ES2201533T3 - Nuevos conjugados fluorescentes de nucleosidos o de nucleotidos, sus procedimientos de preparacion y sus utilizaciones. - Google Patents

Nuevos conjugados fluorescentes de nucleosidos o de nucleotidos, sus procedimientos de preparacion y sus utilizaciones.

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ES2201533T3 ES98946550T ES98946550T ES2201533T3 ES 2201533 T3 ES2201533 T3 ES 2201533T3 ES 98946550 T ES98946550 T ES 98946550T ES 98946550 T ES98946550 T ES 98946550T ES 2201533 T3 ES2201533 T3 ES 2201533T3
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Abstract

Conjugado fluorescente de nucleósido o de nucleótido, caracterizado porque comprende: - un ribo- o desoxirribo-nucleósido o nucleótido nativo o químicamente modificado o conjugado con una o más moléculas marcadoras, en el que al menos un átomo de carbono del anillo, o un átomo de nitrógeno exocíclico del anillo purínico o pirimidínico, o también un átomo de carbono de la unidad pentofuranósica, es susceptible de estar implicado en un enlace con un marcador fluorescente, y - al menos un marcador fluorescente enlazado a dicho o dichos átomos que constan de un criptato de tierras raras.

Description

Nuevos conjugados fluorescentes de nucleósidos o de nucleótidos, sus procedimientos de preparación y sus utilizaciones.
La invención se refiere a nuevos conjugados fluorescentes de nucleósidos o de nucleótidos, utilizables principalmente para detectar, localizar y/o aislar ácidos nucleicos o moléculas de interés biológico o clínico con estructura nucleosídica, o susceptible de interaccionar con ácidos nucleicos.
En la siguiente descripción, se utilizarán las siguientes abreviaturas:
ARN: ácido ribonucleico
ADN: ácido desoxirribonucleico
A: adenosina
C: citidina
G: guanosina
T: timidina
U: uridina
I: inosina
Sufijo MP: monofosfato
Sufijo DP: difosfato
Sufijo TP: trifosfato
Prefijo d: desoxi.
Una reacción de síntesis enzimática de ADN emplea una matriz de ARN o de ADN, un cebador oligonucleotídico de secuencia complementaria a un segmento de la matriz, una enzima apropiada, y cuatro desoxinucleótidos: dATP, dCTP, dGTP y dTTP (o dUTP). Se conocen diversas enzimas, como ADN polimerasa de E. coli, ADN polimerasa de T7, el fragmento de Klenow de la ADN polimerasa, la ADN polimerasa de Taq, una transcriptasa inversa, a las cuales se puede añadir la nucleotidil-transferasa terminal que presenta la particularidad de no necesitar una matriz. La síntesis del ARN se hace de manera similar, excepto que los cebadores y matrices requeridos son diferentes, y excepto que se utilizan ribonucleótidos (ATP, CTP, GTP y UTP) en presencia de ARN polimerasas.
Los nucleótidos o polinucleótidos pueden estar marcados de forma radiactiva (^{3}H, ^{32}P, ^{14}C, ^{35}S o ^{125}I).
La utilización de moléculas marcadas presenta los inconvenientes asociados clásicamente con los isótopos radioactivos, como son los riesgos asociados a la radioactividad, así como a un almacenamiento y una disponibilidad limitados debido a la disminución de la radioactividad y a los fenómenos de radiolisis.
El marcado químico a nivel de los nucleótidos o de los polinucleótidos permite evitar estos inconvenientes, que han sido descritos en la bibliografía. Principalmente, se ha descrito el marcado por la biotina de nucleótidos derivados del dUTP o del UTP (Langer P.R., Waldrop A.A., Ward D.C., 1981; Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 78, 6633-37). Estos son derivados en los cuales la biotina está enlazada a la posición C-5 del núcleo pirimidínico por un brazo alquilamínico. Estos nucleótidos marcados se incorporan in vitro en polinucleótidos por acción de polimerasas de ADN o de ARN (documento EP 0.063.879), y permiten una detección colorimétrica de ácidos nucleicos mediante una reacción de "transferencia de punto" (Leary J.J., Brigati D.J. y Ward D.D., 1983; Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80, 4045-49).
Otros análogos de nucleótidos marcados con la biotina, basados en derivados de la N-4-aminoalquil-desoxi-citidina y de la N-6-aminoalquil-desoxiadenosina, se describen en la patente de EE.UU. 4.828.979 y en Gebeyehu G.G. et al. Nucleic. Acids. Res., 1987, 15, 4513-4534.
Se describen igualmente (documento EP 0.063.879) unos derivados de dUTP, de dATP sustituido por la biotina en posición C-8, así como la posibilidad de sustitución en C-7 de una 7-desazapurina.
Igualmente se ha descrito (Gilliam I.C. y Tener G.M., 1989, Nucleoside & Nucleotide, 8, 1453-62) el derivado bio-15-dGTP. Se pueden incorporar unos derivados fluorescentes, tales como la fluoresceína o la rodamina, en un ácido nucleico por medio de un trifosfato de nucleósido (dATP, dUTP, dCTP) marcado (documento WO 93 19206). Una discusión sobre la posición de las sustituciones sobre las purinas y pirimidinas, así como sobre la naturaleza de los brazos espaciadores utilizables para el marcado de didesoxinucleótidos con derivados de la fluoresceína, aunque dedicada a los terminadores de cadena para la secuenciación, da una visión general de la química de los nucleótidos marcados (Confalone P.T., 1990, J. Heterocyclic Chem., 27, 31-46).
La utilización conjunta de trifosfatos de nucleósidos marcados con la ayuda de diferentes trazadores (Biotina-11-dUTP, dig-11-dUTP y FITC-11-dUTP) permite una visualización simultánea de diferentes secuencias durante una hibridación (RIED T. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1992), 89, 1388-1392).
La incorporación de desoxinucleótidos marcados con la fluoresceína, tal como FI-dUTP o FI-dCTP, se efectúa igualmente sustituyendo sólo parcialmente el nucleótido natural por el compuesto marcado, dCTP/FIdCTP \approx 2:1 (documento WO93/19206). Esta misma patente describe que, mediante elección de la enzima y de las condiciones experimentales, es posible sustituir la totalidad de un nucleótido por un nucleótido marcado.
Los datos de la bibliografía muestran que la eficacia de incorporación de un conjugado de trifosfato se modifica por el acoplamiento de una molécula como la biotina, y, en menor medida, por la presencia del brazo que permite el acoplamiento.
Por ejemplo, en una reacción de "traslación por cortes" (en inglés "nick-translation") en presencia de una polimerasa de ADN, se han comparado los porcentajes de incorporación de diversos análogos de trifosfatos, con el nucleósido natural tomado como referencia (100% de incorporación) para un mismo tiempo de reacción (90 min.) (Gebeyehu G. et al. Nucleic Acids Res., 1987, 15, 4525).
Las moléculas conjugadas a trifosfatos de nucleósidos (Goodchild, J. Bioconjugate chem., 1990, p. 171; Kricka J. Non isotopic Blotting, and Sequencing 1995 Academic Press p. 47; Zhu Z. et al. Nucleic Acids Res., 1994, 3418-3422) son unas moléculas de tamaño relativamente pequeño (<800Da), bien neutras o bien cargadas negativamente y de forma esencialmente planas y, por consiguiente, se reduce su impedimento, pero queda el suficiente para perturbar la incorporación enzimática del trifosfato de nucleósido.
En la solicitud de patente EP 0 321 353 se describen unos criptatos de tierras raras utilizables como marcadores para la detección de sustancias.
La solicitud de patente WO92/14841 describe unos conjugados que constan de un quelato de tierras raras que comprende n unidades de triazina enlazadas de manera covalente a un oligonucleótido que comprende al menos 4 + n desoxi- o ribo-nucleótidos.
Se han encontrado ahora nuevos conjugados de nucleósidos o de nucleótidos que comprenden:
- un ribo- o desoxirribo-nucleósido o nucleótido nativo o químicamente modificado o conjugado a una o más moléculas marcadoras, en el que al menos un átomo de carbono del anillo o un átomo de nitrógeno exocíclico del anillo púrico o pirimidínico, o también un átomo de carbono del anillo pentafuranósico, es susceptible de estar implicado en un enlace con un marcador fluorescente, y
- al menos un marcador fluorescente enlazado a dicho o dichos átomos que constan de un criptato de tierras raras.
En aspecto preferido, dichos conjugados comprenden:
- un ribo- o desoxirribo-nucleósido o nucleótido nativo o químicamente modificado o conjugado a una o más moléculas marcadoras, en el que al menos un átomo de carbono del anillo, o de nitrógeno exocíclico del anillo púrico o pirimidínico, es susceptible de estar implicado en un enlace con un marcador fluorescente, y
- al menos un marcador fluorescente enlazado a dicho o dichos átomos constituido por un criptato de tierras raras.
Dichos conjugados pueden ser utilizados en todas la aplicaciones de nucleósidos o nucleótidos marcados sin presentar mayores inconvenientes de utilización, y presentan principalmente una capacidad elevada de ser incorporados en el ADN de hebra sencilla o de doble hebra.
Estas propiedades son aún más sorprendentes porque los criptatos de tierras raras son unas moléculas de masa molecular elevada (superior a 1400 Da), que tienen una estructura tridimensional que presenta más impedimento estérico que una molécula globalmente plana, y que tienen un carácter iónico que proviene de la presencia del ion complejado que le confiere una carga positiva.
De hecho, de estas características estructurales se podría esperar que las cargas positivas de un criptato de tierras raras interaccionaran fuertemente con las cargas negativas del grupo trifosfato y modificaran su reactividad así como las cualidades de fluorescencia del criptato.
\newpage
Al igual que la actividad de las enzimas, tales como las polimerasas, que son sensibles a la presencia y a la concentración de algunos iones o agentes complejantes en el medio de reacción, se podría esperar que los conjugados según la invención acarrearan una fuerte disminución de la incorporación de los trifosfatos de nucleótidos, y por tanto un bajo rendimiento, principalmente en una síntesis de polinucleótidos.
De manera sorprendente, los resultados obtenidos utilizando los conjugados según la invención muestran que no solamente los criptatos de tierras raras no tienen influencia desfavorable en las aplicaciones que hacen intervenir a las reacciones enzimáticas, sino que conservan sus propiedades fluorescentes intrínsecas.
De manera ventajosa, se ha encontrado igualmente que los conjugados según la invención presentaban nuevas características de fluorescencia y, en particular, que la duración de vida de emisión del ion de tierras raras complejado estaba significativamente aumentada.
Dichos conjugados pueden por tanto ser utilizados como marcadores fluorescentes en todas los usos en los cuales se efectúa una detección cuantitativa o cualitativa para medir la fluorescencia directa o indirecta.
