ES2272322T3 - Compuestos de 2-azapurina y su utilizacion. - Google Patents

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Abstract

Un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico que consta de un esqueleto, dicho esqueleto tiene insertados grupos heterocíclicos capaces de apareo con nucleobases naturales, por lo menos uno de dichos grupos heterocíclicos es una de las monobases de origen natural, caracterizado porque por lo menos uno de dichos grupos heterocíclicos es un grupo de la fórmula general I Fórmula I en la que W es N, Z se elige entre el grupo formado por N y C con la condición de que - si Z es N, entonces X con independencia de Y se elige entre el grupo formado por N y CR3 e Y con independencia de X se elige entre el grupo formado por N y CR4, y el enlace entre X e Y es un doble enlace y el enlace entre Y y Z es un enlace simple y - si Z es C, entonces X es NR33 e Y se elige entre el grupo formado por N y CR4 y el enlace entre Z e Y es un doble enlace y el enlace entre X e Y es un enlace simple, en la que R1 es -NR5R6, R3 y R4 con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -halógeno, -OR13, -SR19, -alquilo C1-C10, -alquenilo C2-C10, -alquinilo C2-C10, -NO2, -NR5R6, -ciano y -C(=O)R11, R11 se elige entre el grupo formado por -OH, -alcoxi C1-C6, -ariloxi C6-C22 y NHR12, R5, R6, R12, R13, R19 y R33 con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C1-C10, -alque- nilo C2-C10, -alquinilo C2-C10, -arilo C6-C22, un grupo protector y un grupo informante, r y s con independencia entre sí son números enteros de 1 a 18, D es la posición de unión del grupo al resto del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico y dichos grupos alquilo, alquenilo y alquinilo están sin sustituir o sustituidos por uno o más restos elegidos entre el grupo formado por -halógeno, -SH, -S-alquilo C1-C6, -alcoxi C1-C6, -OH, -NR5R6, -COR11, -NH-CONR5R6, -NH-CSNR5R6 y -[O-(CH2)r]s-NR5R6.

Description

Compuestos de 2-azapurina y su utilización.
La presente invención se refiere a un compuesto que se fija sobre ácido nucleico, que consta de 2-azapurinas, un compuesto útil para la obtención del compuesto anterior, un producto de la unión de este compuesto, que se fija sobre el ácido nucleico, con el ácido nucleico, un método para la determinación de un ácido nucleico empleando dicho compuesto y diversos usos de los compuestos 2-azapurina.
Algunos compuestos 2-azapurina ya son conocidos en la técnica. En "Chemistry of Nucleosides and Nucleotides" (vol. 2, p. 288-297 y p. 319) se presentan algunos ejemplos de nucleósidos de 2-azapurina. Sin embargo, no se describen nucleósidos de 7-desaza-2-azapurina.
En "Biochimica et Biophysica Acta" 520, p. 441-451, 1978, se describe la síntesis enzimática del 2-azaadenosina-5'-difosfato y del 2-azainosina-5'-difosfato y su polimerización en homopolímeros empleando polinucleótido-fosforilasa de E. coli. Este método es complejo y no es capaz de producir secuencias mixtas. Además, se han publicado artículos sobre la capacidad de los homopolímeros de formar complejos de hebra doble y triple con otros homopolímeros. Los compuestos que, como base, solamente contienen la 2-azaadenosina han demostrado ser sensibles a la luz UV y lábiles.
En J. Org. Chem. 60, 6262-6269, 1995, se describen la síntesis y las propiedades biofísicas y biológicas de oligonucleótidos que contienen la 2-aza-2'-desoxiinosina. Hay un artículo dedicado a un nucleósido de 2-azainosina, modificado con un grupo protector especial eliminable fotoquímicamente sobre uno de los átomos de nitrógeno del anillo. Sin embargo, por la tabla 1 de la página 6266, se observa que el I^{Az} no diferencia bien entre nucleobases naturales. Posteriormente se ve además que la estabilidad del par de bases I^{Az}/G es 13º menor que el par de bases regular C/G y 9º menor que el par de bases A/T. El reemplazo de C por I^{Az} no sería, por tanto, adecuado para imitar la estabilidad del par de bases A/T.
En Liebigs Ann. Chem. 647-651, 1990, se describen la 2-azaadenina y un nucleósido de metiltioimidazotriazina así como el correspondiente compuesto metoxi. No se describen fosfatos ni fosforamiditas. Por otro lado, tampoco se describe la manera de obtener oligonucleótidos que contengan la 2-aza-adenosina en posiciones específicas. No se describe su comportamiento de hibridación. Tampoco se describe el 2-aza-2'-desoxiadenosina-trifosfato.
En J. of Org. Chem., vol. 60, nº 20, páginas 6262-6269, 1995, se describen la síntesis y las propiedades biofísicas y biológicas de oligonucleótidos que contienen la 2-aza-2-desoxiinosina.
En "Nucleosides and nucleotides", vol. 14, nº 3-5, páginas 821-824, se describe la obtención de oligonucleótidos que contienen la 2-aza-2'-hipoxantina.
En Tetrahedron, vol. 47, nº 42, páginas 8917-8930, 1991, se describe la obtención de oligonucleótidos que contienen la 2-aza-2'-desoxiinosina.
En "Biochemical Pharmacology", vol. 25, nº 5, páginas 517-521, 1976, se describen nucleósidos de 2-aza-purinas y se investigan las citotoxicidades y actividades como sustratos de enzimas que metabolizan a los nucleósidos de purina, pero no se describen oligonucleótidos que contengan 2-aza-adenosina ni compuestos útiles para la síntesis de la misma ni métodos, en los que puedan utilizarse estos oligonucleótidos.
En J. of Med. Chem., vol. 18, nº 6, páginas 564-567, 1975, se describen nucleósidos de 2-azapurinas.
La síntesis y la evaluación biológica de imidazopiridazinas y triazolopiridazinas se han descrito en Bioorganic & Medicinal Chem., vol. 4, nº 10, páginas 1725-1731, 1996 y en J. of Org. Chem., vol. 25, nº 4, páginas 579-582, 1960.
En Liebigs Ann. Chem., nº 7, páginas 647-651, 1990, se describen 2-aza-2'-desoxiadenosinas, sin embargo no se describen oligonucleótidos que las contengan ni compuestos útiles para su síntesis ni otros métodos, en los que puedan utilizarse tales compuestos.
La presente invención es particularmente útil para las determinaciones de ácidos nucleicos, por ejemplo en análisis, especialmente en el ámbito médico-sanitario. Se ha encontrado que los ácidos nucleicos son analitos útiles para la determinación de la presencia o ausencia de genes o microorganismos en líquidos del cuerpo humano, en alimentos o en el medio ambiente. El análisis del ácido nucleico ha encontrado una amplia utilización después de la introducción de la amplificación del ácido nucleico, por ejemplo mediante la reacción en cadena la polimerasa (Polymerase Chain Reaction, PCR, véase US-A-4,683,202). De este modo se dispone de cantidades suficientes de ácidos nucleicos a partir de cada muestra. Los ácidos nucleicos pueden obtenerse a partir de esta muestra pretratada empleando un abanico de diferentes técnicas, en función de la finalidad concreta que se busque. La mayoría de ensayos requiere el uso de una sonda, que está inmovilizado o es inmovilizable o está marcada por incorporación de uno o más grupos informantes (reporter). Un grupo informante tiene la característica de ser susceptible por sí mismo de ser determinado o puede reaccionar con reactivos que hagan que la sonda sea determinable gracias a dicho grupo informante. Por ejemplo, las sondas que están marcadas con grupos informantes pueden determinarse, al igual que pueden determinarse los híbridos que contienen dicha sonda y un ácido nucleico a determinar. En el caso de sondas inmovilizadas, el híbrido entre la sonda y el ácido nucleico a determinar se determina en la fase sólida, a la que está fijada la sonda. En una forma particular de ensayo se determina no solo un ácido nucleico que tenga una secuencia específica, sino también un gran número de ácidos nucleicos de secuencias diferentes. A tal fin se inmovilizan las sondas en manchas diminutas dispuestas sobre una superficie plana, por ejemplo un vidrio de reloj (EP-A-0 476 014 y TIBTECH, vol. 15, 465-469, 1997).
El principio básico de emplear ordenamientos (arrays) de oligonucleótidos se propuso por primera a finales de la década de los años 1980, cuando se desarrollo el concepto de determinar una secuencia de DNA por hibridación, cuyo resultado es un conjunto amplio de oligonucleótidos (SBH, sequencing by hybridization).
Existen muchas propuestas de incluir grupos heterocíclicos modificados o no naturales en lugar de las nucleobases naturales. Un ejemplo de tales grupos no naturales es el 7-desazadGTP que, cuando se introduce en un ácido nucleico reemplazando al dGTP, reduce la compresión de banda en los geles de secuenciación (EP-B-0 286 028).
Las determinaciones de ácidos nucleicos en general tienen el problema de que las posibilidades de apareo entre bases naturales A y T y C y G tienen estabilidades diferentes. Esto puede atribuirse a la diferente capacidad de las bases por formar un enlace de puente de hidrógeno. Por lo tanto, el par de bases dA-dT tiene dos puentes de hidrógeno, mientras que el par de bases dG-dC tiene 3 puentes de hidrógeno. De aquí resultan diferentes temperaturas de fusión de los híbridos (Tm), en función del contenido de GC. Cuanto mayor es el contenido de GC, tanto mayor es la Tm. Sin embargo, en los análisis habituales de ácidos nucleicos sería deseable igualar la Tm de los ácidos nucleicos de igual longitud, o incluso con independencia de la longitud de los ácidos nucleicos o la región de fijación, con el fin de poder aplicar condiciones de hibridación similares en todos los ensayos. Esto es necesario en particular en los ensayos que utilizan ordenamientos (array), como es el caso de los conjuntos de condiciones de hibridación que tienen que ser idénticas para cada sonda.
Una solución es el uso de temperaturas bajas de hibridación. En estas condiciones, muchos ácidos nucleicos que tienen un grado bajo de complementariedad de secuencia base se fijarán sobre la sonda. Esto se llama fijación inespecífica, que no permite discriminar entre secuencias similares.
Otra propuesta se refiere al uso de reactivos químicos en la mezcla de hibridación, por ejemplo la adición de cloruro de tetrametilamonio (TMAC). Este reactivo reduce la diferencia entre la estabilidad de los pares de bases dG-dC y dA-dT, pero el efecto es insuficiente para los oligonucleótidos cortos. Además, la adición de sales, como el TMAC puede resultar molesta, si complica la optimización del ensayo.
Otra propuesta se refiere al uso de diferentes concentraciones de cada sonda diferentes (inmovilizada) en un mismo ensayo. Se ha constatado que esto es técnicamente complejo, sino no imposible, en una superficie de vidrio de reloj.
