penteninyl CH=C-CH=CH-CH2-, Benzyl Ph-CH2- oder Azidobutenyl N3-CH2-CH=CH-CH2-, bevorzugt Propenyl CH2=CH-CH2-, Benzyl Ph-CH2- oder Penteninyl CH=C-CH=CH-CH2- ist. A protein according to any one of the preceding claims wherein R is propenyl CH 2 = CH-CH 2 -, propynyl CH = C-CH 2 -, butinyl CH = C-CH 2 -CH 2 -, penteninyl CH = C-CH = CH -CH 2 -, benzyl, Ph-CH 2 - or azidobutenyl, N 3 -CH 2 -CH = CH-CH 2 -, preferably propenyl CH 2 = CH-CH 2 -, benzyl, Ph-CH 2 - or penteninyl CH = C- CH = CH-CH 2 -.
7. Nukleinsäure, die für ein Protein nach einem der Ansprüche 1 bis 6 kodiert. 7. nucleic acid which codes for a protein according to any one of claims 1 to 6.
8. Verfahren zur Modifizierung der m7GpppN-Kappe eines RNA-Moleküls, insbesondere mRNA-Moleküls, umfassend den Schritt des Inkontaktbringens eines mit einer m7GpppN- Kappe versehenen RNA-Moleküls mit einem Protein nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in Gegenwart eines AdoMet-Analogons gemäß der folgenden Formel (I) 8. A method for modifying the m 7 GpppN cap of an RNA molecule, in particular an mRNA molecule, comprising the step of contacting one with an m 7 GpppN Capped RNA molecule with a protein according to any one of claims 1 to 6 in the presence of an AdoMet analog according to the following formula (I)
wobei R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus substituiertem oder unsubstituiertem C2_ io-Alkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Alkenyl, substituiertem oder wherein R is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted C 2 _ io alkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-alkenyl, substituted or
unsubstituiertem C2_io-Alkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Alkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem C3_i2-Cycloalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C3 i2-Cycloalkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C5-i2-Cycloalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C5-i2-Cycloalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Ci_io-Heteroalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Heterolkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Heteroalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Heteroalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Ci_io-Azidoalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io- Azidoalkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Azidoalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Azidoalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Benzyl, Propenyl CH2=CH-CH2-, Propinyl CH=C-CH2-, Butinyl CH=C-CH2-CH2-, Penteninyl CH^C- CH=CH-CH2- und Azidobutenyl N3-CH2-CH=CH-CH2-, unsubstituted C 2 _io alkynyl, substituted or unsubstituted C4-io-Alkeninyl, substituted or unsubstituted C 3 _i 2 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C 3 i 2 cycloalkenyl, substituted or unsubstituted C5-i2 cycloalkynyl, substituted or unsubstituted C5 -i 2 -cycloalkeninyl, substituted or unsubstituted Ci_io-heteroalkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-heterolkenyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-heteroalkynyl, substituted or unsubstituted C 4 -o-heteroalkeninyl, substituted or unsubstituted Ci_io-azido-alkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-azidoalkenyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-azidoalkynyl, substituted or unsubstituted C 4 -ozo-azido-alkenynyl, substituted or unsubstituted benzyl, propenyl CH 2 = CH-CH 2 -, propynyl CH = C-CH 2 -, butynyl CH = C-CH 2 -CH 2 -, penteninyl CH 4 C-CH = CH-CH 2 - and azidobutenyl N 3 -CH 2 -CH = CH-CH 2 -,
unter Bedingungen, bei denen eine Übertragung des Restes R auf das N2 des Guanosins der m7GpppN-Kappe erfolgt. under conditions where there is a transfer of the R residue to the N2 guanosine of the m 7 GpppN cap.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die RNA in Gegenwart von AdoPropen oder 9. The method of claim 8, wherein the RNA in the presence of AdoPropen or
AdoEnYn mit einem Protein in Kontakt gebracht wird, das die Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 aufweist und bei dem an Position 34 gemäß SEQ ID NO: 2 Alanin steht, an Position 76 gemäß SEQ ID NO: 2 Asparaginsäure steht und an Position 92 der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 Arginin oder Alanin steht. AdoEnYn is brought into contact with a protein which has the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 and in which at position 34 according to SEQ ID NO: 2 is alanine, at position 76 according to SEQ ID NO: 2 is aspartic acid and at position 92 of Amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 arginine or alanine.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, umfassend den weiteren Schritt des nachfolgenden chemischen Modifizierens des auf das N2 des Guanosins der m7 GpppN-Kappe übertragenen Restes R. 10. The method according to any one of claims 8 or 9, comprising the further step of the subsequent chemical modification of the transferred to the N2 of the guanosine of the m 7 GpppN cap residue R.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die chemische Modifikation des Restes R mittels einer Photoclick-Reaktion erfolgt. 1 1. The method of claim 10, wherein the chemical modification of the radical R takes place by means of a Photoclick reaction.