En un aspecto preferido, la invención se refiere a conjugados fluorescentes de nucleótidos que comprenden un ribo-nucleótido elegido entre AMP, ADP, ATP, GMP, GDP, GTP, CMP, CDP, CTP, UMP, UDP, UTP, TMP, TDP, TTP, 2Me AMP, 2Me ADP, 2Me ATP, 1Me GMP, 1Me GDP, 1Me GTP, 5Me CMP, 5Me CDP, 5Me CTP, 5MeO CMP, 5MeO CDP, 5MeO CTP, 7-desaza-ATP, 7-desaza-GTP, o, llegado el caso, un desoxirribo-nucleótido elegido entre los desoxi- o didesoxi-ribonucleótidos correspondientes a sus ribo-nucleótidos, y en particular:
- los derivados de 2'-desoxi-uridin-5'-trifosfato o de uridin-5'-trifosfato funcionalizados en la posición 5 de la base (principalmente la cadena aminoalílica o aminopropínica),
- los derivados de 2'-desoxi-citidin-5'-trifosfato o de citidin-5'-trifosfato funcionalizados en posición 4 ó 5 de la base (principalmente la cadena aminoalílica o aminopropínica por la posición 5),
- los derivados de 2'-desoxi-adenosin-5'-trifosfato o de adenosin-5'-trifosfato funcionalizados en la posición 6 u 8 de la base,
- los derivados de 2'-desoxi-guanosin-5'-trifosfato o de guanosin-5'-trifosfato funcionalizados en posición 6 u 8 de la base,
- los derivados de 2'-desoxi-7-desaza-adenosin-5'-trifosfato o de 7-desaza-adenosin-5'-trifosfato funcionalizados en posición 7 de la base, y
- los derivados de 2'-desoxi-7-desaza-guanosin-5'-trifosfato o de 7-desaza-guanosin-5'-trifosfato funcionalizados en posición 7 de la base.
Los nucleótidos utilizables para el fin de la invención comprenden igualmente nucleótidos modificados químicamente en la parte trifosfato, en particular los derivados \alpha-tiotrifosfatos.
Según otro aspecto, la invención se refiere a conjugados fluorescentes de nucleósidos en los cuales el ribo- o desoxirribo-nucleósido se elige entre A, G, C, U, T, los desoxi- o didesoxinucleósidos correspondientes, y sus análogos químicamente modificados, y en particular la 3'-azido-3'-desoxitimidina y sus derivados; y los análogos 2',3'-didesoxi de A, T, C, G, U, I.
El marcador fluorescente está constituido por un criptato de tierras raras elegido preferentemente entre los criptatos de terbio, de europio, de samario o de disprosio.
En la siguiente descripción, el término "criptato", así como la nomenclatura de los macrociclos y policiclos utilizables, son tal como se definen por J.M. Lehn en Struct. Bonding (Berlin), 16, 1, 1973 y en Acc. Chem. Res. 11, 49 (1978).
Según un aspecto preferido, dicho criptato de tierras raras está constituido por al menos una sal de tierras raras complejada por un compuesto macropolicíclico de fórmula
1
en la que Z es un átomo que tiene 3 ó 4 valencias, R es nada o representa hidrógeno, el grupo hidroxi, un grupo amino o un radical hidrocarbonado, los radicales bivalentes \code{A}, \code{B} y \code{C} son independientemente cada uno cadenas hidrocarbonadas que contienen opcionalmente uno o más heteroátomos y están opcionalmente interrumpidos por un heteromacrociclo, comprendiendo al menos uno de los radicales \code{A}, \code{B} y \code{C} más o menos un resto molecular, o estando esencialmente constituido por un resto molecular, poseyendo dicho resto molecular una energía de triplete superior a la del nivel emisor del ion de tierras raras complejado.
Preferentemente, se trata de un criptato que consta de al menos una sal de tierras raras complejada por un compuesto macropolicíclico de fórmula (I) más abajo, en la cual el resto molecular se elige entre fenantrolina, antraceno, benceno, naftaleno, los bi- y ter-fenilos, azobenceno, azopiridina, piridina, las bipiridinas, las bisquinoleínas y los compuestos de las siguientes fórmulas:
- C_{2}H_{4} - X_{1} - C_{6}H_{4} - X_{2} - C_{2}H_{4} -
- C_{2}H_{4} - X_{1} - CH_{2} - C_{6}H_{4} - CH_{2} - X_{2} - C_{2}H_{4} -
X_{1} y X_{2} pueden ser iguales o diferentes, que designan oxígeno, nitrógeno o azufre,
2
siendo X oxígeno o hidrógeno.
En un aspecto ventajoso, el marcador fluorescente es un criptato de tierras raras que consta del ion terbio o europio complejado por uno de los compuestos macrocíclicos siguientes:
(22)fenantrolina; (22)fenantrolin-amida; (22)antraceno; (22)antracen-amida; (22)bi-isoquinoleína; (22)bifenil-bis-piridina; (22)bipiridina; (22)bi-piridin-amida; los macropoliciclos tris-bipiridina, tris-fenantrolina, fenantrolin-bis-bipiridina, bi-isoquinoleín-bis-bipiridina, bis-bipiridin-difenilbipiridina.
Un marcador particularmente ventajoso es el criptato de europio Eu trisbipiridina.
En la patente EP 180.492 se describen, por ejemplo, tales compuestos.
Se pueden igualmente utilizar compuestos de criptatos macropolicíclicos que complejan iones de tierras raras, en los cuales el resto molecular se elige entre bipirazinas, las bipirimidinas y los heterociclos nitrogenados que contienen grupos N-oxido.
En F. Bodar-Houillon et al., New J. Chem., 1996, 20, 1041-1045, se describen compuestos macropolicíclicos con unidades bipirazínicas.
En J.M. Lehn et al., Helv. Chim. Acta, 1992, 75, 1221, se describen compuestos macropolicíclicos con unidades bipirimidínicas.
En J.M. Lehn et al., Helv. Chim. Acta, 1991, 74, 572, se describen compuestos macropolicíclicos que comprenden heterociclos nitrogenados que contienen grupos N-oxido.
El criptato de tierras raras, utilizado como marcador fluorescente, puede igualmente constar de al menos una sal de tierras raras complejada por un compuesto macropolicíclico que responde a una de las fórmulas II o III siguientes:
3
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en las cuales:
- el ciclo de fórmula
5
es uno de los ciclos siguientes:
6
7
- Y es un grupo o un brazo espaciador que consta de un radical orgánico bivalente, elegido entre los grupos alquileno lineales o ramificados de C_{1} a C_{20} que contienen opcionalmente uno o más dobles enlaces y/o que contienen opcionalmente uno o más heteroátomos tales como oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, o uno o más grupos carbamoilo o carboxamido; entre los grupos cicloalquileno de C_{5} a C_{8}; o entre los grupos arileno de C_{6} a C_{14}; estando dichos grupos alquileno, cicloalquileno o arileno opcionalmente sustituidos con grupos alquilo, arilo o sulfonato;
- Z es un grupo funcional susceptible de enlazarse de manera covalente con una sustancia biológica;
- R es un grupo metilo o representa el grupo -Y-Z;
- R' es hidrógeno o un grupo -COOR'' en el cual R'' es un grupo alquilo de C_{1} a C_{10} y representa preferentemente el grupo metilo, etilo o terc-butilo, o bien R' es un grupo -CO-NH-Y-Z.
En la patente EP 321.353 se describen, por ejemplo, tales compuestos.
Dentro de los conjugados según la invención, dicho marcador fluorescente puede estar enlazado al ribo- o desoxirribo-nucleósido o nucleótido, bien directamente o bien por medio de un brazo espaciador.
Por "enlace directo" se entiende el enlace del marcador fluorescente a un grupo funcional previamente introducido o generado en uno o más átomos de la base o de la unidad pentafuranósica del ribo- o desoxirribo-nucleósido o nucleótido.
En la presente descripción, se designa por grupo funcional toda función llevada por la parte nucleosídica o nucleotídica, o introducida en esta parte por todo método conocido por el experto en la técnica, y capaz de enlazarse por enlace covalente, directamente o después de la activación con una función presente en el criptato o en el brazo espaciador que tiene el criptato. Tales grupos funcionales son principalmente las funciones NH_{2}, COOH, CHO, OH o SH, así como las funciones capaces de dar enlaces covalentes por sustitución (halogenuros, sulfonatos, epóxido) o por adición (dobles enlaces tipo maleimida). Estas funciones son generalmente llevadas por una cadena hidrocarbonada unida ella misma a la parte nucleosídica o nucleotídica.
En C. Kessler, Nonisotopic Probing, Blotting and Sequencing, 2ª edición, L.J. Kricka (1995), Ed. Academic Press Ltd., Londres, p. 66-72, se describen principalmente métodos de introducción de dichos grupos funcionales.
Este brazo espaciador consta, por ejemplo, de un radical orgánico bivalente, elegido entre los grupos alquileno lineales o ramificados de C_{1}-C_{20}, que contienen opcionalmente uno o más dobles enlaces o triples enlaces, y/o que contienen opcionalmente uno o más heteroátomos, tales como oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, o uno o más grupos carbamoilo o carboxamido; los grupos cicloalquileno de C_{5} -C_{8} y los grupos arileno de C_{6} -C_{14}, estando dichos grupos alquileno, cicloalquileno o arileno opcionalmente sustituidos con grupos alquilo, arilo o sulfonato.
\newpage
En particular, se puede elegir entre los grupos:
8
y
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En un aspecto preferido, el conjugado según la invención comprende un desoxirribonucleótido que es la desoxiuridina, un marcador fluorescente que es el criptato de europio Eu trisbipiridina, y un brazo espaciador que es un grupo 3-aminoalilo.
La invención se refiere también, según un aspecto anterior, a un procedimiento de preparación de los conjugados descritos más arriba.
Dicho procedimiento de preparación se caracteriza porque se hace reaccionar un ribo- o desoxirribo-nucleósido o nucleótido nativo o químicamente modificado o conjugado a una o más moléculas marcadoras, cuyo al menos un átomo de carbono del anillo o un átomo de nitrógeno exocíclico del anillo púrico o pirimidínico, o también un átomo de carbono de la unidad pentofuranósica, es susceptible de estar implicado en un enlace con un marcador fluorescente, con al menos un marcador fluorescente enlazado a dicho o dichos átomos constituidos por un criptato de tierras raras, y porque se aísla el conjugado así obtenido.
Los ribo- o desoxirribo-nucleósidos o nucleótidos, así como los marcadores fluorescentes utilizables en este procedimiento de preparación, son tales como los descritos más arriba.
Los conjugados según la invención, que comprenden un ribo- o un desoxirribonucleótido, se adaptan particularmente a todas las aplicaciones que necesitan una medida cualitativa o cuantitativa durante la síntesis o la utilización de polinucleótidos.
Según uno de sus aspectos, la invención se refiere también a polinucleótidos que comprenden al menos un conjugado fluorescente de ribo- o de desoxirribo-nucleótido, tal como los descritos anteriormente, como nucleótido constitutivo.
Ventajosamente, los polinucleótidos obtenidos por incorporación de conjugados según la invención pueden comprender un número de conjugados superior a 1, y por consiguiente un número de marcadores fluorescentes superior
a 1.