Otra opción que se ha aplicado es la sustitución de ribonucleótidos en un oligonucleótido compuesto por desoxirribonucleótidos y viceversa para la adaptación de la estabilidad del DNA, Hoheisel, Nucleic Acids Res. 24, 430-432, 1996.
Todas las propuestas conocidas hasta el momento tienen sus inconvenientes. Por lo tanto sigue habiendo necesidad de proporcionar sondas, cuya Tm no sea tan dependiente de su contenido de GC.
En la figura 1 se presenta que el z^{2}A_{d} es capaz de un apareo de bases con un dG de otra hebra de un ácido nucleico.
En la figura 2 se representan diferentes compuestos de la invención, por ejemplo la 2-aza-2'-desoxiadenosina (2), el trifosfato correspondiente (11), una fosforamidita para la introducción de la 2-aza-2'-desoxiadenosina en oligonucleótidos durante la síntesis química automatizada convencional (10 b) y un H-fosfonato (12).
En la figura 3 se representan compuestos útiles de la presente invención. Se indica la numeración de purina del compuesto 2 y la numeración sistemática del compuesto 3.
En la figura 4 se representa un esquema de síntesis de la 2-aza-2'-desoxi-adenosina.
En la figura 5 se representan compuestos de la invención.
En la figura 6 se presenta una comparación de la fijación del z^{2}A_{d} con dG y de dG con isoG_{d} en una fijación antiparalela.
En la figura 7 se representa que el z^{2}A_{d} puede fijarse también sobre el isoG_{d} en modo paralelo, se puede fijar sobre el dC en modo paralelo cuando está protonado y sobre el isoC_{d} en modo antiparalelo si está protonado.
Es objeto de la presente invención un compuesto que se fija sobre ácido nucleico, que consta de un esqueleto, dicho esqueleto tiene insertados restos heterocíclicos capaces de realizar un apareo con nucleobases naturales, por lo menos uno de dichos restos heterocíclicos es una nucleobase de origen natural, caracterizado porque por lo menos otro de dichos restos heterocíclicos es un resto de la fórmula general I
1
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en la que
W
es N,
Z
se elige entre el grupo formado por N y C con la condición de que
- si
Z es N, entonces
\quad
X con independencia de Y se elige entre el grupo formado por N y CR^{3} e
\quad
Y con independencia de X se elige entre el grupo formado por N y CR^{4},
\quad
y el enlace entre X e Y es un doble enlace y el enlace entre Y y Z es un enlace simple y
- si
Z es C, entonces
\quad
X es NR^{33} e
\quad
Y se elige entre el grupo formado por N y CR^{4} y
\quad
el enlace entre Z e Y es un doble enlace y el enlace entre X e Y es un enlace simple,
R^{1}
es -NR^{5}R^{6},
R^{3} y R^{4} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -halógeno, -OR^{13}, -SR^{19}, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -alquinilo C_{2}-C_{10}, -NO_{2}, -NR^{5}R^{6}, -ciano y -C(=O)R^{11},
R^{11}
se elige entre el grupo formado por -OH, -alcoxi C_{1}-C_{6}, -ariloxi C_{6}-C_{22} y NHR^{12},
R^{5}, R^{6}, R^{12}, R^{13}, R^{19} y R^{33} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -alquinilo C_{2}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, un grupo protector y un grupo informante,
r y s con independencia entre sí son números enteros de 1 a 18,
D
es la posición de unión del grupo al resto del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico y
dichos grupos alquilo, alquenilo y alquinilo están sin sustituir o sustituidos por uno o más restos elegidos entre el grupo formado por -halógeno, -SH, -S-alquilo C_{1}-C_{6}, -alcoxi C_{1}-C_{6}, -OH, -NR^{5}R^{6}, -COR^{11}, -NH-CONR^{5}R^{6}, -NH-CSNR^{5}R^{6} y -[O-(CH_{2})_{r}]_{s}-NR^{5}R^{6}.
A título de ejemplo se da a continuación una explicación de la propiedad ventajosa de los compuestos de la invención mostrándolos en el ejemplo de la 2-aza-2'-desoxiadenosina (compuesto 2, z^{2}A_{d}) que forma específicamente pares de bases estables con 2'-desoxiguanosina (dG), pero pares de bases mucho menos estables con la 2'-desoxitimidina (dT), la 2'-desoxicitidina (dC) y 2'-desoxiadenosina (dA). El nuevo par de bases (z^{2}A_{d}-dG) tiene una estabilidad similar a la del par de bases estándar dA-dT.
Con el fin de nivelar la Tm, en un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico uno o más C de una hebra complementaria de G en el ácido nucleico a determinar podría reemplazarse por un z^{2}A_{d}. Entonces, el oligonucleótido se fijaría específicamente sobre la secuencia diana que contiene la dG opuesta a z^{2}A_{d} pero con la estabilidad de un par de bases dA-dT y no de un dG-dC. Este principio general no se limita obviamente al z^{2}A_{d}, porque las bases que presentan las mismas características en el anillo de 6 eslabones se espera que tengan las mismas propiedades, en base a la explicación anterior, debido a que contienen una estructura de 2-azapurina. En particular, cuanto más alejada esté la parte del grupo heterocíclico de la parte que participa en el apareo de bases, tanto más tolerante será el oligómero con las modificaciones de la estructura química, por ejemplo la inserción de grupos en esta parte de los anillos heterocíclicos. En lo que sigue, cuando se haga una referencia a la base modificada (de la invención), se hace referencia a un grupo heterocíclico de la fórmula general I.
La línea discontinua de la fórmula I indica que hay diversas posibilidades, en función de las definiciones de X, Y y Z, de localizar un doble enlace. Para los expertos en la materia es obvia que la elección de una definición específica de Z requerirá que el doble enlace se sitúe entre Z e Y o bien entre X e Y. Es evidente además que no puede existir un doble enlace simultáneamente entre X e Y y entre Y y X.
Halógeno significa un grupo flúor, cloro, bromo o yodo. Los grupos halógeno más preferidos son -Cl y -Br.
Los restos alquilo se elige con preferencia entre grupos alquilo que contienen de 1 a 10 átomos de carbono, dispuestos en forma lineal, ramificada o cíclica. La longitud actual del grupo alquilo dependerá de la situación estérica en la posición específica que ocupa el grupo alquilo. Si hay impedimentos estéricos, el grupo alquilo será en general más pequeño, siendo más preferidos el grupo metilo y etilo. Todos los grupos alquilo, alquenilo y alquinilo puede estar sin sustituir o sustituidos. Sustitución con heteroátomos, que se ha descrito en páginas anteriores, proporcionará un aumento de solubilidad en soluciones acuosas.
Los grupos alquenilo se eligen con preferencia entre grupos alquenilo que contienen de 2 a 10 átomos de carbono. En cuanto a las selecciones se aplican consideraciones similares a las que rigen para los grupos alquilo. Pueden ser también lineales, ramificados o cíclicos. El grupo alquenilo más preferido es el grupo etileno.
Los grupos alquinilo tienen con preferencia de 2 a 10 átomos de carbono. Una vez más, estos átomos de carbono pueden disponerse de manera lineal, ramificada o cíclica. Además puede haber más de un triple enlace dentro de un grupo alquinilo. El grupo alquinilo más preferido es el grupo 3-propargilo.
Los grupos alcoxi contienen con preferencia de 1 a 6 átomos de carbono y se unen al resto de la estructura mediante el átomo de oxígeno. Para el grupo alquilo contenido en los grupos alcoxi se aplican las mismas consideraciones que rigen para los grupos alquilo. El grupo alcoxi más preferido es el grupo metoxi.
Los grupos ariloxi contienen con preferencia de 6 a 20 átomos de carbono. Estos átomos de carbono pueden estar contenidos en uno o más anillos y también en las cadenas laterales (por ejemplo, cadenas alquilo) unidas a la estructura aromática. Los grupos ariloxi preferidos son el grupo fenoxi y el grupo benzoxi.
Los grupos protectores de O preferidos de R^{14} son los grupos aroílo, los grupos acilo y los grupos sililo. Entre ellos, el más preferido es el grupo benzoílo.
Los grupos sililo preferidos son los grupos trialquilsililo, por ejemplo el trietilsililo.
Cualquier átomo de las definiciones de las fórmulas presentadas aquí no se limita a un isótopo específico. Por ello, un átomo de fósforo (P) puede significa el P^{31} normal o el P^{32} radiactivo o una mezcla de ambos. Lo mismo se aplica al hidrógeno (H/D/T), al carbono (C), al cloro, bromo, yodo (Cl, Br, I) y al nitrógeno (N).
El grupo -NR^{5}R^{6} preferido de la definición de R^{3} y R^{4} es el grupo -NH_{2}. En este caso es evidente que, durante la síntesis química de los compuestos de la fórmula I que contienen tal grupo, uno de los átomos de hidrógeno del grupo amino tendrá que protegerse mediante un grupo protector idóneo del grupo amino. Tales grupos protectores ya son conocidos de los expertos en la materia.
Lo mismo se aplica a las definiciones de R^{1}.
Durante las síntesis químicas, los grupos -OH, -SH y -NH_{2} (incluidos aquellos grupos que forman parte de un grupo informante) deberían protegerse con grupos protectores adecuados. Además, durante la síntesis química, el compuesto se fijará por conveniencia sobre una fase sólida. En estos casos, las definiciones de los sustituyentes que se han dado antes deberán seleccionarse en consonancia.
Un grupo protector es un grupo químico que se une a un grupo funcional (por ejemplo al oxígeno del grupo hidroxilo, reemplazando al hidrógeno) para proteger el grupo funcional de reacciones no deseadas. Un grupo protector se define además por el hecho de que puede eliminarse posteriormente sin destruir la actividad biológica de la molécula formada, en este caso la unión del compuesto que se fija sobre un ácido nucleico y dicho ácido nucleico. Los expertos en la materia ya conocen los grupos protectores idóneos. Los grupos protectores especialmente preferidos por ejemplo para los grupos hidroxilo del extremo 5' de un nucleótido u oligonucleótido se eligen entre grupos tritilo, por ejemplo el dimetoxitritilo.
Los grupos protectores preferidos de grupos amino exocíclicos de la fórmula I son los grupos acilo, los más preferidos son el grupo benzoílo (Bz), fenoxiacetilo, acetilo o formilo y el grupo N,N-dialquilformamidina, con preferencia el grupo dimetil-, diisobutil- y di-n-butilformamidina.
El compuesto que se fija sobre el ácido nucleico según la invención tiene con preferencia una longitud inferior a 100 subunidades, con mayor preferencia de 10 a 30 subunidades. Para que se activo como compuesto que se fija sobre un ácido nucleico, los sustituyentes deberían elegirse de modo que los enlaces de hidrógeno con los grupos heterocíclicos del ácido nucleico a fijar estén activados, con preferencia por un apareo de bases de tipo Watson Crick y/o del modo indicado en la figura 1. Los compuestos, en los que los sustituyentes no permiten esta unión preferida de hidrógeno, pueden ser útiles como compuestos intermedios para la obtención de compuestos que se fijan sobre ácidos nucleicos. Los compuestos preferidos que se fijan sobre ácidos nucleicos de la invención son aquellos que se sintetizan químicamente.