12. Testkit, umfassend ein Protein nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und ein AdoMet- Analogon gemäß der folgenden Formel (I) A test kit comprising a protein according to any one of claims 1 to 6 and an AdoMet analog according to the following formula (I)
wobei R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus substituiertem oder unsubstituiertem C2_ io-Alkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Alkenyl, substituiertem oder wherein R is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted C 2 _ io alkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-alkenyl, substituted or
unsubstituiertem C2_io-Alkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Alkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem C3_i2-Cycloalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C3 i2-Cycloalkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C5-i2-Cycloalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C5-i2-Cycloalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Ci_io-Heteroalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Heterolkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Heteroalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Heteroalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Ci_io-Azidoalkyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io- Azidoalkenyl, substituiertem oder unsubstituiertem C2_io-Azidoalkinyl, substituiertem oder unsubstituiertem C4-io-Azidoalkeninyl, substituiertem oder unsubstituiertem Benzyl, Propenyl CH2=CH-CH2-, Propinyl CH=C-CH2-, Butinyl CH=C-CH2-CH2-, Penteninyl CH^C- CH=CH-CH2- und Azidobutenyl N3-CH2-CH=CH-CH2-. unsubstituted C 2 _io alkynyl, substituted or unsubstituted C4-io-Alkeninyl, substituted or unsubstituted C 3 _i 2 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C 3 i 2 cycloalkenyl, substituted or unsubstituted C 5 -i 2 cycloalkynyl, substituted or unsubstituted C 5 -i 2 -cycloalkeninyl, substituted or unsubstituted Ci_io-heteroalkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-Heterolkenyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-heteroalkynyl, substituted or unsubstituted C 4 -o-heteroalkeninyl, substituted or unsubstituted Ci_io-azido-alkyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-azidoalkenyl, substituted or unsubstituted C 2 _io-azidoalkynyl, substituted or unsubstituted C 4 -10-azido-alkenynyl, substituted or unsubstituted benzyl, propenyl CH 2 CHCH-CH 2 -, propynyl CH = C-CH 2 -, Butinyl CH = C-CH 2 -CH 2 -, penteninyl CH 3 C-CH = CH-CH 2 - and azidobutenyl N 3 -CH 2 -CH = CH-CH 2 -.
13. Testkit nach Anspruch 12, wobei das AdoMet-Analogon AdoPropen, AdoEnYn oder AdoBenzyl ist, das Protein eine Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 aufweist und das Protein an Position 34 gemäß SEQ ID NO: 2 Alanin aufweist, an Position 76 gemäß SEQ ID NO: 2 Asparaginsäure aufweist und an Position 92 der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 Arginin oder Alanin aufweist. 13. The test kit according to claim 12, wherein the AdoMet analog is AdoPropen, AdoEnYn or AdoBenzyl, the protein has an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 and the protein at position 34 according to SEQ ID NO: 2 has alanine, at position 76 according to SEQ ID NO: 2 has aspartic acid and has arginine or alanine at position 92 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2.
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