Utilizando los conjugados según la invención, es también posible realizar el polimarcado de polinucleótidos por vía enzimática. Esta técnica permite obtener polinucleótidos marcados más fácilmente, y asegura una mejor reproducibilidad que cuando se utilizan las técnicas clásicas de marcado fluorescente por vía química. En particular, evita las etapas de separación necesarias para eliminar del medio los polinucleótidos y/o los marcadores fluorescentes funcionalizados que no han reaccionado.
Se observará que si se utilizan criptatos bi-funcionalizados, la conjugación se hace sólo en un brazo, lo que permite todavía la incorporación del conjugado en el ámbito de una síntesis de polinucleótidos.
Los conjugados según la invención, que comprenden un ribo- o un desoxirribonucleótido, pueden ser utilizados para la detección y/o la localización de compuestos que contienen al menos una secuencia de ácido nucleico.
\newpage
Entre sus usos, se pueden citar de manera no limitativa:
- la detección y/o la localización de secuencias específicas de ADN, por ejemplo con el fin de establecer el mapa de cromosomas o la detección de una mutación;
- la síntesis de sondas utilizables en investigación biomédica o para establecer un diagnóstico clínico.
Igualmente, pueden ser utilizados en un procedimiento de medida de la actividad enzimática de una enzima implicada en una reacción de síntesis de ácido nucleico, por ejemplo una actividad de ADN o de ARN polimerasa, transcriptasa inversa, transferasa o ligasa, en la cual se mide la fluorescencia emitida directa o indirectamente por dicho conjugado, correlacionándose dicha emisión de fluorescencia con el porcentaje de incorporación de dicho conjugado en el polinucleótido de ácido nucleico sintetizado.
Los conjugados según la invención pueden ser utilizados igualmente para medir la actividad enzimática de una enzima que tiene por sustrato un ácido nucleico, por ejemplo una actividad fosfodiesterasa, ADNasa o ARNasa, correlacionándose la fluorescencia emitida directa o indirectamente por dicho conjugado, bien con dicha actividad o bien con la inhibición de dicha actividad.
Se pueden utilizar igualmente para medir una actividad enzimática que modifica la estructura de un ácido nucleico tal como una actividad helicasa o integrasa, o una actividad que modifica la topología de un ácido nucleico, tal como una actividad topoisomerasa.
Los conjugados según la invención pueden igualmente ser utilizados como marcadores, por ejemplo para la preparación de un compuesto que comprende un ácido nucleico en el cual se incorpora dicho conjugado con el fin de una detección.
La fluorescencia emitida por los conjugados según la invención puede ser "directa": la señal luminosa se emite por el conjugado después de la excitación a una longitud de onda dada, o bien "indirecta": la emisión de la señal luminosa se induce por una transferencia de energía no radiante entre el conjugado después de la excitación de dicho "compuesto dador" y otra molécula fluorescente, denominada "compuesto aceptor".
En este caso particular, se cumplen las siguientes condiciones:
- por una parte, el compuesto fluorescente aceptor tiene un espectro de absorción que cubre al menos parcialmente el espectro de emisión del dador, y presenta una absorbancia molar elevada en esta zona de recubrimiento, y un espectro de emisión en un intervalo de longitud de onda en el que el dador presenta una emisión intrínseca débil;
- por otra parte, el aceptor y el dador se sitúan próximos entre sí, siendo aproximadamente paralela la orientación de sus dipolos de transición.
En G. Mathis et al., Clin. Chem., 1993, 39, 1953-1959, se describe principalmente el principio de la técnica de transferencia de energía no radiante.
La invención se ilustra por los ejemplos siguientes, en los cuales algunas concentraciones se dan en unidad de adsorción (UA) a una longitud de onda dada (expresada en nm) por unidad de volumen (expresado en ml) y expresadas por la misma cifra que la densidad óptica de la disolución referida.
Ejemplo 1 Síntesis de la desoxiuridina marcada con criptato de europio trisbipiridina (conjugado K-11-dUTP).
En este conjugado, la cifra 11 indica el número total de átomos del brazo espaciador y del agrupamiento funcional que une la estructura del criptato al nucleótido (aquí, el enlace se realiza en la posición 5 de la pirimidina).
El trifosfato de nucleósido utilizado es el 5-[N-(6-aminocaproil)-3-aminoalil]-2'-desoxiuridin-5'-trifosfato] (AH-dUTP) preparado por reacción del trifluoroacetamido-caproato de N-hidroxisuccinimida (M.S Urdea et al., Nucleic Acids Res., 1988, 4937) sobre el 5-(3-aminoalil)-2'-desoxiuridin-5'-trifosfato preparado siguiendo un procedimiento de la bibliografía (Langer et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1981), 78, 6633-6637), seguido de una desprotección amoniacal (NH_{4}OH acuoso al 3%, 45 min a 60ºC). El compuesto se purifica en DEAE-Sepharose® (Pharmacia) en un gradiente lineal de hidrogenocarbonato de trietilamonio (0,1 M a 0,3 M).
1) Método A
Se diluyen 68 \mul de una disolución de AH-dUTP hasta 6 \mumoles/ml (es decir, 0,4 \mumoles) en 250 \mul de hidrogenocarbonato de trietilamonio (TEAB) 0,1 M pH 7,8, y se añaden 320 \mul de una disolución de criptato de N-hidroxisuccinimida (4 mg/ml en acetonitrilo) preparada como sigue. Se hidroliza mediante NaOH el criptato de europio [(bis-bpy)-(bpy-diéster)], descrito en el ejemplo 4, sección A, de la solicitud de patente EP 0 321 353, y el criptato diácido obtenido se purifica en una columna RP-18 de HPLC (gradiente de acetonitrilo en ácido trifluoroacético al 1% en agua). El criptato de europio [(bis-bpy)-(bpy-diácido)] así obtenido (4 mg) se disuelve en 0,5 ml de acetonitrilo anhidro, y se añade 1 mg de N-hidroxisuccinimida, y después una disolución de 1,9 mg de diciclohexilcarbodiimida disuelta en 0,5 ml de acetonitrilo. Después de 16 h de reacción, se filtra el precipitado de diciclohexilurea, y la disolución de criptato de N-hidroxisuccinimida se utiliza directamente para el acoplamiento.
Después de 45 min en agitación, se añaden 15 \mul de TEAB 1M pH 8,5, y después se inyecta la mezcla en una columna Superdex 30® HR 10/30 (Pharmacia), eluyendo mediante TEAB 0,05M pH 7 que contiene 10% de acetonitrilo (caudal 1 ml/min).
Se recoge el compuesto de Rt \cong 16,4 min, y después esta fracción, denominada fracción 1, se concentra a vacío (vacío rápido) hasta un volumen de 350 \mul y que contiene 8 UA_{304} nm. Estimando un \varepsilon_{304} \cong 35000, se estima que la concentración de K-dUTP es de alrededor de 0,72 mM.
Se inyecta una alícuota (90 \mul) de esta fracción 1 en la misma columna eluida por un tampón de acetato de trietilamonio 25 mM pH 7 que contiene 5% de acetonitrilo. Se recoge la fracción correspondiente al único pico del cromatograma (16 min < Rt < 19 min), y se concentra a vacío (vacío rápido). Se obtienen 150 \mul de una disolución de K-dUTP, denominada fracción 2, que contiene 1,95 UA_{304} nm.
El compuesto se analiza en espectrometría de masas (modo de electropulverización positiva):
(M-2H)^{+} = 1431
(M-2H+CH_{3}COOH)^{+} = 1491.
El espectro UV en agua presenta un máximo a 241 nm, característico de la parte nucleosídica de la molécula (\lambdamax = 289 nm, \varepsilon = 7100, \lambdamax = 240 nm, \varepsilon = 10700), y un máximo a 304 nm cerca de \lambdamax de 305 nm (\varepsilon = 30000), característico del criptato de europio. Se observa una relación A_{304}/A_{241} \cong 0,83 compatible con la estructura propuesta.
2) Método B
Se disuelven 0,08 \mumoles de una disolución de AH-dUTP en 80 \mul de tampón borato 0,1 M pH 8,6, y se añaden 90 \mul de una disolución de criptato de N-hidroxisuccinimida (4 mg/ml) preparada como se describe anteriormente en el método A.
Después 60 min a 20ºC, se añaden 5 \mul de TEAB 1M pH 8,5, y 45 \mul de H_{2}O. Se inyecta la totalidad de la mezcla de reacción en una columna de péptido Superdex HR 10/30 (Pharmacia) que se eluye por TEAB 0,05M pH 7 que contiene 10% de acetonitrilo (caudal 1 ml/min).
Se recoge el pico Rt \cong 16,1 min, que presenta un máximo a 304 nm y una relación A_{304}/A_{241} \cong 0,79. Se obtienen alrededor de 0,03 \mumoles de compuesto K-11-dUTP.
La fórmula del conjugado K-11-dUTP se da en la figura 2.
Ejemplo 2 Purificación del conjugado K-11-dUTP por intercambio iónico
Se utiliza una columna C10/20 (Pharmacia Biotech., Uppsala, S) rellena de DEAE Sepharose® Fast Flow (Pharmacia), equilibrada en un tampón TEAB 10 mM que contiene 10% de metanol. Se coloca una disolución de K-11-dUTP, que contiene igualmente criptato de europio trisbipiridina funcionalizado no conjugado, y se eluye la columna (8 ml/min) por 40 ml de tampón A (TEAB 10 mM que contiene 10% de metanol). Se recogen fracciones de 4 ml, y se mide la fluorescencia de las fracciones eluidas (\lambdaexcitación = 337 nm, \lambdaemisión = 620 nm). El criptato no conjugado se eluye en las fracciones 4 y 5, es decir, poco después del volumen muerto de la columna.
Se continúa la elución (8 ml/min) por un gradiente lineal de 10 mM de TEAB en 10% de metanol (100 ml) hasta 200 mM de TEAB en 10% de metanol (100 ml), y se recogen fracciones de 5 ml. Se observe que la fluorescencia (620 nm) se concentra en los tubos 43 a 44, lo que indica que el K-11-dUTP se eluye a una concentración \cong 0,16 mM de TEAB. Se reúnen y se concentran las fracciones que contienen el K-11- dUTP.
Ejemplo 3 Incorporación del conjugado K-11-dUTP durante la copia de un ADN de hebra sencilla por una polimerasa (análisis por PAGE y autorradiografía)
La matriz de ADN se obtiene por amplificación PCR (del inglés "reacción en cadena de polimerasa") de un fragmento del gen k-ras (exón I) limitado por los cebadores siguientes:
Cebador k-ras EX_{1} sentido S ^{5'}d(GGC CTG CTG AAA ATG ACT GAA TAT)_{3'}
Disolución madre a 3 UA_{260}/ml, es decir, alrededor de 1,2 x 10^{-5}M
Cebador k-ras EX_{1} antisentido AS ^{5'}d(TGT TGG ATC ATA TTC GTC CAC AAA ATG)3'
Disolución madre a 3 UA_{260}/ml, es decir, alrededor de 1,2 x 10^{-5}M.