Si el compuesto que se fija sobre el ácido nucleico tiene que utilizarse como sonda para la determinación de un ácido nucleico o se pretende cualquier otra identificación de compuestos o de ácidos nucleicos, algunos de los sustituyentes deberán elegirse de modo que contengan un grupo informante. Aunque pueden insertarse muchos grupos informantes, si se considera útil, para marcar suficientemente el compuesto de ácido nucleico, es preferible fijar solamente un número limitado de grupos informantes sobre una misma subunidad, de modo que el reconocimiento de los ácidos nucleicos, las afinidades con los ácidos nucleicos y la solubilidad no resulten afectadas hasta el punto que la sonda deje de ser útil para los ensayos de hibridación. En un caso muy preferido se insertarán solamente de 1 a 4 grupos informantes, con mayor preferencia 1 ó 2 y con preferencia especial solamente un grupo informante a cada compuesto que se fija sobre un ácido nucleico. Hay formatos para la determinación del ácido nucleico que requieren que sobre la sonda se inserte más de un grupo informante. Un ejemplo de dichos formatos se describe en el documento WO 92/02638. En este caso, uno de los grupos informantes será un emisor de fluorescencia, mientras que el otro será un absorbente de fluorescencia.
En general, los grupos informantes son grupos que convierte al compuesto que se fija sobre el ácido nucleico y a cualquier ácido nucleico que haya sufrido tal fijación en distinguible entre el resto del líquido, es decir, la muestra (los compuestos que se fijas sobre un ácido nucleico y llevan insertado un grupo informante pueden denominarse también compuestos marcados que se fijan sobre un ácido nucleico, sondas marcadas o simplemente sondas). Esta distinción puede efectuarse ya sea seleccionando el grupo informante entre un conjunto de grupos detectables directa o indirectamente, ya sea entre un conjunto de grupos inmovilizados o inmovilizables. Los grupos detectables directamente son por ejemplo los compuestos fluorescentes, por ejemplo la fluoresceína y sus derivados, por ejemplo la hexaclorofluoresceína y hexafluorfluoresceína, rodaminas, psoralenos cuadrados, porfirinas, partículas fluorescentes, compuestos bioluminiscentes, por ejemplo los ésteres de acridinio y el luminol, o los colorantes de cianina, por ejemplo el Cy-5. Los ejemplos de este tipo de compuestos se describen en el documento EP 0 680 969. Son también grupos detectables útiles los marcadores de tipo espín, por ejemplo el TEMPO, los grupos detectables electroquímicamente, ferrocenos, viologenos, quelatos de metales pesados y marcadores electroquimioluminiscentes, por ejemplo los complejos de rutenio-bispiridilo y las naftoquinonas, colorantes absorbentes, por ejemplo el dabcilo, y complejos activos de nucleasa, por ejemplo de Fe y Cu. Los grupos detectables indirectamente son grupos que pueden reconocerse por otro resto o estructura que está marcada directa o indirectamente. Son ejemplos de estos grupos detectables indirectamente entre otros los haptenos, por ejemplo la digoxigenina o la biotina. La digoxigenina puede reconocerse por ejemplo mediante anticuerpos contra la digoxigenina. Estos anticuerpos pueden marcarse directamente o bien pueden reconocerse mediante anticuerpos marcados directamente contra los anticuerpos (antidigoxigenina). Los formatos basados en el reconocimiento de la digoxigenina se describen en EP-B-0 324 474. La biotina puede reconocerse con avidina y compuestos similares, por ejemplo la estreptavidina y otros compuestos que se fijan sobre la biotina. Una vez más, estos compuestos pueden marcarse directa o indirectamente.
El grupo informante puede ser también una secuencia de nucleótido que no interfiera con otras secuencias de nucleótido existentes en la muestra. Además, la secuencia puede reconocerse con un nucleótido que contenga una secuencia complementaria. Esta secuencia de nucleótido puede marcarse directa o indirectamente o puede ser inmovilizable o estar inmovilizada.
Un grupo informante puede ser además una fase sólida. La inserción del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico en la fase sólida puede ser de tipo directo o indirecto, tal como se ha descrito antes con ocasión del grupo detectable.
El marcado directo puede efectuarse con una unión covalente de un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico y un grupo reactivo existente en la fase sólida, es decir, con preferencia mediante un engarce. El marcado indirecto puede realizarse de modo similar al indicado antes para los grupos detectables. La unión indirecta es con preferencia no covalente por interacciones bioespecíficas, por ejemplo las elegidas entre el grupo de hapteno-anticuerpo, vitamina-receptor y ácido nucleico con su ácido nucleico complementario. De nuevo, los expertos ya conocen estas interacciones y su utilización en los ensayos de ácido nucleico.
Las fases sólidas que son útiles para la inmovilización de la sonda según la invención se eligen con preferencia entre el grupo formado por el poliestireno, polietileno, polipropileno, vidrio y TiO_{2}. Los formatos de dichas fases sólidas pueden elegirse con arreglo a las necesidades de la instrumentación y del formato del ensayo. Por ejemplo, una fase sólida puede adoptar la forma de una bola o de un vaso.
El término grupo informante y las formas de ejecución específicas incluyen con preferencia un engarce (linker), que se emplea para unir el resto que se pretende utilizar (la fase sólida actual o el resto fluoróforo) con la posición de unión del grupo informante. El engarce proporcionará flexibilidad de modo que el compuesto que se fija sobre el ácido nucleico pueda fijarse sobre la secuencia del ácido nucleico a determinar sin mayor impedimento por parte de la fase sólida. Los engarces, en especial los que no son hidrófobos, por ejemplo los basados en unidades óxido de etileno consecutivas, se describen por ejemplo en el documento DE 3943522 y ya son conocidos de los expertos en la
materia.
De la explicación anterior se desprende que la invención continuará siendo eficaz incluso cuando el esqueleto de la sonda no sea un oligonucleótido en sentido estricto. En los últimos años se han descritos compuestos que se fijan sobre ácidos nucleicos que tienen propiedades similares a las de los oligonucleótidos, pero difieren en la estructura. Se considera que el esqueleto o estructura forman parte en general del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico que lleva las bases, por lo general en forma lineal, unidas a subunidades idénticas o no idénticas. El esqueleto más frecuente es el esqueleto de azúcar-fosfato de los ácidos nucleicos de origen natural (que contienen subunidades ribonucleósido (RNA), subunidades desoxiribonucleósido (DNA) o subunidades de ácido nucleico peptídico (PNA)). Por lo tanto, en una forma preferida de ejecución, el esqueleto contiene restos azúcar y fosfato. En otra forma preferida de ejecución, la configuración del azúcar se elige entre el grupo formado por las configuraciones \alpha-D, \beta-D, \alpha-L y \beta-L, el compuesto más preferido contiene por lo menos un resto 2'-desoxi-\beta-D-eritro-pentofuranosilo y un resto
\beta-D-ribofuranosilo.
D es con preferencia el glucósido C-1 de un resto azúcar del compuesto según la invención. Los compuestos preferidos de la fórmula VI son aquellos, en los que R^{1} es NH_{2}, W es N, Z es N, Y es C, X es N y R^{14} es H.
Otros compuestos preferidos que se fijan sobre ácidos nucleicos contienen por lo menos un grupo de la fórmula I, en la que R^{1} es el grupo -NR^{5}R^{6}, que son la 2-aza-adenosina o derivados de la misma. Como derivados de la 2-aza-adenina se consideran aquí los compuestos que proporcionan un enlace de hidrógeno a través de los mismos átomos que la 2-aza-adenina con la G y dG en un ácido nucleico sobre el que se ha fijado el compuesto de la invención. El grupo más preferido de la fórmula I es la 2-aza-adenina, insertada al esqueleto mediante el átomo N^{9}. Estos grupos por un lado discriminan claramente entre las nucleobases naturales y por otro lado proporcionan una estabilidad muy similar a la del par de bases A-T.
El compuesto que se fija sobre el ácido nucleico deberá construirse de modo que contenga una secuencia de nucleobase que sea sustancialmente complementaria del ácido nucleico a determinar o del ácido nucleico sobre el que se pretende establecer una fijación mediante el apareo de bases. Dado que estos ácidos nucleicos contendrán habitualmente por lo menos una vez alguna de las nucleobases de origen natural Ade, Cyt, Gua y Thy o Ura, el compuesto según la invención que se fija sobre el ácido nucleico contendrá también una cualquiera de estas cuatro bases. Sin embargo, según la invención por lo menos uno de los grupos heterocíclicos en una posición del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico situada enfrente de la G en el ácido nucleico a determinar una vez se ha reemplazado por la base heterocíclica de la fórmula I. Si existe más de una G en la secuencia, sobre la que se pretende hibridar el compuesto que se fija sobre el ácido nucleico, entonces se eligen con preferencia una cantidad de C del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico igual a la cantidad de grupos heterocíclicos de la fórmula I que sean necesarios para obtener la Tm que se busca.
Sin embargo, los compuestos de la invención que se fijan sobre el ácido nucleico despliegan la misma selectividad de apareo de bases incluso frente a otros grupos heterocíclicos de la posición situada enfrente de la posición del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico en el que se halla situado el grupo de la fórmula I, en especial con respecto a los derivados de G, por ejemplo c^{7}G_{d}, z^{8}c^{7}G_{d} y z^{8}G_{d}. En estas denominaciones, c^{7} significa que en la posición 7 habrá un átomo de carbono y z^{8} significa como es lógico que en la posición 8 habrá un átomo de nitrógeno. Además, los derivados de G, que sean reconocidos según la invención, son nucleobases G que están marcadas por la inserción de grupos detectables e isoG_{d}.
El ácido nucleico puede contener además un grupo heterocíclico de la fórmula I propiamente dicho. La base correspondiente del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico se elegirá con preferencia de modo que, una vez realizado el apareo de bases con este grupo, sea por ejemplo la dG. El ácido nucleico puede contener bases naturales y/o no naturales, por ejemplo la 7-desaza-dGTP. Por lo tanto, el término ácido nucleico se construirá en la presente invención de forma muy amplia. Son preferidos los ácidos nucleicos que tienen secuencias mixtas de bases.
El compuesto que se fija sobre el ácido nucleico según la invención se fijará sobre ácidos nucleicos con preferencia en modo antiparalelo. Sin embargo, eligiendo cuidadosamente las nucleobases de un ácido nucleico y/o del compuesto de fijación sobre el ácido nucleico, se puede forzar la unión para que tenga lugar de modo paralelo. La hibridación paralela de ácidos nucleicos que contienen la iso-C y la iso-G se describen por ejemplo en EP 0 624 161.
Los compuestos preferidos que se fijan sobre ácidos nucleicos son aquellos, cuyo esqueleto consta de uno o más restos de la fórmula general II
2
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en la que
A
se elige entre el grupo formado por O, S y N-alquilo C_{1}-C_{10},
L
se elige entre el grupo formado por oxi, sulfanodiilo y -NR^{22}-,
T
se elige entre el grupo formado por oxo, tioxo y selenoxo,
U
se elige entre el grupo formado por -OH, -O-grupo informante, -SH, -S-grupo informante, -SeH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alquilo C_{1}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, -(aril C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, -NR^{23}R^{24} y -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O-(alquilo C_{1}-C_{10})-R^{25}, o en la que -NR^{23}R^{24} junto con N puede formar un anillo heterocíclico de 5 ó 6 eslabones,
V
se elige entre el grupo formado por oxi, sulfanodiilo o -NR^{22}-,
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido, -O-alilo, -O-alquinilo y -NH_{2},
R^{22}
con independencia de su aparición se elige entre el grupo formado por -H y -alquilo C_{1}-C_{10},
R^{23} y R^{24} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -alquilo C_{1}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{20}, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, -alquilo C_{1}-C_{6}-[NH(CH_{2})_{c}]_{d}-NR^{26}R^{27} y un grupo informante,
R^{25}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -halógeno, -amino, -alquilamino C_{1}-C_{18}, -COOH, -CONH_{2} y -COO-alquilo C_{1}-C_{4} y un grupo informante,
R^{26} y R^{27} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{6} y -(alcoxi C_{1}-C_{4})-alquilo C_{1}-C_{6} y un grupo informante,
c
es un número entero de 2 a 6,
d
es un número entero de 0 a 6 y
B
un resto de la fórmula I,
en la que cualquier alquilo, alquenilo y alquinilo puede estar sustituido o sin sustituir,
y cualquier sal de los mismos.
Los significados preferidos de grupos ya definidos en para la fórmula I se aplican a la fórmula II y a las fórmulas siguientes, a menos que se indique lo contrario.
Un objeto preferido de la invención es, pues, un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico ya descrito en páginas anteriores, cuyo esqueleto consta de uno o más restos de la fórmula general III
3
en la que
A
se elige entre el grupo formado por O, S y N-alquilo C_{1-}C_{6},
M
se elige entre el grupo formado por oxi, sulfanodiilo, -NR^{22}-, -alquilo C_{1}-C_{10}- u -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -S-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -NR^{22}-(alquilo C_{1}-C_{6})-O-,
R^{22}
se elige entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, un grupo protector y un grupo informante,
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -alquiniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido, -SH, -alquilmercapto C_{1}-C_{10} y -NH_{2},
R^{15}
se elige entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{6}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -alquinilo C_{2}-C_{10}, -(alquilo C_{2}-C_{10})-carbonilo, -(alquenilo C_{3}-C_{19})-carbonilo, -(alquinilo C_{3}-C_{19})-carbonilo, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, una fase sólida y un grupo de la fórmula IV
100
en la que
T
se elige entre el grupo formado por oxo, tioxo y selenoxo y
U
se elige entre el grupo formado por -OH, -O-grupo informante, -SH, -SeH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alquilo C_{1}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, -NR^{23}R^{24} y -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O-(alquilo C_{1}-C_{10})-R^{25} o bien en el que NR^{23}R^{24} junto con N pueden formar un anillo heterocíclico de 5 ó 6 eslabones,
R^{23} y R^{24} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -alquilo C_{1}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{20}, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, -(alquilo C_{1}-C_{6})-[NH(CH_{2})_{c}]_{d}-NR^{26}R^{27},
R^{25}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -halógeno, -amino, -alquilamino C_{1}-C_{18}, -COOH, -CONH_{2} y -COO-alquilo C_{1}-C_{4},
R^{26} y R^{27} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{6} y -(alcoxi C_{1}-C_{4})-alquilo C_{1}-C_{6},
R^{29}
se elige entre el grupo formado por -OR^{30} y -SR^{30},
R^{30}
se elige entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, un grupo protector, una fase sólida y un grupo informante
B
es el enlace con el resto de la fórmula I,
y las sales de los mismos.
\newpage
En cuanto a las definiciones y preferencias se aplican los significados concretos mencionados para los sustituyentes con ocasión de las fórmulas I y II, a menos que se indique concretamente algo distinto para la fórmula III.
En los compuestos de la fórmula II, R^{14} es con preferencia hidrógeno. La definición preferida de L es oxi. La definición preferida de U es -OH y -O-grupo informante. La definición preferida de V es oxi. La definición preferida de c es un número entero de 2 a 4 y de d un número entero de 0 a 2.
Los compuestos de la fórmula II son especialmente indicados para contener el resto heterocíclico de la invención como parte integrada (preferiblemente no en uno de los extremos) del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico.
El grupo NR^{23}R^{24} se elige con preferencia entre el conjunto formado por grupos dialquilamino. En el caso de que juntos formen un anillo heterocíclico de 5 ó 6 eslabones, se da preferencia al significado de pirrolidinilo o piperidinilo.
El grupo arilo preferido es el resto fenilo o naftilo, sin sustituir o sustituidos por uno o más de los siguientes: amino, -aminoalquilo, -O-alquilo C_{1}-C_{10}, -S-alquilo C_{1}-C_{10}, -alquilo C_{1}-C_{10}, sulfonilo, sulfenilo, sulfinilo, nitro y nitroso. El grupo arilo más preferido es el grupo fenilo. El grupo arilalquilo preferido es el grupo bencilo. El grupo alquilamino preferido es el grupo etilamino. El grupo -COO-alquilo C_{1}-C_{4} preferido contiene uno o dos átomos de carbono en el resto alquilo (ésteres de metilo o de etilo).
Los compuestos que se fijan sobre ácido nucleico, en los que el grupo de la fórmula I está insertado para unir, por ejemplo el nucleótido, al extremo 3' del compuesto, son útiles como compuestos de partida para obtener compuestos de mayor longitud y/o sondas de extremo marcado. Este grupo de compuestos es especialmente preferido, porque la posición terminal de las sondas en general es la más tolerante en lo que respecta a la inserción de restos químicos.
Un objeto preferido de la invención es un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico, ya definido antes, que contiene un resto estructural de la fórmula V
4
en la que
A
se elige entre el grupo formado por O, S y N-alquilo C_{1}-C_{6},
M'
se elige entre el grupo formado por oxi, sulfanodiilo, -NR^{22}-, -alquilo C_{1}-C_{10} u -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -S-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -NR^{22}-(alquilo C_{1}-C_{6})-O-,
R^{22}
se elige entre el grupo formado por -H, un grupo protector, un grupo informante y -alquilo C_{1}-C_{10},
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -alquiniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido, -SH, -S-alquilmercapto C_{1}-C_{6} y -NH_{2},
R^{16}
se elige entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{8}, -alquenilo C_{2}-C_{18}, -alquinilo C_{2}-C_{18}, -(alquilo C_{2}-C_{18})-carbonilo, -(alquenilo C_{3}-C_{19})-carbonilo, -(alquinilo C_{3}-C_{19})-carbonilo, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{8}, un grupo protector y un compuesto de la fórmula IV
101
en la que
T
se elige entre el grupo formado por oxo, tioxo y selenoxo,
U
se elige entre el grupo formado por -OH, -SH, -SeH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alquilo C_{1}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, -NR^{23}R^{24} y -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O-(alquilo C_{1}-C_{10})-R^{25}, en el que NR^{23}R^{24} junto con N pueden formar un anillo heterocíclico de 5 ó 6 eslabones,
R^{23} y R^{24} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -alquilo C_{1}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{20}, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, -(alquilo C_{1}-C_{6})-[NH(CH_{2})_{c}]_{d}-NR^{26}R^{27},
R^{25}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -halógeno, -amino, -alquilamino C_{1}-C_{18}, -COOH, -CONH_{2} y -COO-alquilo C_{1}-C_{4},
R^{26} y R^{27} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{6} y -(alcoxi C_{1}-C_{4})-alquilo C_{1}-C_{6},
R^{29}
se elige entre el grupo formado por -OR^{30} y -SR^{30},
R^{30}
se elige entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, un grupo protector, una fase sólida y un grupo informante, y
B
es el enlace con el resto de la fórmula I,
en los que cualquier alquilo, alquenilo y alquinilo puede estar sustituido o sin sustituir
y las sales de los mismos.
Estos compuestos son compuestos que pueden utilizarse como sondas marcadas en su extremo 5'. En lo que respecta a las definiciones de los sustituyentes, se aplican las definiciones establecidas anteriormente, a menos que se indique lo contrario.
Un compuesto muy preferido es el compuesto de la fórmula V, en la que M es O, R^{16} es H y R^{14} se elige entre el grupo formado por hidrógeno y hidroxilo.
El esqueleto o armazón del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico tiene la función de llevar los heterociclos para el apareo de bases, de modo que el compuesto pueda fijarse sobre un ácido nucleico que tenga una secuencia complementaria. El grado de complementariedad de las bases de origen natural se situará con preferencia en el intervalo comprendido entre el 70% y el 100% en un tramo de bases en una fijación que afecta a una región, porcentaje referido al tramo de igual longitud de la región del ácido nucleico a unir. Las deleciones e inserciones de subunidades de cada secuencia se contará, por tanto, en este cálculo como brechas hasta la siguiente base que encaje y por ello reducen la complementariedad en una cantidad igual al número de bases contenidas en dicha brecha.
El esqueleto preferido contiene restos azúcar-fosfato. Entre ellos son preferidos además los esqueletos que contienen desoxi-azúcar.
Cada resto del esqueleto que lleve un resto capaz de apareo de bases con un ácido nucleico de secuencia complementaria, incluidos los restos de la invención, se llama una subunidad. Se conocen compuestos que tienen esqueletos mixtos, con diferentes tipos de subunidades. Recientemente se ha descrito un nuevo tipo de compuestos no naturales, que se fijan sobre ácidos nucleicos. Se llaman ácidos nucleicos peptídicos (Peptide Nucleic Acids, PNA), porque contienen por lo menos un enlace peptídico entre las subunidades (WO 92/20702). El compuesto que se fija sobre el ácido nucleico de la presente invención puede tener una longitud cualquiera. Sin embargo, debido a las conveniencias de la síntesis química, son preferidos los compuestos de una longitud inferior a 100 subunidades, más preferidos de 10 a 30 subunidades, por ejemplo los nucleósidos.
El compuesto que se fija sobre el ácido nucleico de la presente invención de modo similar a los métodos ya conocidos.
En una primera opción, que es particularmente indicada para compuestos cortos, se obtienen los compuestos por síntesis química (oligomerización multietapa) empleando derivados químicamente activados de las subunidades (monómeros), de los cuales por lo menos uno contiene la base modificada de la invención. Es preferible proteger los grupos reactivos de los monómeros, que no intervienen en el actual paso de reacción de oligomerización, empleando un grupo protector apropiado. Dichos grupos protectores son bien conocidos en la técnica y no hay ningún otro cambio importante en la estrategia de protección y de síntesis, si se emplean los grupos de la invención.