El cebador AS, utilizado aquí para la PCR a continuación, se biotinila en su extremo 5'. Se sintetiza por PCR un ADN de doble hebra biotinilado, siguiendo el protocolo a continuación:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Medio PCR \+ 25  \mu l BUAM (CIS bio international)10X\cr 
\+ 8  \mu l de cebador antisentido-bio\cr  \+ 8
 \mu l de cebador sentido\cr  \+ 10  \mu l polimerasa de taq (1,25
U/ml)\cr  \+ 10  \mu l dNTP (cuatro dNTP naturales, 5mM cada uno)\cr
 \+ 100  \mu l de ADN de placenta humana (Sigma)\cr  \+ 0,01
 \mu g/ \mu l\cr  \+ 89  \mu l agua
milli-Q.\cr}
El medio PCR se reparte en 5 microtubos (5 x 50 \mul), los tubos se colocan en un termociclador, y se someten a 31 ciclos de PCR siguiendo el protocolo del ejemplo 5.
El ADN de doble hebra obtenido de la PCR (equivalente a 25 pmoles de cebador biotina) se incuba en presencia de 300 \mug de Dynaperlas-estreptavidina M-280 (Dynal, N).
Después del lavado, el ADN de hebra sencilla (SS ADN) se eluye por NaOH 0,1 N, después se decanta y se neutraliza (HCl diluido) el sobrenadante, y después se concentra hasta un volumen residual de 60 \mul.
Para la continuación de la manipulación, se utiliza un cebador AS (no biotinilado), tal como se define anteriormente, marcado con ^{32}P, descrito en J. Sambrook et al. Molecular cloning a laboratory manual, 1989.
Se preparan medios para la reacción de copia, utilizando:
- K-11-dUTP, fracción 1 (Rt = 16,4 min) obtenida en el ejemplo 1, diluida a 0,25 mM
- dTTP 0,25 mM
- Mezcla de 3 trifosfatos de desoxinucleótidos (dATP, dCTP y dGTP), a razón de 0,625 mM cada uno
- ADN polimerasa de Taq 1,25 U/\mul
- Tampón Taq (BUAM) 10X (Cis bio international)
- Cebador AS (3 UA_{260}/ml) y cebador AS marcado con ^{32}P (0,06 UA_{260}/ml).
Paralelamente, se lleva a cabo una reacción de control, en la cual el K-11-dUTP se sustituye por 0,6 \mul de dTTP (0,25 mM), de manera que la concentración en dTTP en el medio sea la misma que para los otros tres trifosfatos.
Volumen (\mul)
BUAM 10 X 1
ADN polimerasa de taq 0,2
Cebador S ^{32}P 2
Cebador S 0,35
3 trifosfatos 0,5
K-11-dUTP 0,6
dTTP 0,6
SS ADN 5
Se verifica por electroforesis en gel de poliacrilamida (PAGE) que la reacción en presencia de conjugado K-11-dUTP produce una banda correspondiente a una copia del ADN en toda su longitud, y que presenta una movilidad cerca de la banda obtenida por la reacción de control en la que sólo se introducen los cuatro nucleótidos naturales. Por otra parte, en ambos casos, el perfil de la electroforesis no muestra interrupción de lectura.
Se efectuó la misma manipulación utilizando relaciones variables de dTTP/K-11-dUTP, entre otras, utilizando
0,3 \mul de K-11-dUTP y 0,9 \mul de dTTP (dTTP/K-11-dUTP = 3).
Igualmente se efectuó la reacción de copia en presencia de ADN polimerasa I, fragmento de Klenow (37ºC, 45 min), y dio sensiblemente los mismos resultados.
Estos resultados muestran que el conjugado dUTP-criptato de europio trisbipiridina se incorpora bien por una polimerasa (polimerasa taq o fragmento de Klenow) durante la copia del ADN de hebra sencilla.
Ejemplo 4 Incorporación del conjugado K-11-dUTP durante la copia de un ADN de hebra sencilla por una polimerasa (puesta en evidencia por transferencia de energía no radiante y medidas de fluorescencia de resolución temporal)
Se utiliza el ADN de hebra sencilla descrito en el ejemplo 3.
Se prepara un microtubo en el cual se desarrolla la reacción de copia (50 \mul), que contiene:
- K-11-dUTP : 0,25 mM fracción 1 (Rt = 16,4 min) obtenida en el ejemplo 1
- dTTP : 0,25 mM
- Mezcla de 3 trifosfatos de desoxinucleótidos : dATP, dCTP, dGTP, a razón de 0,625 mM cada uno
- Cebador AS biotinilado (véase ejemplo 3) : 3 UA_{260}/ml
- ADN polimerasa de Taq: 1,25 U/\mul
- Tampón Taq : BUAM 10 X
Volumen (\mul)
BUAM 10 X 5
Polimerasa de Taq 1
Cebador biotinilado 1,75
Mezcla de 3 dNTP 2,5
K-11-dUTP 3
dTTP 3
SS ADN 30
Agua milli-Q 3,75
Los tubos se calientan 2 min a 90ºC (desnaturalización), y después se incuban a 70ºC en un termociclador. Se efectúan tomas de muestras (9 \mul) a 0, 5, 10, 15 y 20 min. Las alícuotas se colocan en tubos que contienen 2 \mul de disolución EDTA 0,5 M pH 8.
Se obtiene el equivalente a 12,5 pmoles de cebadores biotinilados por 50 \mul de reacción, es decir, 2,5 pmoles por 10 \mul. Por otra parte, se tienen 150 pmoles de K-11-dUTP por 10 \mul.
Se diluyen las muestras a razón de 8 \mul en 200 \mul de tampón L (fosfato 0,1 M pH 7, NaCl 0,15 M, KF 0,4 M y 0,1% de BSA), y después se diluyen al 1/10 en el mismo tampón.
Se pipetean 20 \mul (equivalente a 2X10^{-14} moles de biotina) de muestras (diluidas como se describe anteriormente) en los pocillos "de ensayo" de una microplaca (microplaca HTRF-96 PACKARD, de 96 pocillos, de fondo plano, negra, de baja fluorescencia). Se añaden 30 \mul de conjugado SA-XL_{665} (conjugado de estreptavidina y de aloficocianina químicamente modificada, CIS bio international) diluido en el tampón L (concentración final 2X10^{-8} M) en cada pocillo "de ensayo" (6,5X10^{-13} moles de SA, es decir, 30 equivalentes con relación a la biotina), y después 250 \mul de tampón L.
Se pipetean 20 \mul de muestra diluida en los pocillos "en blanco", a los cuales se añaden 280 \mul de tampón L.
Después de la incubación (15 min a 37ºC) se lee inmediatamente la fluorescencia a 620 nm y a 665 nm en un aparato Discovery (Microplaca HTRF - analizador PACKARD).
Se calculan las relaciones de las intensidades de fluorescencia Re = E665/E620 para cada ensayo y Ro = B665/B620 para cada blanco, y después se calcula el valor DF = (Re-Ro)/Ro expresado en porcentaje, dándose los resultados en la tabla 1 aquí debajo.
En la tabla, como en los ejemplos siguientes, las medidas de fluorescencia a 620 nm o a 665 nm se expresan en unidades arbitrarias de fluorescencia, que dependen del aparato utilizado para la medida.
TABLA 1
Tiempo E665 E620 Re = B665 B620 Ro = DF
(min) E665/E620 B665/B620
0 1590 35770 0,044 1615 39423 0,041 8%
5 3670 42016 0,087 1718 42961 0,040 118%
10 4077 40448 0,100 1713 42234 0,040 149%
15 4185 38670 0,108 1633 40089 0,040 166%
20 5357 49403 0,108 1993 51777 0,038 182%
Poniendo el valor DF en función del tiempo de reacción, se obtiene el perfil típico de una cinética de incorporación de nucleótido durante una copia enzimática (Figura 1).
Ejemplo 5 Incorporación de conjugado K-11-dUTP durante una reacción de PCR (puesta en evidencia por transferencia de energía no radiante y medida de fluorescencia de resolución temporal)
1/PCR:
Se amplifica una región del exón 1 del gen k-ras limitado por los cebadores S y AS descritos en el ejemplo 3.
Se genera así un producto de amplificación de una longitud de 117 bp y de secuencia (hebra sentido)
^{5'}d(GGC CTG CTG AAA ^{1}ATG ACT GAA TAT AAA CTT GTG GTA GTT ^{10}GGA GCT GGT GGC GTA GGC AAG AGT GCC TTG ^{20}ACG ATA CAG CTA ATT CAG AAT CAT TTT GTG ^{30}GAC GAA TAT GAT CCA ACA)_{3'}
Se elige una sonda (56% G + C) en la parte central de la secuencia amplificada (subrayada anteriormente), y se introduce una biotina en su extremo 5' con la ayuda de un brazo N-4-aminohexil-dC (A Roget et al., Nucleic Acids Res., 1989, 17, 7643-7651): sonda CP: biotina-dC .GCC TTG ACG ATA CAG C
Disolución madre a 0,3 UA_{260}/ml, es decir, alrededor de 1,7X10^{-6} M.
Se utilizan 48 \mul de la fracción K-11-dUTP (13 UA_{304}/ml) repurificada en un tampón TEAAc (véase ejemplo 1, método A) que se diluye por 32 \mul de agua milli-Q, es decir, una concentración final de K-11-dUTP de alrededor de 0,2 mM.
Se utiliza una mezcla de los 4 trifosfatos de desoxinucleótidos naturales, respectivamente: dATP 5 mM, dCTP 5 mM, dGTP 5 mM y dTTP 3,5 mM.
\newpage
Se prepara la mezcla madre PCR siguiente:
- 25 \mul Tampón BUAM (CIS bio international) 10X
- 10 \mul dNTP
- 8 \mul de cebador S
- 8 \mul de cebador AS
- 10 \mul de ADN polimerasa de taq (es decir 12,5 U)
- 9 \mul de agua milli-Q.
En microtubos para PCR, se preparan los medios PCR según la tabla siguiente, utilizando un ADN de placenta humana (Sigma) a 0,01 \mug/\mul.
T- T+ k1- k1+ k2- k2+
Mezcla (\mul) 7 7 7 7 7 7
dTTP (\mul) 1,5 1,5 0 0 0 0
K-11-dUTP (\mul) 0 0 1 1 2 2
ADN (\mul) 0 10 0 10 0 10
Agua milli-Q (\mul) 16,5 6,5 17 7 16 6
[K-11-dUTP] (\muM) 0 0 8 8 16 16
[dTTP] (\muM) 200 200 140 140 140 140
[K-11-dUTP]/[dTTP] - - 0,06 0,06 0,12 0,12
Se efectúa la reacción PCR utilizando el protocolo siguiente:
1. 5 min / 95ºC
2.1 1 min / 94ºC (desnaturalización)
2.2 1 min / 60ºC (circularización)
2.3 1 min / 70ºC (alargamiento)
(31 ciclos)
3.1 8 min / 70ºC (alargamiento final)
Se controlan las reacciones por electroforesis en gel de agarosa. Solamente tubos que contienen el ADN (T+, K1+ y K2+) presentan una banda de longitud esperada (por comparación con la banda 124 bp del marcador VIII Boehringer).
2) Medidas de transferencia de energía de resolución temporal:
El principio de la medida consiste en hibridar la sonda CP biotinilada en el fragmento de ADN amplificado, y después poner al híbrido en presencia del conjugado SA-XL_{665} (definido en el ejemplo 4). La incorporación de bases marcadas con criptato de europio (dador) se traduce en una transferencia de energía no radiante a XL665 (aceptor) cuando el dador se excita a alrededor de 337 nm.
En este caso, el aceptor emite fluorescencia a 665 nm con una duración de vida larga, lo que permite diferenciar esta señal de la fluorescencia propia del aceptor, que presenta una duración de vida corta.
Se mide la fluorescencia de resolución temporal a 620 nm y a 665 nm en presencia del aceptor ("ensayo" E620 y E665) y en ausencia del aceptor ("blanco" B620 y B665), y después se calcula la relación Re = E665/E620 y Ro = B665/B620. Después se calcula el valor DF = (Re-Ro)/Ro expresado en porcentaje; un aumento del valor DF muestra la presencia de una transferencia de energía y por tanto la incorporación de criptato en el ADN amplificado.
Se utilizan los medios K1-, K1+, K2- y K2+ que provienen de las reacciones de PCR. En los microtubos, se colocan 2 \mul de cada medio de PCR, en los cuales se añaden 10 \mul de sonda CP (0,03 UA_{260}/ml) y 13 \mul de tampón BUAM (2X), y los tubos sellados se llevan 10 min a 94ºC, y después 20 min a 50ºC con la ayuda de un termociclador. Se diluyen 5 \mul de medio de hibridación en 200 \mul de tampón L, y se pipetean 40 \mul de esta dilución en los pocillos de "ensayo" de una placa de microtitulación, y 40 \mul en los pocillos del "blanco" (microplaca de 96 pocillos, de fondo plano, HTRF, Packard).
Se añaden 40 \mul de SA-XL665 de 3x10^{-8}M (CIS bio international) a los pocillos de "ensayo", y 200 \mul de tampón L. Se añaden 240 \mul de tampón L a los pocillos del "blanco".
Se incuba 15 min a 37ºC, y se efectúa inmediatamente la medida de fluorescencia en un aparato Discovery (Packard).
Los resultados se dan en la tabla 2, a continuación.
TABLA 2
Tubo E665 E620 Re B665 B620 Ro DF
K1- 889 16053 0,0554 847 16825 0,0503 10%
K1+ 2406 28392 0,0847 1366 32494 0,0420 102%
K2- 1320 29015 0,0455 1273 31452 0,0405 12%
K2+ 3304 36615 0,0902 1491 36278 0,0411 120%
Los resultados muestran que el conjugado K-11-dUTP se incorpora durante una reacción de PCR. Además, la presencia de las moléculas de criptato enlazadas al ADN amplificado se puede poner en evidencia por la hibridación de una sonda específica de este ADN amplificado, y se puede demostrar por una transferencia de energía no radiante entre el criptato y un aceptor enlazado a la sonda hibridada.
Ejemplo 6 Síntesis de la desoxiuridina marcada con criptato de europio trisbipiridina (K-4-dUTP)
En este compuesto, la cifra 4 indica el número total de átomos del brazo que enlaza la estructura de criptato al nucleótido (aquí el enlace se hace en posición 5 de la pirimidina).
El trifosfato de nucleósido utilizado es el 5-(3-aminoalil)-2'-desoxiuridin-5'-trifosfato (AA-dUTP) preparado siguiendo el procedimiento de la bibliografía (Langer et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. (1981), 78, 6633-6637). El compuesto se purifica en DEAE-Sepharose® (Pharmacia) en un gradiente de hidrogenocarbonato de trietilamonio (10 mM a 300 mM).
Se diluyen 60 \mul de una disolución de AA-dUTP de 5,4 \mumoles/ml (es decir, 0,3 \mumoles) en 240 \mul de hidrogenocarbonato de trietilamonio (TEAB) 0,1 M pH 7,8, y se añaden 300 \mul de una disolución de criptato [TBP-(Eu3+)] activado en 4 mg/ml de acetonitrilo, es decir 0,85 \mumoles (alrededor de 3 equivalentes). El criptato [TBP-(Eu3+)] activado se prepara recientemente, como se describe en el ejemplo 1, método A.
Después de 35 min en agitación, se añaden 15 \mul de TEAB 1M pH 8,5, se concentra hasta la mitad, y después se inyecta la mezcla en una columna Superdex 30® HR 10/30 (Pharmacia) eluyendo por un TEAB 25 mM pH 9 que contiene 10% de acetonitrilo (caudal 1ml/min).
Se recoge el compuesto de Rt \cong 16,3 min; esta fracción, denominada Fracción 1, se concentra a vacío (vacío rápido) hasta un volumen de 200 \mul, después se inyecta en la misma columna eluida por un tampón acetato de trietilamonio 25 mM pH 7 que contiene 5% de acetonitrilo. Se recoge la fracción correspondiente al único pico del cromatograma (16 min <Rt< 19 min), y se concentra a vacío (vacío rápido), obteniéndose 260 \mul de una disolución de K-4-dUTP, denominada Fracción 2, que contiene 6,0 UA_{303}. Estimando un \varepsilon_{303} \cong 35000, se estima que la concentración de K-4-dUTP es de alrededor de 0,65 mM.
El compuesto se analiza en espectrometría de masas (modo de electropulverización negativa):
(M-4H)^{-}= 1315,5 (C_{50}H_{48}EuN_{11}O_{17}P_{3} Calculado: 1319)
El espectro UV en agua presenta un máximo a 243 nm, característico del nucleósido (\lambdamax = 289 nm \varepsilon = 7100, \lambdamax = 240 nm \varepsilon = 10700), y un máximo a 303 nm cerca del \lambdamax de 305 nm (\varepsilon = 27000), característico del criptato de europio. Se observa una relación A303/A240 \cong 0,82, compatible con la estructura propuesta.
La fórmula del conjugado K-4-dUTP se da en la figura 2.
Ejemplo 7 Síntesis de la uridina marcada con criptato de europio trisbipiridina (K-11-UTP).
En este compuesto, la cifra 11 indica el número total de átomos del brazo espaciador, que enlaza la estructura de criptato al nucleótido (aquí el enlace se hace en posición 5 de la pirimidina).
El trifosfato de nucleósido utilizado es el 6-aminocaproil-[5-(3-aminoalil)-uridin-5'-trifosfato] (AH-UTP) preparado como se indica en el ejemplo 1. El compuesto se purifica en DEAE-Sepharose ® (Pharmacia) en un gradiente lineal de hidrogenocarbonato de trietilamonio (25 mM a 300 mM).
Se utilizan 400 \mul de una disolución de AH-dUTP de 1,1 \mumoles/ml (es decir, 0,44 \mumoles) en hidrogenocarbonato de trietilamonio (TEAB) 0,1 M pH 7,8, y se añaden 360 \mul de una disolución de criptato [TBP-(Eu3+)] activado (3 mg/ml en acetonitrilo). El criptato [TBP-(Eu3+)] activado se prepara recientemente, como se describe en el ejemplo 1, método A.
Después de 45 min en agitación, se añaden 40 \mul de TEAB 1M pH 8,5, y después se inyecta la mezcla en una columna de péptido Superdex 30 ® HR 10/30 (Pharmacia), eluyendo con TEAB 50 mM pH 7 que contiene 10% de acetonitrilo (caudal 1 ml/min).
Se recoge el compuesto de Rt \cong 15,4 min, y esta fracción, denominada Fracción 1, se concentra a vacío (vacío rápido) hasta un volumen de 200 \mul que contiene \cong 10 UA_{304} nm. Estimando un \varepsilon304 \cong 35000, se estima que la concentración en K-11-UTP es de alrededor de 0,3 mM.
Esta fracción 1 se inyecta en la misma columna eluida por un tampón de acetato de trietilamonio 25 mM, pH 7, que contiene 5% de acetonitrilo. Se recoge la fracción correspondiente al único pico del cromatograma (Rt \cong 16,5 min), y se concentra a vacío (vacío rápido), obteniéndose 202 \mul de una disolución de K-11-UTP, denominada fracción 2, que contiene 7,5 UA_{304} nm.
El compuesto se analiza en espectrometría de masas (modo de electropulverización negativa):
(M-4H)^{-}= 1444,3 (C_{56}H_{58}EuN_{12}O_{19}P_{3}; calculado: 1448,0)
El espectro UV en agua presenta un máximo a 241 nm, característico del nucleósido (\lambdamax = 289 nm \varepsilon = 7100, \lambdamax = 240 nm \varepsilon = 10700), y un máximo a 303 nm próximo a \lambdamax de 305 nm (\varepsilon = 27000), característico del criptato de europio. Se observa una relación A_{304}/A_{241} \cong 0,80, compatible con la estructura propuesta.
El compuesto se analiza por FPLC (columna mono-Q, Pharmacia). Tampón A: Acetato de sodio 20 mM, pH 5,2, que contiene 10% de acetonitrilo. Tampón B: Acetato de sodio 20 mM, pH 5,0, y LiCl 1M que contiene 10% de acetonitrilo. Gradiente lineal de 0 a 30% de B en 25 min. Caudal 1 ml/min. El K-11-UTP presenta un Rt = 10,7 min.
La fórmula del conjugado K-11-UTP se da en la figura 3.
Ejemplo 8 Medidas comparadas de duraciones de vida de los conjugados dUTP- y UTP-criptato de europio trisbipiridina, y del criptato solo
Se utiliza como criptato de referencia el criptato de europio [(bis- bpy)(bpy-di(amidoetilenamina)], descrito en el ejemplo 4 de la solicitud de patente EP 0 321 353 (en lo sucesivo denominado KNH_{2}).
Se prepara una disolución madre de KNH_{2} en agua, y se determina su concentración por medida de la densidad óptica a 306 nm, tomando un \varepsilon_{306} \cong 30000. La disolución madre (6,7 x 10^{-4} M) se diluye al 1/100 en un tampón Tris-HCl 0,1M, pH 9; se diluyen después 100 \mul de esta dilución intermedia en 600 \mul del mismo tampón. Paralelamente, se prepara una disolución madre de K-11-dUTP, K-4-dUTP y K-11-UTP (preparados respectivamente según los ejemplos 1, método A; 6 y 7) en agua, en la que la concentración se estima que es 3x10^{-5} M por medida de la densidad óptica a 304 nm (\varepsilon_{304} \cong 35000). Cada disolución madre se diluye hasta 50 \mul en 1 ml de tampón Tris-HCl 0,1M, pH 7,4, o en un tampón Tris-HCl 0,1M, pH 9.
Se miden los valores de la duración de vida de la emisión del europio (\tau en ms), utilizando un espectrofluorímetro de resolución temporal, del tipo LS50 (Perkin-Elmer), y cubetas Helma 5 mm x 5 mm.