Una subunidad activada es una subunidad que contiene un sustituyente especialmente idóneo para la reacción química con un sustituyente predeterminado de otra subunidad, de la superficie de una fase sólida o de un oligómero constituido por subunidades. Las subunidades especialmente indicadas se eligen con preferencia entre el grupo formado por las fosforamiditas, los fosfonatos (por ejemplo los metilfosfonatos), fosfotriésteres, fosfotioatos, fosfoditioatos, boranofosfatos (véase Chem. Commun. 1517-1518, 1999), fosfatos de metilo, fenilfosfonatos y fosfatos de
etilo.
Los sustituyentes predeterminados se eligen con preferencia entre el grupo formado por -NH_{2}, -SH y -OH.
Otro objeto de la invención es, pues, un método para la síntesis química de un compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 13 empleando subunidades activadas, dichas subunidades activadas contienen por lo menos un grupo de la fórmula I. Existen varias estrategias de síntesis químicas, por ejemplo el método del fosfotriéster de Narang y col., Meth. Enzymol. 68, 90-99, 1979; el método del fosfodiéster de Brown y col., Meth. Enzymol. 68, 109-151, 1979; el método de la dietilfosforamidita de Beaucage y col., Tetrahedron Lett. 22, 1859-1862, 1981; y el método del soporte sólido descrito en la patente US 4,458,066 y en Methods in Molecular Biology, coord. S. Agrawal, vol. 20. Humana Press, Totowa, NJ, 1993. El método más preferido de síntesis química recurre a la estrategia de la fosforamidita. Un método especialmente preferido emplea una subunidad activada de uno o más compuestos de la fórmula general VII. Este método tiene la ventaja de ser muy conveniente y es posible obtener con facilidad los reactivos necesarios, por ejemplo una fosforamidita que contenga un grupo de la fórmula I.
Otro objeto de la invención son, pues, los compuestos de la fórmula general VII
5
en la que
A
se elige del grupo formado por O, S y N-alquilo C_{1}-C_{6},
M y M' con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por oxi, sulfanodiilo, -NR^{22}-, -alquilo C_{1}-C_{10} u -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -S-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -NR^{22}-(alquilo C_{1}-C_{6})-O-,
R^{22}
se elige entre el grupo formado por -H y -alquilo C_{1}-C_{10},
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OR^{31}, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -alquiniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido-NHR^{31}, SR^{31} y -NH_{2},
R^{31}
es un grupo protector o un grupo informante,
R^{32} y R^{17} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10} y -arilo C_{6}-C_{22},
R^{18}
se elige entre el grupo formado por -alquilo C_{1}-C_{6} sustituido o sin sustituir, -alcoxi C_{1}-C_{6} sin sustituir o -alcoxi C_{1}-C_{6} sustituido una o más veces por un resto elegido entre el grupo formado por -halógeno, -O-nitroariloxi y -ciano y
B
es un grupo de la fórmula I.
En una forma preferida de ejecución, el grupo de la fórmula I en la fórmula VII contiene por lo menos un grupo informante. Con preferencia especial, el grupo de la fórmula I contiene exactamente un grupo informante.
Con preferencia especial, en tales compuestos, en -NR^{5}R^{6} por lo menos uno de R^{5} y R^{6} es un grupo protector.
\global\parskip0.980000\baselineskip
Otro objeto de la invención son los compuestos de la fórmula general IX
6
en la que
A
se elige entre el grupo formado por O, S y N-alquilo C_{1}-C_{6},
M y M' con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por oxi, sulfanodiilo, -NR^{22}-, -alquilo C_{1}-C_{10} u -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -S-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -NR^{22}-(alquilo C_{1}-C_{6})-O-,
R^{22}
se elige entre el grupo formado por -H y -alquilo C_{1}-C_{10},
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OR^{31}, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -alquiniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido-NHR^{31}, SR^{31} y -NH_{2},
R^{31}
es un grupo protector o un grupo informante,
R^{32} y R^{17} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10} y -arilo C_{6}-C_{22},
R^{18}
se elige entre el grupo formado por -alquilo C_{1}-C_{6} sustituido o sin sustituir, -alcoxi C_{1}-C_{6} sin sustituir o -alcoxi C_{1}-C_{6} sustituido una o más veces por un resto elegido entre el grupo formado por -halógeno, -nitroariloxi y -ciano y
B
es un grupo de la fórmula I
7
en la que
W
es N,
Z
se elige entre el grupo formado por N y C con la condición de que
- si
Z es N, entonces
\quad
X con independencia de Y se elige entre el grupo formado por N y CR^{3} e
\quad
Y con independencia de X se elige entre el grupo formado por N y CR^{4},
\quad
y el enlace entre X e Y es un doble enlace y el enlace entre Y y Z es un enlace simple y
\global\parskip0.990000\baselineskip
- si
Z es C, entonces
\quad
X es NR^{33} e
\quad
Y se elige entre el grupo formado por N y CR^{4} y
\quad
el enlace entre Z e Y es un doble enlace y el enlace entre X e Y es un enlace simple,
R^{1}
es -NR^{5}R^{6},
R^{3} y R^{4} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -halógeno, -OR^{13}, -SR^{19}, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -alquinilo C_{2}-C_{10}, -NO_{2}, -NR^{5}R^{6}, -ciano y -C(=O)R^{11},
R^{11}
se elige entre el grupo formado por -OH, -alcoxi C_{1}-C_{6}, -ariloxi C_{6}-C_{22} y NHR^{12},
R^{5}, R^{6}, R^{12}, R^{13}, R^{19} y R^{33} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -alquinilo C_{2}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, un grupo protector y un grupo informante,
r y s con independencia entre sí son números enteros de 1 a 18,
D
es la posición de unión del grupo al resto del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico y
dichos grupos alquilo, alquenilo y alquinilo están sin sustituir o sustituidos por uno o más restos elegidos entre el grupo formado por -halógeno, -SH, -S-alquilo C_{1}-C_{6}, -alcoxi C_{1}-C_{6}, -OH, -NR^{5}R^{6}, -COR^{11}, -NH-CONR^{5}R^{6}, -NH-CSNR^{5}R^{6} y -[O-(CH_{2})_{r}]_{s}-NR^{5}R^{6},
con la condición de que por lo menos uno de R^{5} y R^{6} en -NR^{5}R^{6} sea un grupo protector.
Estos compuestos pueden utilizarse al igual que los de la fórmula VII para la síntesis química.
Otro objeto de la invención son los compuestos de la fórmula general X,
8
en la que
M y M' con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por oxi, sulfanodiilo, -NR^{22}-, -alquilo C_{1}-C_{10} u -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -S-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -NR^{22}-(alquilo C_{1}-C_{6})-O-,
R^{22}
se elige entre el grupo formado por -H y -alquilo C_{1}-C_{10},
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OR^{31}, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -alquiniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido-NHR^{31}, SR^{31} y -NH_{2},
R^{31}
es un grupo protector o un grupo informante,
B
es un grupo de la fórmula I
9
en la que
W
es N,
Z
se elige entre el grupo formado por N y C con la condición de que
- si
Z es N, entonces
\quad
X con independencia de Y se elige entre el grupo formado por N y CR^{3} e
\quad
Y con independencia de X se elige entre el grupo formado por N y CR^{4},
\quad
y el enlace entre X e Y es un doble enlace y el enlace entre Y y Z es un enlace simple y
- si
Z es C, entonces
\quad
X es NR^{33} e
\quad
Y se elige entre el grupo formado por N y CR^{4} y
\quad
el enlace entre Z e Y es un doble enlace y el enlace entre X e Y es un enlace simple,
R^{1}
es -NR^{5}R^{6},
R^{3} y R^{4} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -halógeno, -OR^{13}, -SR^{19}, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -alquinilo C_{2}-C_{10}, -NO_{2}, -NR^{5}R^{6}, -ciano y -C(=O)R^{11},
R^{11}
se elige entre el grupo formado por -OH, -alcoxi C_{1}-C_{6}, -ariloxi C_{6}-C_{22} y NHR^{12},
R^{5}, R^{6}, R^{12}, R^{13}, R^{19} y R^{33} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -alquinilo C_{2}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, un grupo protector y un grupo informante,
r y s con independencia entre sí son números enteros de 1 a 18,
D
es la posición de unión del grupo al resto del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico y
dichos grupos alquilo, alquenilo y alquinilo están sin sustituir o sustituidos por uno o más restos elegidos entre el grupo formado por -halógeno, -SH, -S-alquilo C_{1}-C_{6}, -alcoxi C_{1}-C_{6}, -OH, -NR^{5}R^{6}, -COR^{11}, -NH-CONR^{5}R^{6}, -NH-CSNR^{5}R^{6} y -[O-(CH_{2})_{r}]_{s}-NR^{5}R^{6}.
Estos compuestos son también útiles para la síntesis química.
En otra opción, que es más adecuada para oligómeros largos y los basados en esqueletos naturales, los oligómeros se obtienen por vía enzimática. En este caso se hace reaccionar un oligómero de partida con una polimerasa y se une un trifosfato o un trifosfato modificado, por ejemplo un monofosfato o un monofosfato modificado, a un extremo del oligómero, alargando de este modo a dicho oligómero. Los expertos en la materia conocen también diversos formatos posibles para este método, por ejemplo la estrategia del desplazamiento de la mella (nick translation) o la extensión simple con cebador (J. Sambrook, E.F. Fritsch, T. Maniatis, Molecular Cloning - A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press 1989).
Por ejemplo, la incorporación del z^{2}A_{d} a la secuencia del DNA puede realizarse por métodos convencionales, p.ej. mediante la incorporación del z^{2}A_{d}-5'-trifosfato (11) catalizada por la polimerasa.
\newpage
Otro objeto de la invención es, pues, un método para la síntesis enzimática de un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico según la invención que consiste en hacer reaccionar una subunidad trifosfato con un cebador empleando como molde un ácido nucleico para el alargamiento del cebador, dicha subunidad trifosfato contiene un grupo heterocíclico de la fórmula I. La subunidad trifosfato tiene con preferencia la fórmula VI.