\newpage
Los resultados se dan en la tabla 3 a continuación:
TABLA 3
Compuesto Duración de vida \tau (ms) en un Duración de vida \tau (ms) en un
tampón Tris 0,1M pH 7,4 tampón Tris 0,1M pH 9
K-11-dUTP 0,587 0,596
K-4-dUTP 0,621 0,651
K-11-UTP 0,636 0,640
KNH_{2}(referencia) 0,368 0,265
Estos resultados muestran que el acoplamiento del nucleótido en la molécula de criptato genera un aumento de la duración de vida del europio, y de nuevas características de fluorescencia por el conjugado criptato-nucleótido en comparación con el criptato de referencia.
Ejemplo 9 Incorporación de K-11-dUTP durante el alargamiento de un oligonucleótido por la nucleotidil-transferasa terminal (puesta en evidencia por transferencia de energía no radiante, y por medida de fluorescencia de resolución temporal):
Se prepara un microtubo en el cual se desarrolla la reacción de alargamiento, utilizando:
-
25 \mul de tampón Tris-acetato 0,2M pH 7,2
-
4 \mul de una disolución acuosa de cloruro de cobalto 25 mM
-
5 \mul de una disolución de un oligonucleótido (composición A_{2}C_{3}G_{7}T_{3} biotinilado en 5'). 2,4 \muM en H_{2}O
-
2 \mul de K-11-dUTP (fracción 2, preparada según el ejemplo 7) a una concentración de 0,04 mM
-
8 \mul de dTTP: 0,04 mM
-
5 \mul de agua
-
1 \mul de desoxinucleotidil-transferasa terminal (TnT, EC 2.7.7.31) (Sigma, 35 U/\mul).
Se toman 2 \mul de la mezcla de reacción que se añaden a 4 \mul de EDTA 60 mM (para obtener un testigo a t_{0} = 0 min), y se incuba el resto a 37ºC para hacer un estudio cinético. Después de 5, 10, 20, 40, 60 y 80 min de reacción a 37ºC, se toman, para cada tiempo, 2 \mul de mezcla de reacción que se añaden a 4 \mul de EDTA 60 mM para detener la reacción. Se obtienen así las fracciones t_{5}, t_{10}, etc. Estas fracciones t_{0}, t_{5}, t_{10} se diluyen por 250 \mul de tampón L (fosfato 0,1M pH 7, NaCl 0,15M, KF 0,4M, y 0,1% BSA).
Se pipetean 50 \mul (equivalentes a 2,3x10^{-12} moles de biotina) de muestras, diluidas como se describen más arriba, en los pocillos de "ensayo" (denominados E_{0}, E_{5}, E_{10} etc.) de una microplaca (microplaca HTRF-96 PACKARD de 96 pocillos, de fondo plano, negra, de baja fluorescencia). Se añaden 50 \mul de conjugado SA-XL_{665} (CIS bio international) diluido en el tampón L (1,5x10^{-8}M), en cada pocillo de "ensayo", y después 150 \mul de tampón L.
Se realiza un "blanco" a partir de una mezcla de reacción, descrita anteriormente, en el cual no se ha añadido la enzima sino que se ha sustituido por 1 \mul de agua, se toman muestras de 2 \mul de esta mezcla, y se someten a los tratamientos y diluciones descritos anteriormente. Se pipetean 50 \mul de esta muestra diluida en los pocillos denominados "blancos", a los cuales se añaden 50 \mul de conjugado SA-XL_{665} y 150 \mul de tampón L.
Después de la incubación (15 min a 37ºC), se lee la fluorescencia a 620 nm y a 665 nm sobre un aparato DISCOVERY (Microplaca HTRF-analizador PACKARD).
Se calculan las relaciones de las intensidades de fluorescencia Re=E665/E620 para cada ensayo, y Ro=B665/B620 para cada blanco, y después se calcula el valor DF = (Re-Ro)/Ro expresado en porcentaje, dándose los resultados en la tabla 4 a continuación.
TABLA 4
Tiempo (min) 0 5 10 20 40 60 80
F665 602 1585 2186 3610 5347 8204 5542
F620 9559 10757 9921 11023 10754 10589 8971
Re=F665/F620 0,063 0,147 0,22 0,327 0,497 0,77 0,618
DF 0 129 242 409 673 1104 865
El blanco presenta una relación B_{665}/B_{620} = 0,064. Para t_{0} se observa una relación E_{665}/E_{620} = 0,063, siendo la transferencia de DF = 100x (Re-R_{0})/R_{0} = 100 (0,063-0,064)/0,064, es decir, una transferencia prácticamente nula. Se calcula así el DF para cada tiempo, se observa que la transferencia de energía expresada por el valor DF aumenta con el transcurso del tiempo, lo que demuestra que el K-11-dUTP se incorpora en la cadena oligonucleotídica por la desoxinucleotidil-transferasa terminal.
Ejemplo 10 Propiedades fotofísicas de un oligonucleótido en el cual se incorporan moléculas de criptato
Se efectúa una reacción de incorporación de K-11-dUTP por la TnT siguiendo el ejemplo 9, multiplicando todas la cantidades por 3. Se verifica que la incorporación de K-11-dUTP sigue la misma cinética, realizando la medida de DF en función del tiempo. Después de 80 min de reacción, se detiene por 12 \mul de disolución de EDTA 400 mM. Se toman 105 \mul de la mezcla de reacción, y se colocan en una columna NAP5 (Pharmacia) equilibrada en un tampón fosfato 10 mM pH 7,4.
El oligonucleótido se eluye por 600 \mul de tampón. Esta fracción, denominada "fracción 1" (volumen de exclusión), se analiza como sigue: en los pocillos de una microplaca se colocan 50 \mul de fracción 1 a la cual se añaden 200 \mul de tampón L, lo que constituye el "blanco de criptato". En los pocillos siguientes se colocan 50 \mul de fracción 1 y 50 \mul de conjugado SA-XL_{665} (CIS bio international) (1,5x10^{-8} M en un tampón L), y 150 \mul de tampón L, lo que constituye el pocillo de "ensayo". Se mide la fluorescencia a 620 nm y a 665 nm en un aparato DISCOVERY (Microplaca HTRF - analizador PACKARD).
F665 F620
Blanco K 2343 67481
Ensayo 42982 37722
Se calcula DF = 100 x (Re-R_{0})/R_{0} = 100 (1,14-0,0347)/0,0347 = 3180%, conteniendo entonces esta fracción el oligonucleótido marcado con criptato.
Se observa que las fracciones obtenidas continuando la elución (fracción 2, 3,...) presentan un valor de DF débil con relación al de la F1, y una fluorescencia bruta elevada, a 620 nm, conteniendo entonces el exceso de K-11-dUTP no incorporado.
Comparando la fluorescencia obtenida en la fracción F1 (que corresponde a las moléculas de criptato incorporadas en la cadena oligonucleotídica) con la fluorescencia de disoluciones patrón que contienen un criptato a una concentración conocida, se puede estimar que la fracción F1 contiene alrededor de 5x10^{-11} moles de criptato, y, dado que la cantidad de oligonucleótido estimada en la fracción F1 es de 2x10^{-11}, se observa un número n = 5x10^{-11} / 2x10^{-11} de nucleótido marcado con criptato por cadena oligonucleotídica.
Se observará que la incorporación de K-dUTP y de dTTP se hace de manera simultánea y de manera estadística.
En el extremo 3' de cada cadena oligonucleotídica se incorpora entonces un número variable de nucleótidos T y, como media, al menos 2 nucleótidos K-dU.
La duración de vida \tau se calcula a partir de la pendiente a la derecha obtenida trazando Log E_{620} = f(t).
\newpage
Se mide la duración de vida de la emisión a 620 nm para el oligonucleótido marcado contenido en la fracción 1 (tampón fosfato 10 mM, pH 7,4) utilizando un fluorímetro de resolución temporal KRYPTOR (CIS bio international) con una excitación a 337 nm. Se obtiene una duración de vida \tau = 866 \mus. Esta duración de vida es superior a la duración de vida del conjugado K-11-dUTP (\tau = 681 \mus) medido simultáneamente en las mismas condiciones.
Se observa entonces un aumento de la duración de vida del criptato incorporado en una cadena oligonucleotídica.
Ejemplo 11 Síntesis de la adenosina marcada con el criptato de europio trisbipiridina (conjugado K-8-ATP)
En este compuesto, la cifra 8 indica el numero total de átomos del brazo espaciador que enlaza la estructura de criptato al nucleótido (aquí el enlace se hace en posición 8 de la purina).
El trifosfato de nucleósido utilizado es el [8-(6-aminohexil)-adenosin-5'-trifosfato] (AH-ATP, Sigma). Se utiliza una disolución de 0,1 \mumoles de AH-ATP en 100 \mul de hidrogenocarbonato de trietilamonio (TEAB) 0,1 M pH 8, y se añaden 100 \mul de una disolución de criptato [TBP-(Eu3+)] activado (4 mg/ml en acetonitrilo). El criptato [TBP-(Eu3+)] activado (NHS/DCC en acetonitrilo) se prepara recientemente, como se describe en el ejemplo 1, método A.
Después de 35 min en agitación, se añaden 5 \mul de TEAB 1M, se concentra hasta la mitad, y después se inyecta la mezcla en una columna Superdex 30 ® HR 10/30 (Pharmacia) eluyendo por un TEAB 50 mM pH 8 que contiene 10% de acetonitrilo (caudal 1 ml/min).
Se recoge el compuesto de Rt \cong 16,7 min, y esta fracción, denominada Fracción 1, se concentra a vacío (vacío rápido) hasta un volumen de 200 \mul, y después se inyecta en la misma columna eluida por un tampón de acetato de trietilamonio 25 mM, pH 7, que contiene 5% de acetonitrilo. Se recoge la fracción correspondiente al único pico del cromatograma (Rt = 17,2 min), y se concentra a vacío (vacío rápido).
El espectro UV en agua presenta un máximo a 245 nm, un máximo a 283 nm cerca de la \lambdamax, característico del nucleósido (\lambdamax= 279, \varepsilon = 21000), y un máximo a 303 nm cerca de la \lambdamax de 305 nm (\varepsilon = 27000), característico del criptato de europio. Se observa una relación A_{305}/A_{280} \cong 1 compatible con la estructura propuesta.
La fórmula del conjugado K-8-ATP se da en la Figura 3.
Ejemplo 12 Incorporación de un conjugado UTP-criptato de europio trisbipiridina (K-11-UTP) durante una reacción de transcripción in vitro (puesta en evidencia por transferencia de energía no radiante, y por medida de fluorescencia de resolución temporal)
Se utiliza la incorporación simultánea de K-11-UTP y de Bio-14-CTP (conjugado CTP-Biotina) en una misma molécula de ARN por transcripción in vitro.
1/ Transcripción
La reacción de transcripción de un ADN de doble hebra, que implica un promotor (ADN plasmídico pSTP18 y pSTP19 que contienen el promotor T7 y linealizado por Eco R1) de ARN, se realiza con la ayuda de un kit de transcripción SP6/T7 (Boehringer-Mannheim). El transcripto obtenido tiene una longitud de 1035 bases.