Otro objeto de la presente invención son, pues, los compuestos de la fórmula general VI
10
en la que
A
se elige entre el grupo formado por O, S y N-alquilo C_{1}-C_{6},
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, O-grupo protector, S-grupo protector, NH-grupo protector, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido, -SH, -S-alquilmercapto C_{1}-C_{6} y -NH_{2},
R^{15} y R^{16} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{8}, -alquenilo C_{2}-C_{18}, -alquinilo C_{2}-C_{18}, -(alquilo C_{2}-C_{18})-carbonilo, -(alquenilo C_{3}-C_{19})-carbonilo, -(alquinilo C_{3}-C_{19})-carbonilo, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{8}, un grupo protector y un compuesto de la fórmula IV
102
en la que
T
se elige entre el grupo formado por oxo, tioxo y selenoxo,
U
se elige entre el grupo formado por -OH, -SH, -SeH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alquilo C_{1}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, -NR^{23}R^{24} y -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O-(alquilo C_{1}-C_{10})-R^{25}, o en el que NR^{23}R^{24} junto con N pueden formar un anillo heterocíclico de 5 ó 6 eslabones,
R^{23} y R^{24} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -alquilo C_{1}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{20}, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, -(alquilo C_{1}-C_{6})-[NH(CH_{2})_{c}]_{d}-NR^{26}R^{27},
R^{25}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -halógeno, -amino, -alquilamino C_{1}-C_{18}, -COOH, -CONH_{2} y -COO-alquilo C_{1}-C_{4},
R^{26} y R^{27} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{6} y -(alcoxi C_{1}-C_{4})-alquilo C_{1}-C_{6},
R^{29}
se elige entre el grupo formado por -OR^{30} y -SR^{30},
R^{30}
se elige entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, un grupo protector, un difosfato y un grupo informante, y
\newpage
M y M' con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por oxi, sulfanodiilo, -NR^{22}-, -alquilo C_{1}-C_{10} u -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -S-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -NR^{22}-(alquilo C_{1}-C_{6})-O-,
R^{22}
se elige entre el grupo formado por -H y -alquilo C_{1}-C_{10},
B
es un resto de la fórmula I,
en la que los restos alquilo, alquenilo y alquinilo pueden estar sustituidos o sin sustituir y en la que por lo menos uno de R^{15} y R^{16} no es un grupo de la fórmula IV con la condición de que
MR^{16}, MR^{15} y R^{14} no sean simultáneamente -OH si R^{1} es -NH_{2} y si se cumple que
- W y X e Y y Z es N, o
- W y X y Z es N e Y es CR^{4}, o
- W e Y y Z es N y X es CR^{3}.
Con preferencia especial, en estos compuestos, -MR^{16} es un grupo trifosfato y -MR^{15} es OH. El compuesto más preferido es uno, en el que R^{14} es -OH.
Estos compuestos son en especial compuestos, en los que el resto heterocíclico de la invención no ocupa la posición terminal del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico.
Son compuestos preferidos aquellos, en los que M es oxi o sulfanodiilo, R^{16} es un compuesto de la fórmula IV, en la que U es -OH, T es oxo o tioxo, R^{29} es -OR^{30} y R^{30} es un grupo disfosfato y las sales de los mismos.
Son especialmente preferidos los compuestos de la fórmula VIII
11
en la que
PPP
es un grupo trifosfato,
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido y -NH_{2}, y
B
es un grupo de la fórmula I,
con la condición de que R^{14} no sea OH si B es 2-azaadenina.
En otra forma preferida de ejecución, el grupo de la fórmula I de los compuestos de la fórmula VII se elige entre el grupo formado por los grupos de la fórmula I, en los que se cumple que
- W es N, Z es N, Y es N y X es CR^{3}, o
- W es N, Z es C, Y es N y X es CR^{3}, o
- W es N, Z es N, Y es N y X es N.
Otro objeto de la invención es un método para síntesis enzimática de un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico de la invención que consiste en hacer reaccionar una unidad trifosfato con un cebador utilizando un molde de ácido nucleico para el alargamiento del cebador, dicha subunidad trifosfato contiene un grupo heterocíclico de la fórmula I.
\newpage
Con mayor preferencia, este método utiliza como subunidad trifosfato un compuesto de la fórmula VIII ya definida anteriormente.
Los compuestos de las fórmulas generales VI, VII y VIII pueden obtenerse a partir de compuestos fácilmente disponibles. En una primera forma de ejecución, los compuestos de la fórmula VI caracterizados por el hecho de que el átomos de la posición 2 (numeración de purina) se obtienen seleccionando el compuesto correspondiente que tenga un átomo de carbono en esta posición (con preferencia en el que MR^{15} es OH y M'R^{16} es OH y R^{1} es NH_{2}), haciéndolo reaccionar con 2-cloroacetaldehído, rompiendo el anillo pirimidina aplicando condiciones básicas y cerrándolo nuevamente utilizando nitrito sódico y después hidrolizando el anillo imidazol introducido por el aldehído. Con esta reacción se consigue reemplazar el átomo de carbono de la posición 2 por un átomo de nitrógeno.
Después se hace reaccionar este compuesto con reactivos para insertar grupos protectores y/o grupos activadores, por ejemplo fosforamiditas o fosfatos, sobre los grupos hidroxilo que se quieren utilizar para la oligomerización. Los métodos para insertar grupos protectores, por ejemplo el grupo dimetoxitritilo, son conocidos en general de los expertos en la materia. También es conocida en la técnica la inserción de grupos mono-, di- y trifosfato.
En una forma preferida de ejecución, el método para la obtención de un compuesto de la fórmula VII, en la que R^{1} es un grupo amino protegido, M'R^{31} es un grupo protector de O y MPR^{18}NR^{32}R^{17} es un grupo O-fosforamidita, un compuesto de la fórmula VI, en la que M'R^{16} y MR^{15} son en cada caso OH y R^{1} es NH_{2}, se somete a condiciones para proteger el grupo amino, con preferencia mediante un grupo protector dialquilaminometilideno, después se hace reaccionar con reactivos para proteger el grupo hidroxilo de la posición 5' y entonces se hace reaccionar con un fosfano activado para obtener la fosforamidita. El compuesto resultante de la fórmula VII puede utilizarse para la síntesis química de introducción directa de la 2-aza-purina. El grupo protector de R^{1} se eliminará durante la síntesis química.
Para una síntesis alternativa de la 2-aza-2'-desoxiadenosina véase N. Yamaji, M. Kato, Chemistry Lett. 311-314, 1975).
Con los métodos anteriores es posible principalmente introducir solamente un monómero que contenga el resto de la invención, y también más de uno, si el caso lo requiere. La reducción máxima de la T_{m} se consigue cuando se reemplazan todos los C de la región de fijación. Esto permite un ajuste fino de la Tm. Obviamente puede haber otros C en otras regiones, que no intervienen en el apareo de bases con el ácido nucleico a determinar.
Los compuestos de las fórmulas de I a VIII, en los que cualquiera de los sustituyentes R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} se eligen entre el grupo formado por halógeno, en especial Cl, ciano o SR^{19} son útiles como productos intermedios para la síntesis de compuestos, en los que estos sustituyentes se eligen entre el grupo formado por -NR^{5}R^{6} y -OR^{13}, con preferencia -NR^{5}R^{6}. Los productos intermedios pueden convertirse en los productos finales mediante reacciones de sustitución.
Otro objeto de la invención es un método para la determinación de un ácido nucleico, que consta de los pasos de:
- proporcionar una muestra, de la que se sospecha que contiene dicho ácido nucleico,
- proporcionar un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico según la reivindicación I, que es esencialmente complementario de una parte o de todo dicho ácido nucleico,
- poner en contacto dicha muestra con dicho compuesto que se fija sobre el ácido nucleico, en condiciones en las que pueda tener lugar tal unión,
- determinar el producto de tal fijación que se forma con dicho ácido nucleico y dicho compuesto que se fija sobre él, como medida de la presencia de dicho ácido nucleico.
Los métodos para la determinación de ácidos nucleicos ya son conocidos en general en la técnica, véase Sambrook y col. (lugar citado). Pueden adaptarse fácilmente al uso de sonda de la presente invención. El compuesto que se fija sobre el ácido nucleico se fijará con preferencia sobre el ácido nucleico en solución, porque la reacción es más rápida que en fase sólida. Es claro para los expertos en la materia el método para determinar la Tm del híbrido del ácido nucleico a determinar y la sonda antes de la construcción de un ensayo y de su resultado general. Después de haberse determinado una vez, los expertos verán con claridad el modo de elegir condiciones similares en cada ensayo empleando el mismo analito de ácido nucleico.
Tal determinación se iniciará proporcionando una muestra, de la que se sospecha que contiene el ácido nucleico a determinar. La muestra puede someterse a los pasos de adaptar los ácidos nucleicos a una forma apropiada, por ejemplo mediante lisado de las células, que puedan contener los ácidos nucleicos, de lo contrario no sería posible su determinación. Además, los pasos de proporcionar la muestra pueden abarcar los pasos de purificar los ácidos nucleicos a determinar de otros componentes de la muestra original, que pudieran interferir en la determinación. Tales componentes podrían ser enzimas que, si el ácido nucleico se extrae de las células, podrían digerir o degradar dicho ácido nucleico, por ejemplo las RNasas. Es preferido además eliminar de los ácidos nucleicos los componentes de la muestra original que pudieran afectar la amplificación de los ácidos nucleicos.
Existen diversas posibilidades de ejecución de los métodos para la determinación de ácidos nucleicos empleando el compuesto de fijación sobre ácidos nucleicos de la invención. En un primer grupo, el compuesto que se fija sobre el ácido nucleico se emplea en forma de sonda detectable. En este caso, el compuesto que se fija sobre el ácido nucleico contendrá un grupo informante detectable. Cualquier híbrido formado con el compuesto que se fija sobre el ácido nucleico y un ácido nucleico puede determinarse gracias al grupo informante detectable. Este grupo de ensayos puede dividirse en dos grupos, uno es el formado por los ensayos homogéneos y el otro es formado por los heterogéneos. En los ensayos heterogéneos se determina con preferencia el híbrido (producto resultante de la fijación), cuando este está unido a una fase sólida. Esta forma de ejecución tiene la ventaja de que puede eliminarse fácilmente del híbrido el exceso de sonda y de otros componentes, con lo cual se facilita la determinación. El híbrido formado puede quedar anclado sobre la fase sólida ya sea mediante enlace covalente, no covalente, específico o no específico. Hay varias formas de ejecución que son conocidas por los expertos en la materia.
En los ensayos llamados homogéneos, el híbrido no queda anclado sobre la fase sólida, sino que tiene que determinarse directa o indirectamente en solución. Un ejemplo preferido de tales ensayos se describe en el documento EP-0 543 942. En este ensayo, el compuesto que se fija sobre el ácido nucleico de la invención es especialmente útil como sonda. Dado que los ensayos aludidos pueden requerir un ajuste fino de las temperaturas de fusión de los cebadores y de las sondas empleados en estos ensayos, será especialmente útil la presente invención, ya que utiliza la modulación de una temperatura de fusión del híbrido formado por el ácido nucleico a determinar o los productos de amplificación del mismo y la sonda. Esto es especialmente útil porque se conserva la selectividad, ya que la Tm se reduce eligiendo un oligonucleótido (n-x)-mero en lugar de un oligonucleótido n-mero.
Otro objeto de la invención es, pues, un método para la determinación de la presencia, ausencia o cantidad de un ácido nucleico en una muestra, que consiste en los pasos:
- proporcionar cebadores, un primer cebador es esencialmente complementario de una primera secuencia de fijación de dicho ácido nucleico y un segundo cebador es esencialmente complementario de una secuencia de fijación de un complemento de este ácido nucleico y una sonda que es complementaria del ácido nucleico o del complemento del mismo entre las secuencias de fijación de dichos cebadores, dicha sonda está marcada en diferentes subunidades por lo menos con dos grupos informantes diferentes,
- someter dicha muestra con dichos cebadores y dicha sonda a condiciones que favorecen la extensión de dichos cebadores y separar dichos grupos informantes entre sí mediante la desintegración de la sonda y
- determinar el grado de desintegración de la sonda mediante por lo menos uno de dichos grupos informantes,
en el que por lo menos uno de dichos cebador y/o sonda es un compuesto que se fija sobre ácido nucleico, ya definido antes. El punto de fusión de los cebadores y de la sonda se elegirá de tal manera que las Tm sean similares, pero la Tm de la sonda es más alta que las de los cebadores.
En otra forma de ejecución, el compuesto que se fija sobre el ácido nucleico de la invención puede utilizarse como sonda inmovilizable o inmovilizada para la fijación de cualquier ácido nucleico sobre una fase sólida. Los modos de fijación del compuesto se han descrito anteriormente. En un ensayo es posible inmovilizar el compuesto antes de ponerlo en contacto con la muestra o durante la puesta en contacto de la muestra con una fase sólida, o incluso después del contacto de la muestra con la fase sólida. En cada uno de estos casos, el ácido nucleico a determinar se fijará sobre la fase sólida y, con preferencia, cualquier sustituyente de la muestra que no tenga de determinarse podrá eliminarse de la fase sólida por lavado, mientras que los compuestos y el ácido nucleico permanecerán fijados a ella. A continuación puede determinarse el híbrido fijado sobre la fase sólida por métodos ya conocidos, por ejemplo empleando una sonda marcada con un marcador detectable, ya descrita antes, o por determinación directa del híbrido, por ejemplo poniendo en contacto el híbrido con los colorantes intercalados y midiendo el cambio en la fase sólida.
En otra forma de ejecución, la sonda inmovilizada se emplea para aislar o purificar un ácido nucleico.
En otra forma preferida de ejecución se utiliza un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico que por un lado está anclado sobre una fase sólida y por otra está marcado con un grupo informante detectable. En este caso, el marcador es con preferencia un grupo, cuyas propiedades detectables cambian cuando el ácido nucleico a determinar se fija sobre la sonda. Una vez más, estos compuestos ya son conocidos en la técnica.
Los expertos en la materia serán capaces de diseñar la secuencia de un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico si conocen la secuencia del ácido nucleico sobre el que se fija el compuesto que se pretende unir. En casi todos los casos, el ácido nucleico tendrá una secuencia que contenga las cuatro bases naturales de ácido nucleico. En este caso es preferible elegir todas las bases que, una vez unidas a un tramo particular del ácido nucleico, se colocan en posiciones capaces de apareo de bases de C, A y T del ácido nucleico con G, T y A, respectivamente. Sin embargo, estas bases pueden reemplazarse por otros bases equivalentes para el apareo con las bases mencionadas del ácido nucleico. La base, que está en una posición capaz de apareo con G del ácido nucleico, se sustituirá ahora una o varias veces en el compuesto que se fija sobre el ácido nucleico por un grupo de la fórmula I. Tal como se describe en esta invención, el grupo de I puede tener también un apareo de bases con otros restos, por ejemplo para forzar la orientación de la fijación del modo antiparalelo (normal) a la orientación paralela (no natural).
Otro objeto de la presente invención es el uso de la 2-azapurina de la fórmula I en un compuesto que se fija sobre el ácido nucleico como sustituto de la citosina, en especial para la fijación de ácidos nucleicos, cuyas bases no estén formadas exclusivamente por G.
Otro objeto de la presente invención es el uso de la 2-azapurina de la fórmula I en reacciones de hibridación de sondas con el ácido nucleico como base en la posición de apareo de bases de la sonda con la G del ácido nucleico.
Otro objeto de la presente invención es un producto de la unión de por lo menos un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico de la invención y un ácido nucleico, el compuesto que se fija sobre el ácido nucleico y el ácido nucleico se unen entre sí mediante apareo de bases en una orientación paralela o antiparalela. El producto de esta unión contiene una molécula de ácido nucleico y una molécula del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico, que forma un dúplex, o el producto de la unión puede contener tres hebras, con lo cual será un tríplex. El tríplex puede contener dos moléculas del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico y una hebra de ácido nucleico o puede contener un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico y dos moléculas de ácido nucleico. Cualquier tipo de tríplex que se forme dependerá de la concentración y de la complementariedad del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico y dicho ácido nucleico.
La presente invención proporciona la posibilidad de elegir Tm similares para un gran número de sondas provistas de secuencias diferentes. Por tanto, un objeto particular de la invención son los métodos, con los que se aíslan y se determinan simultáneamente los ácidos nucleicos de diferentes secuencias.
En una primera forma de ejecución, este método es un método llamado múltiplex de aislamiento o determinación de ácidos nucleicos. En esta forma de ejecución se ponen en contacto sondas, cada una de las cuales contiene una secuencia complementaria de una secuencia de uno de los ácidos nucleicos (por ejemplo, los ácidos nucleicos de diferentes virus, por ejemplo el HCV, HIV y HBV) que tiene una T_{m} adaptada según la invención (una o varias sondas contienen un grupo de la fórmula I), con la muestra, de la que se sospecha que contiene dichos ácidos nucleicos. Según sea el formato, los diferentes ácidos nucleicos podrán determinarse a través de los híbridos formados con las sondas, ya sea en forma de suma, ya sea de modo independiente.
Una segunda forma de ejecución se basa en los ordenamientos de las sondas. En especial, un objeto de la invención es un método para la determinación de la presencia o ausencia de ácidos nucleicos, cada uno de los cuales contiene una secuencia particular, en una muestra, que consta de los pasos de
- poner en contacto dicha muestra con una fase sólida que tenga inmovilizado sobre su superficie los compuestos que se fijan sobre ácidos nucleicos, cada uno de ellos tiene una secuencia complementaria de la de dichas secuencias concretas de dichos ácidos nucleicos;
- determinar sobre dicha fase sólida la formación de híbridos que contengan un ácido nucleico con una secuencia particular y el compuesto que se fija sobre el ácido nucleico que contiene la secuencia complementaria,
caracterizado porque por lo menos uno de dichos compuestos que se fijan sobre ácidos nucleicos es un compuesto, que consta de un esqueleto, dicho esqueleto tiene insertados grupos heterocíclicos capaces de apareo con nucleobases naturales, por lo menos uno de dichos grupos heterocíclicos es una nucleobase de origen natural, caracterizado porque por lo menos uno de dichos grupos heterocíclicos es un grupo de la fórmula general I.
Los métodos de este tipo son útiles cuando se ensaya una muestra simultáneamente para detectar la presencia o ausencia de ácidos nucleicos, por ejemplo una batería de diferentes especies bacterianas. De este modo es posible no solo analizar una especie tras otra, de modo discontinuo, sino también recibir simultáneamente información de secuencia de diferentes ácidos nucleicos. Estos tipos de métodos son conocidos en general en la técnica. Sin embargo, en la presente invención se ha encontrado que los compuestos que se fijan sobre ácidos nucleicos de la invención son particularmente útiles para este tipo de ensayos, ya que la temperatura de fusión puede ajustar a un valor muy similar para los compuestos que se fijan sobre ácidos nucleicos de diferentes secuencias y/o longitudes. Es evidente que para lograr temperaturas de fusión similares de cada uno de los compuestos que se fijan sobre ácidos nucleicos, no todos estos compuestos diferentes tienen que modificarse según la invención, sino que los expertos en la materia sabrán modificar justamente aquellos compuestos que no se comportan como los demás, por ejemplo por tener temperaturas de fusión mucho más elevadas que las temperaturas de fusión de otros compuestos que se hallan en la misma fase sólida. Con cada C que se reemplaza según la invención, la T_{m} bajará entre 3 y 6ºC, con preferencia entre 4 y 5ºC. Los expertos en la materia tendrán al respecto, si se compara con la tecnología de chip actualmente conocida, una mayor flexibilidad para elegir secuencias concretas utilizadas para la fijación de diferentes ácidos nucleicos. Por ejemplo, hasta el presente se ha determinado que un contenido elevado de G-C en tales regiones de ácidos nucleicos impide que dichas regiones puedan utilizarse como regiones diana en ensayos basados en sondas complementarias de tales regiones. Según la presente invención, ahora pueden utilizarse en este tipo de ensayos incluso estas regiones, que pueden ser muy específicas del ácido nucleico a determinar.
Los ensayos que recurren a la tecnología del ordenamiento son conocidos en general por los expertos en la materia, por ejemplo por el documento EP-A-0 476 014. Estas fases sólidas son con preferencia soportes planos. Sobre su superficie, separados solamente por ordenamientos de superficie, cada uno de los ordenamientos tiene fijada una sonda que posee una secuencia diferente, dirigida a una secuencia específica concreta de un ácido nucleido. En función de las necesidades del ensayo actual, la secuencia de la muestra será esencialmente complementaria de una (o más) de las secuencias particulares contenidas en dicho ácido nucleico a determinar. Durante el ensayo, cada ácido nucleico encontrará la sonda de la superficie, sobre la que tiene que fijarse. La determinación de la formación de híbridos en cada ordenamiento sobre la fase sólida permite la determinación de la presencia o ausencia de ácidos nucleicos que contienen una secuencia particular, basándose en un cambio de una propiedad de este ordenamiento específico. La evaluación de estos cambios se realizará con preferencia con la asistencia de un programa computerizado, que detecta qué secuencia particular está presente en un ordenamiento concreto. Un chip puede contener de 2 a miles, o incluso millones de de ordenamientos, cada uno de ellos está unido a un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico que tiene una secuencia específica, que puede ser única. Sin embargo, es posible también determinar de un grupo de diferentes ácidos nucleicos, cada uno de los cuales tiene una secuencia en común, empleando precisamente un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico que es relativamente inespecífico y de este modo la fijación de diferentes secuencias o la selección de la secuencia de los compuestos que se fijan sobre el ácido nucleico, por ejemplo la que se dirige a la secuencia que está presente en diferentes ácidos nucleicos.