El medio de transcripción contiene, además de los ribonucleótidos a una concentración final de 0,5 mM, 0,2% de K-11-UTP y 30% de bio-14-CTP que se incorporarán estadísticamente a lo largo de la cadena.
Se utiliza la fracción 2 de K-11-UTP, descrita en el ejemplo 7, que se diluye en agua a fin de obtener una concentración de 20 \muM.
La disolución de bio-14-CTP se prepara por dilución en agua de una disolución comercial 10 mM de Biotina-14-CTP (Gibco-BRL/Life Technologies).
El medio de transcripción se prepara en unos microtubos para PCR (0,5 ml), siguiendo la tabla a continuación:
\newpage
Volumen Concentración rNTP marcado/
final rNTP marcado +
rNTP natural
Tampón de transcripción (10X) 2\mul
Plásmido de ADN (T7) (0,5 \mug/\mul) 2\mul
ATP (5 mM) 2\mul 0,5 mM
GTP (5 mM) 2\mul 0,5 mM
UTP (5 mM) 2\mul 0,5 mM
K-11-UTP (20 \muM) 2\mul 2 \muM 0,4%
CTP (3,5 mM) 2\mul 0,35 mM
Bio-14-CTP (1,5 mM) 2\mul 0,15 mM 30%
Inhibidor de ARNasa (20 U/\mul) 1\mul
H_{2}O 1\mul
RNA polimerasa de T7 2\mul
Volumen total 20\mul
Después de añadir la enzima, se toman 2 \mul de medio de reacción que inmediatamente se diluyen mediante 38 \mul de una disolución EDTA 50 mM pH 8, y esta disolución después se diluye tomando 19 \mul que se diluyen mediante 114 \mul de tampón L. Esta disolución servirá para constituir un testigo de ruido de fondo a t_{0} = 0 min.
La mezcla de reacción se lleva a 37ºC en un termociclador. Después de tiempos de reacción determinados (60 min, 90 min y 120 min), se toman 2 \mul de mezcla de reacción que se diluyen como anteriormente mediante 38 \mul de EDTA 50 mM, pH 8. Estas disoluciones se diluyen después tomando 19 \mul que se diluyen mediante 114 \mul de tampón L.
Se colocan 50 \mul de cada disolución diluida, que corresponden a los tiempos 0 min, 60 min, 90 min y 120 min, en los pocillos de una microplaca negra (microplaca HTRF, Packard, de 96 pocillos, de fondo plano).
Se añaden 50 \mul de una disolución de SA-XL_{665} (CIS bio international) a una concentración de 6,25x10^{-7} M en un tampón L. Se añaden después 100 \mul de tampón L.
2/ Medidas de transferencia de energía de resolución temporal
Después de la incubación (15 min a temperatura ambiente), se efectúa una medida de la fluorescencia a 620 nm y a 665 nm en un aparato DISCOVERY (Packard).
Para cada tiempo de reacción considerado, se evalúa la transferencia de energía calculando la relación Re = F665/F620. La relación Ro = F665/F620 para el tiempo t0 permite evaluar el nivel de ruido de fondo; la misma medida, realizada en una dilución de 2 \mul de una mezcla de reacción de transcripción, en la cual la enzima se ha sustituido por un volumen equivalente de agua, da el mismo nivel de ruido de fondo.
La transferencia de energía se calcula por la fórmula DF = (Re-Ro)/Ro para cada tiempo. Los resultados se dan en la tabla 5 a continuación.
TABLA 5
Tiempo (min) F665 F620 Re = F665/F620 DF = (Re-Ro)/Ro (%)
0 2108 14672 0,143 0
60 6329 18755 0,337 135
90 6672 17026 0,392 174
120 7386 18179 0,406 184
Se observa que aumenta el valor de DF, lo que se traduce en un aumento de la transferencia de energía que proviene de la incorporación del K-11-UTP y del bio-CTP en el ARN transcrito.
Se controla la reacción de transcripción, descrita más arriba, mediante electroforesis en gel de agarosa (3%).
Se observa una banda de medida elevada, que muestra la integridad del fragmento de ARN producido, caracterizándose esta banda por una migración idéntica a la banda producida a partir de una transcripción realizada a partir de los rNTP naturales solos.
La curva de valores de DF en función del tiempo de reacción, dada en la figura 4, muestra el perfil típico de una cinética de incorporación de nucleótido durante una transcripción enzimática. Esto resultados muestran que el conjugado K-11-UTP se incorpora eficazmente mediante una RNA polimerasa.
Ejemplo 13 Incorporación de un conjugado K-11-dUTP durante una reacción de transcripción in vitro (puesta en evidencia por transferencia de energía no radiante, y por medida de fluorescencia de resolución temporal después de hibridación de una sonda aceptora)
La reacción de transcripción de un ADN de doble hebra en ARN se realiza con la ayuda de un kit de transcripción (Gibco BRL). El ADN de doble hebra, que implica el promotor T7, es el mismo obtenido mediante una PCR realizada con un acoplamiento de cebadores, en el cual uno de los cebadores contiene la secuencia del promotor de la T7 RNA polimerasa (EC 2.7.7.6).
El transcrito obtenido tiene una longitud teórica de 115 bases.
El principio general de la transcripción mediante una RNA polimerasa se describe en p. 5.58 y 5.59 de "Molecular Cloning, A Laboratory Manual", 2ª edición, J. Sambrook, E.F. Fritsch y T. Maniatis CSH Press 1989.
Se puede igualmente utilizar otra RNA polimerasa tal como la SP6 o T3 RNA polimerasa: en este caso, la secuencia del cebador de PCR implicada se modificará para incorporar el promotor específico de la RNA polimerasa considerada.
La incorporación de un promotor se describe en el capítulo 13.5 y capítulo 23.2 de "PCR: Clinical Diagnostics and Research", A. Rolfs et al., Springer-Verlag (1992), así como en D.Y. Kwoth et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, (1989), 86, 1173-1177.
1/ Obtención del ADN de doble hebra que implica el promotor de la RNA polimerasa
Se utiliza un protocolo análogo al descrito en el ejemplo 5, pero se utiliza únicamente desoxinucleótidos a fin de generar un producto PCR primario de 117 bp.
Se efectúa una segunda PCR (PCR secundaria) utilizando como ADN diana (DNA) 2 \mul de una dilución al 1/100 del producto de la PCR primaria. Para esta PCR secundaria, se sustituye el cebador k-ras EX_{1} Antisentido por el siguiente cebador, denominado T7-AS de secuencia
^{5'}d(TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGG TGG ATC ATA TTC GTC CAC AAA ATG)_{3'}.
La parte de esta secuencia escrita en cursiva corresponde a la secuencia del promotor de la T7 RNA polimerasa.
El cebador k-ras EX1 Sentido tiene la secuencia siguiente:
^{5'}d(CTG.CTG.AAA.ATG.ACT.GAA.TAT)_{3'}.
\newpage
Al final de esta PCR secundaria, se obtiene un ADN de doble hebra de una longitud teórica de 132 pb y de secuencia siguiente (hebra sentido):
14
La parte en cursiva representa la secuencia T7 (hebra sentido), y la parte subrayada representa la secuencia correspondiente a la sonda durante la etapa de hibridación.
La transcripción producirá la secuencia de ARN siguiente (secuencia homóloga a la hebra antisentido del fragmento de ADN transcrito), en la cual la parte subrayada corresponde a la secuencia que es reconocida por la sonda biotinilada:
15
Se biotinila en 5' la sonda RAS12N utilizada, y tiene la secuencia siguiente:
Biotina-^{5'}d(GTT.GGA.GCT.GGT.GGC.GTA.GG)_{3'}.
2/ Transcripción:
El medio de transcripción contiene, además de los ribonucleótidos naturales a una concentración final de 0,5 mM, 2% de K-11-UTP, que se incorporara estadísticamente a lo largo de la cadena de ARN.
Se utiliza el K-11-UTP, fracción 2, descrita en el ejemplo 7, que se diluye en agua a fin de obtener una concentración de 100 \muM.
El medio de transcripción se prepara en unos microtubos para PCR (0,5 ml) según la tabla siguiente:
\newpage
Volumen Concentración K-11-UTP/
final (K-11-UTP + UTP)
Tampón de transcripción (5X) 10 \mul
ADN de PCR positivo(T7) (0,5 \mug/\mul) 25 \mul
DTT 0,1M 2 \mul
Mezcla de los rNTP (5 mM cada uno) 5 \mul 0,5 mM
K-11-UTP (100 \muM) 5 \mul 10 \muM 2%
Inhibidor de ARNasa (20 U/\mul) 2 \mul
H_{2}O 0,5 \mul
T7 RNA polimerasa (50 U/\mul) 0,5 \mul
Volumen total 50 \mul
La mezcla de reacción se pone en un termociclador a 40ºC durante 120 min, y después se detiene la reacción mediante 4 \mul de EDTA 0,2 M pH 8.
En un microtubo para PCR, se toman 2 \mul del medio de reacción, se diluyen mediante 10 \mul de sonda RAS12N (0,03 UA_{260}/ml en H_{2}O), y se añaden después 13 \mul de tampón de hibridación (tampón fosfato 100 mM pH 7,4 / BSA 0,1% NaCl 1M). Se lleva durante 10 min a 70ºC, y después se hibrida 20 min a 45ºC en un termociclador.
Se diluyen en tampón L (c.s. 200 \mul) 5,5 \mul del medio de hibridación arriba mencionado, para dar el medio de hibridación diluido HT_{pos}.
Se constituye un blanco efectuando una transcripción según el protocolo arriba mencionado, pero se sustituye el ADN de PCR positivo por un volumen equivalente de medio PCR, que proviene de una reacción de PCR negativa que no contiene el ADN diana.
Se detiene el medio de transcripción negativo (2 \mul), y después se efectúa una hibridación, como descrito anteriormente, y se diluye en un tampón L. Se obtiene así el medio de hibridación diluido HT_{neg}.
3/ Medida de la transferencia de energía de resolución temporal
La incorporación del criptato en la cadena de ARN se pone en evidencia por la hibridación de una sonda complementaria a la secuencia de ARN, estando esta sonda marcada con un conjugado SA-XL665 (Cis bio international) por medio de un par de estreptavidina-biotina.
En los pocillos de una microplaca negra (microplaca HTRF, Packard, de 96 pocillos, de fondo plano), se colocan 50 \mul de medio HT_{pos} y 50 \mul de conjugado SA-XL665 (Cis bio international) diluido a 1,5x10^{-10}M en tampón L, y se añaden después 100 \mul de tampón L. Estos pocillos permitirán la medida de la transferencia de energía mediante el cálculo de Re = E665/E620 detallado en el ejemplo 5.
En los pocillos vecinos, se colocan 50 \mul de medio HT_{neg}, se añaden 50 \mul de conjugado SA-XL665 y 100 \mul de tampón L como se ha descrito anteriormente. Estos pocillos constituyen una referencia para evaluar el ruido de fondo por el cálculo de Ro.
Se efectúa una medida de fluorescencia a 620 nm y a 665 nm en un aparato DISCOVERY (Packard).
La transferencia de energía se calcula mediante la fórmula siguiente DF = (Re-Ro)/Ro para cada tiempo, dándose los resultados en la tabla 6 a continuación.
\newpage
TABLA 6
Medio E665 E620 Re = E665/E620 DF (%)
HT_{neg} 738 17900 0,041
HT_{neg} 1714 15010 0,114 178
Se observa una transferencia de 178% en el caso en el que la transcripción se realiza en presencia del ADN diana.

Claims (25)

1. Conjugado fluorescente de nucleósido o de nucleótido, caracterizado porque comprende:
- un ribo- o desoxirribo-nucleósido o nucleótido nativo o químicamente modificado o conjugado con una o más moléculas marcadoras, en el que al menos un átomo de carbono del anillo, o un átomo de nitrógeno exocíclico del anillo purínico o pirimidínico, o también un átomo de carbono de la unidad pentofuranósica, es susceptible de estar implicado en un enlace con un marcador fluorescente, y
- al menos un marcador fluorescente enlazado a dicho o dichos átomos que constan de un criptato de tierras raras.
2. Conjugado fluorescente de nucleósido o de nucleótido, caracterizado porque comprende:
- un ribo- o desoxirribo-nucleósido o nucleótido nativo o químicamente modificado o conjugado con una o más moléculas marcadoras, en el que al menos un átomo de carbono del anillo, o de nitrógeno exocíclico del anillo purínico o pirimidínico, es susceptible de estar implicado en un enlace con un marcador fluorescente, y
- al menos un marcador fluorescente enlazado a dicho o dichos átomos que constan de un criptato de tierras raras.
3. Conjugado según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque es un conjugado fluorescente de nucleótido que comprende un ribo-nucleótido elegido entre AMP, ADP, ATP, GMP, GDP, GTP, CMP, CDP, CTP, UMP, UDP, UTP, TMP, TDP, TTP, 2Me AMP, 2Me ADP, 2Me ATP, 1Me GMP, 1Me GDP, 1Me GTP, 5Me CMP, 5Me CDP, 5Me CTP, 5MeO CMP, 5MeO CDP, 5MeO CTP, 7-desaza-ATP, 7-desaza-GTP, o un desoxirribo-nucleótido elegido entre los desoxi- o didesoxi-ribonucleótidos correspondientes a estos ribonucleótidos.
4. Conjugado según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el ribo- o desoxirribo-nucleótido se elige entre:
- los derivados de 2'-desoxi-uridin-5'-trifosfato o de uridin-5'-trifosfato funcionalizados en posición 5 de la base,
- los derivados de 2'-desoxi-citidin-5'-trifosfato o de citidin-5'-trifosfato funcionalizados en posición 4 ó 5 de la base,
- los derivados de 2'-desoxi-adenosin-5'-trifosfato o de adenosin-5'-trifosfato funcionalizados en posición 6 u 8 de la base,
- los derivados de 2'-desoxi-guanosin-5'-trifosfato o de guanosin-5'-trifosfato funcionalizados en posición 6 u 8 de la base,
- los derivados de 2'-desoxi-7-desaza-adenosin-5'-trifosfato o de 7-desaza-adenosin-5'-trifosfato funcionalizados en posición 7 de la base,y
- los derivados de 2'-desoxy-7-desaza-guanosin-5'-trifosfato o de 7-desaza-guanosin-5'-trifosfato funcionalizados en posición 7 de la base.
5. Conjugado según la reivindicación 1, caracterizado porque es un conjugado fluorescente de nucleósido en el cual el ribo- o desoxirribo-nucleósido se elige entre A, G, C, U, T, los desoxi- o didesoxinucleósidos correspondientes, y sus análogos químicamente modificados.
6. Conjugado según la reivindicación 5, caracterizado porque el desoxirribonucleósido se elige entre la 3'-azido-3'-desoxitimidina y sus derivados; y los análogos 2', 3'-didesoxi de A, T, C, G, U, I.
7. Conjugado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el marcador fluorescente está enlazado a un grupo funcional introducido o generado en la base o en la unidad pentofuranósica del ribo- o desoxirribo-nucleósido o nucleótido, bien directamente o bien por medio de un brazo espaciador.
8. Conjugado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el marcador fluorescente es un criptato de terbio, de europio, de samario o de disprosio.
9. Conjugado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el marcador fluorescente es un criptato de tierras raras que consta de al menos una sal de tierras raras complejada por un compuesto macropolicíclico de fórmula
1
en la cual Z es un átomo que tiene 3 ó 4 valencias, R es nada o representa hidrógeno, el grupo hidroxi, un grupo amino o un radical hidrocarbonado, los radicales bivalentes \code{A}, \code{B} y \code{C} son, independientemente entre sí, cadenas hidrocarbonadas que contienen opcionalmente uno o más heteroátomos y están opcionalmente interrumpidos por un heteromacrociclo, conteniendo también, al menos uno de los radicales \code{A}, \code{B} y \code{C}, al menos un resto molecular, o constando esencialmente de un resto molecular, poseyendo dicho resto molecular una energía de triplete superior a la del nivel emisor del ion de tierras raras complejado.
10. Conjugado según la reivindicación 9, caracterizado porque el marcador fluorescente es un criptato de tierras raras que consta de al menos una sal de tierras raras complejada por un compuesto macropolicíclico de fórmula (I) según la reivindicación 9, en la cual el resto molecular se elige entre fenantrolina, antraceno, benceno, naftaleno, los bi- y ter-fenilo, azobenceno, azopiridina, piridina, bipiridinas, bisquinoleínas y los compuestos de las fórmulas siguientes:
- C_{2}H_{4} - X_{1} - C_{6}H_{4} - X_{2} - C_{2}H_{4} -
- C_{2}H_{4} - X_{1} - CH_{2} - C_{6}H_{4} - CH_{2} - X_{2} - C_{2}H_{4} -
X_{1} y X_{2}, que pueden ser iguales o diferentes, representan oxígeno, nitrógeno o azufre,
2
siendo X oxígeno o hidrógeno.
11. Conjugado según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque el marcador fluorescente es un criptato de tierras raras que consta del ion terbio o europio complejado por uno de los compuestos macrocíclicos siguientes:
(22)fenantrolina; (22)fenantrolina-amida; (22)antraceno; (22)antracen-amida; (22)bi-isoquinoleína; (22)bifenil-bis-piridina; (22)bipiridina; (22)bipiridin-amida; los macropoliciclos tris-bipiridina, tris-fenantrolina, fenantrolina-bis-bipiridina, bi-isoquinolein-bis-piridina, bis-bipiridin-difenilbipiridina.
12. Conjugado según la reivindicación 11, caracterizado porque el marcador fluorescente es el criptato de europio Eu trisbipiridina.
13. Conjugado según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el marcador fluorescente es un criptato de tierras raras que consta de al menos una sal de tierras raras complejada por un compuesto macropolicíclico que comprende un resto molecular elegido entre bipirazinas, bipirimidinas y heterociclos de nitrógeno que contienen grupos N-óxido.
14. Conjugado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el marcador fluorescente es un criptato de tierras raras que consta de al menos una sal de tierras raras complejada por un compuesto macropolicíclico que responde a una de las fórmulas II o III siguientes:
3
4
en las cuales:
-el ciclo de fórmula
5
es uno de los ciclos siguientes:
6
7
- Y es un grupo o un brazo espaciador que está constituido por un radical orgánico bivalente, elegido entre los grupos alquileno lineales o ramificados de C_{1} a C_{20} que contienen opcionalmente uno o más dobles enlaces y/o que contienen opcionalmente uno o más heteroátomos tales como oxígeno, nitrógeno, azufre o fósforo, o uno o más grupos carbamoilo o carboxamido; entre los grupos cicloalquileno de C_{5} a C_{8}; o entre los grupos arileno de C_{6} a C_{14}; estando dichos grupos alquileno, cicloalquileno o arileno opcionalmente sustituidos con grupos alquilo, arilo o sulfonato;
- Z es un grupo funcional capaz de enlazarse de manera covalente con una sustancia biológica;
- R es un grupo metilo o representa el grupo -Y-Z;
- R' es hidrógeno o un grupo -COOR'', en el cual R'' es un grupo alquilo de C_{1} a C_{10} y representa preferentemente el grupo metilo, etilo o terc-butilo, o bien R' es un grupo -CO-NH-Y-Z.
15. Conjugado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el marcador fluorescente está enlazado al ribo- o al desoxirribo-nucleósido o nucleótido por medio de un brazo espaciador que consta de un radical orgánico bivalente, elegido entre los grupos alquileno lineales o ramificados de C_{1}-C_{20}, que contienen opcionalmente uno o más dobles enlaces o triples enlaces y/o que contienen opcionalmente uno o más heteroátomos, tales como oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo o uno o más grupos carbamoilo o carboxamido; los grupos cicloalquileno de C_{5}-C_{8} y los grupos arileno de C_{6}-C_{14}; estando dichos grupos alquileno, cicloalquileno o arileno opcionalmente sustituidos con grupos alquilo, arilo o sulfonato.
16. Conjugado según la reivindicación 15, caracterizado porque el brazo espaciador se elige entre los grupos:
8
y
9
17. Conjugado según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el desoxirribonucleótido es la desoxiuridina, el marcador fluorescente es el criptato de europio Eu trisbipiridina, y el brazo espaciador es un grupo 3-aminoalilo.
18. Procedimiento de preparación de los conjugados según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque se hace reaccionar un ribo- o desoxirribo-nucleósido o nucleótido nativo o químicamente modificado o conjugado a una o más moléculas marcadoras, en el que al menos un átomo de carbono del anillo o un átomo de nitrógeno exocíclico del anillo purínico o pirimidínico, o también un átomo de carbono de la unidad pentafuranósica, es susceptible de estar implicado en un enlace con un marcador fluorescente, con al menos un marcador fluorescente enlazado a dicho o dichos átomos que constan de un criptato de tierras raras.
19. Uso de un conjugado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, como marcador.
20. Uso de un conjugado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 y 6 a 16, como nucleótido constituyente en una reacción de síntesis de ácido nucleico.
21. Uso de un conjugado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y 7 a 16, para detectar y/o para localizar compuestos que contienen al menos una secuencia de ácido nucleico.
22. Uso según la reivindicación 20 en un procedimiento de medida de la actividad enzimática de una enzima implicada en una reacción de síntesis de ácido nucleico, caracterizado porque se mide la fluorescencia emitida directa o indirectamente por dicho conjugado, correlacionándose dicha emisión de fluorescencia con el porcentaje de incorporación de dicho conjugado en el polinucleótido de ácido nucleico sintetizado.
23. Uso según la reivindicación 22, caracterizado porque la actividad enzimática es una actividad de ADN o de ARN polimerasa, transcriptasa inversa, transferasa o ligasa.
24. Uso según la reivindicación 20 en un procedimiento de medida de la actividad enzimática que tiene por sustrato un ácido nucleico.
25. Polinucleótido que comprende un número superior a 1 de conjugados según una de las reivindicaciones 9 a 16.
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