En una secuencia estrategia, ligeramente diferente, tales ordenamientos pueden utilizarse para determinar la secuencia de un ácido nucleico aplicando el método llamado "sequencing by hybridization". En este modo, la muestra contendrá con preferencia ácidos nucleicos que en su mayoría tienen la misma secuencia. Esto puede lograrse aislando la secuencia de una mezcla, en la que están contenidos o enriqueciéndolos mediante una amplificación "in vitro" o "in vivo". La secuencia de los compuestos que se fijan sobre ácido nucleicos anclado sobre la fase sólida se seleccionará de modo que, juntos, contengan la secuencia de abarca a la secuencia que se pretende determinar en el ácido nucleico. Dentro de esta secuencia, las secuencias de cada compuesto que se fija sobre un ácido nucleico se solapará con una o más bases. En el paso de determinación de este método se detectará a cuál de estas secuencias parciales se unirá el ácido nucleico, cuál será la que ocurra de forma exclusiva (idealmente), si una secuencia complementaria de la secuencia parcial está contenida en un ácido nucleico a determinar. La evaluación del resultado del ensayo se realizará con preferencia media un ordenador. De este modo, el ordenador determinará entre las secuencias parciales que están aparentemente contenidas en la secuencia a determinar, en qué serie tendrá que ordenarse dentro del ácido nucleico total. Especialmente en este tipo de ensayos es especialmente útil la presente invención, porque esta estrategia requiere que sobre la superficie se haya anclado un número elevado de compuestos que se fijen sobre ácidos nucleicos, que no siempre puede tener en cuenta los problemas que surgen por un contenido elevado de G-C. En la presente invención es posible, por tan-
to, secuenciar simultáneamente incluso ácidos nucleicos que tienen secuencias de contenido bajo y elevado de G-C.
Es obvio para los expertos en la materia que cualquier compuesto aquí descrito puede estar presente en algún grado en forma de tautómeros y de sales. Estos tautómeros y sales, con preferencia las sales alcalinas, con preferencia especial las sales sódicas, están comprendidas dentro de la definición de las fórmulas y son objetos de la presente invención.
La presente invención se ilustra con mayor detalle mediante los ejemplos siguientes.
Ejemplos Generalidades
Monómeros: Cromatografía flash (FC): a 0,5 bar con gel de sílice 60 (Merck, Darmstadt, Alemania). Sistema de disolventes para la FC y la cromatografía de capa fina (CCF): CH_{2}Cl_{2}-MeOH 85:15 (A), EtOAc-MeOH 3:1 (B), CH_{2}Cl_{2}-MeOH 80:20 (C), CH_{2}Cl_{2}-HOAc-MeOH 17:1:3 (D), CH_{2}Cl_{2}-MeOH 9:1 (E), CH_{2}Cl_{2}-acetona 85:15 (F). Se recogen las muestras con un colector de fracciones UltroRac II (LKB Instruments, Suecia). Puntos de fusión: aparato Büchi SMP-20 (Büchi, Suiza). Espectros UV: espectrofotómetro U-3200 (Hitachi, Japón). Espectros RMN: espectrómeros AC-250 y AMX-500 (Bruker, Alemania); los valores \delta se refieren al patrón interno de Me_{4}Si o externo de H_{3}PO_{4}. Se registran los espectros de fluorescencia en H_{2}O en un espectrofotómetro de fluorescencia F-4500 (Hitachi, Japón). Los microanálisis se realizan en el Mikroanalytisches Laboratorium Beller (Gottingen, Alemania).
Oligonucleótidos: Se sintetizan los oligonucleótidos con un sintetizador del tipo ABI 392 DNA (Applied Biosystems, Alemania) según el método estándar, aplicando el modo "trityl-off", excepto para los oligodesoxinucleótidos sin modificar, que se sintetizan aplicando el modo "trityl-on". Los rendimientos de fijación de fosforamiditas modificadas son por lo general del 95% en promedio (seguimiento de la conductividad de tritilo). Los oligómeros modificados destritilados se purifican por cromatografía de intercambio iónico en una columna Dionex Nucleopac PA-100 HPLC (4 x 250 mm, P/N 043010, Dionex GmbH, Idstein, Alemania) aplicando el gradiente siguiente: 5 min 5% 0,01 M NaOH/1,5 M LiCl acuoso (X) en 0,01 M NaOH (Y); 25 min 5-30% Y en X; 10 min 30-5% Y en X; 5 min 5% Y en X. El aparato HPLC de intercambio iónico: detector de UV/VIS L-4250, bomba inteligente L-6250 e integrador D-2500 (Merck-Hitachi, Alemania). Se purifican los oligonucleótidos tritilados no modificados por HPLC en RP-18 empleando el aparato y procedimiento siguientes: columna RP-18 de 250 x 4 mm (Merck, Alemania); aparato de HPLC de Merck-Hitachi que consta de un cromatógrafo de líquidos 655 A-12 con un monitor UV de longitud de onda variable 655 A y un cromato-integrador D-2000 (Merck-Hitachi, Darmstadt, Alemania); gradientes de 0,1 M (Et_{3}NH)OAc (pH 7,0)/MeCN 95:5 (U) y MeCN (V); gradiente I: 0-50 min 0-50% V en U, caudal = 1 ml/min; gradiente II: 0-20 min 0-20% V en U, 20-40 min 20-40% V en U, caudal 1 ml/min. La destritilación se realiza tratando los oligómeros purificados con una solución de ácido dicloroacético al 2,5% en CH_{2}Cl_{2} (1 ml) durante 5 min. Después de la neutralización con Et_{3}N, concentración a sequedad y posterior co-evaporación con MeOH, se purifican de nuevo los oligómeros por HPLC en columna RP-18 empleando el dispositivo recién mencionado. Gradiente: 0-30 min 0-20% V en U, 30-35 min 20% V en U, 35-40 min 20 0% V en U, 40-45 min 0% V en U. La posterior desalinización se realiza para todos los oligonucleótidos en una columna RP-19 de HPLC (4 x 100 mm) empleando el aparato recién descrito. Disolvente para la adsorción: H_{2}O, disolvente para la desorción: MeOH-H_{2}O 3:2. Caudal general: 1 ml/min. Los espectros de masas MALDI-TOF los oligonucleótidos se registran en un aparato de fabricación propia, empleando una irradiación láser UV a 337 nm durante 3 nseg.
Se realiza la hidrólisis enzimática de los oligómeros del modo descrito en Helv. Chim. Acta 81, 1139-1155, 1998, pero utilizando un caudal de 0,6 ml/min. Se efectúa la cuantificación de los constituyentes sobre la base de los picos de las áreas, que se dividen por los coeficientes de extinción del nucleósidos (valores \varepsilon_{260}: dA 15400, dC 7300, dG 11400, dT 8800, z^{2}A_{d} 8200). Para la hidrólisis enzimática de los oligonucleótidos se utilizan la fosfodiesterasa de veneno de víbora (EC 3.1.15.1, Crotallus durissus) y la fosfatasa alcalina (EC 3.1.3.1, E. coli), suministradas por Roche Diagnostics GmbH.
Determinación de las curvas de fusión y termodinámica: Los perfiles de absorbancia frente a temperatura se miden en espectrofotómetros Cary 1 o 1E (Varian, Australia) con un controlador termoeléctrico de tipo Cary. Los valores de la T_{m} se miden en la celdilla de referencia con un resistor Pt-100 y los datos termodinámicos (\DeltaHº, \DeltaSº, \DeltaGº_{298}) se calculan con el programa MeltWin 3.0. Se registran los espectros de dicroísmo circular (CD) en un espectropolarímetro Jasco 600 (Jasco, Japón), un baño controlado con un termostato (Lauda RCS-6) en una cubeta de 1 cm.
Ejemplo 1 3-(2-desoxi-\beta-D-eritro-pentofuranosil)-3H-imidazo[2,1-i]purina(N^{1},N^{6}-eteno-2'-desoxiadenosina (5)
Se disuelve la 2'-desoxiadenosina monohidratada (1) (5,0 g, 20 mmoles) en un tampón 1 M de acetato sódico acuoso (pH 4,5-5,0, 110 ml) por calentamiento a 40-50ºC. Se añade a la solución de cloroacetaldehído (solución al 50% en agua, 7,7 moles/l, 25 ml) y se agita la mezcla reaccionante a temperatura ambiente durante 70 h. Se concentra la solución amarilla por evaporación a sequedad, se disuelve el residuo en MeOH y se filtra para eliminar la sal inorgánica. Después de lavar con MeOH se reúnen los líquidos filtrados y se concentran los líquidos de lavado con vacuo a 40-50ºC. Se aplica el residuo a FC (gel de sílice 60H, columna: 20 x 6 cm). Elución con CH_{2}Cl_{2}-MeOH (85:15), obteniéndose una fracción principal, a partir de la cual por evaporación del disolvente y posterior cristalización en MeOH-EtOAc se aísla el compuesto 5 (3,86 g, 70%) en forma de cristales incoloros, de p.f. = 138-141ºC. CCF (gel de sílice, EtOAc-MeOH = 3:1): R_{f} = 0,4. UV (MeOH): \lambda_{máx} = 275 (7300), 265 (7600), 258 (6600), 229 nm (35700). RMN-H^{1} (DMSO[D_{6}]) \delta = 2,39 (m, 1H, H_{\alpha}-C(2')); 2,70 (m, 1H, H_{\beta}-C(2')); 3,57 (m, 1H, H_{a}-C(5')); 3,67 (m, 1H, H_{b}-C(5')); 3,88 (m, 1H, H-C(4'); 4,43 (m, 1H, H-C(3')); 4,99 (t, 1H, ^{3}J(H,H) = 5,2 Hz, 5'-OH); 5,38 (d, 1H, ^{3}J(H,H) = 3,8 Hz, 3'-OH); 6,47 (pt, 1H, ^{3}J(H,H) = 6,2 Hz, H-C(1')); 7,55 (s, 1H, H-C(11); 8,07 (s, 1H, HC(10); 8,53 (s, 1H, H-C(2)); 9,29 (s, 1H, H-C(8)).
Ejemplo 2 1-(2-desoxi-\beta-D-eritro-pentofuranosil)-5-amino-4-(imidazol-2''-il)-imidazol (6)
Se trata el compuesto 5 (3,85 g, 14 mmoles) con NaOH acuoso 1 N (60 ml) a temperatura ambiente durante una noche. Se ajusta el pH de la mezcla reaccionante a 7 por adición de HCl acuoso 2N y se concentra, obteniéndose un jarabe. Se disuelve este en MeOH absoluto, se filtra el NaCl precipitado y se lava con MeOH. Se reúnen los líquidos filtrados y de lavado y se concentran. Se aplica el residuo a FC (gel de sílice 60H, columna: 20 x 6 cm). Por elución con CH_{2}Cl_{2}-MeOH (C) se obtiene una zona principal, a partir de la cual se obtiene el compuesto 6 (2,70 g, 73%) en forma de espuma incolora que se utiliza para las reacciones siguientes sin más purificación. Se cristaliza una muestra analítica en MeOH-EtOAc para obtener cristales esféricos incoloros; de p.f. = 91-93ºC (descomp.). CCF (gel de sílice, CH_{2}Cl_{2}-HOAc-MeOH = 17:1:3): R_{f} = 0,22. UV (MeOH): \lambda_{máx} = 271 nm (12800). RMN-H^{1} (DMSO[D_{6}]) \delta = 2,21 (m, 1H, H_{\alpha}-C(2')); 2,47 (m, 1H, H_{\beta}-C(2')); 3,57 (m, 2H, H_{2}-C(5')); 3,84 (m, 1H, H-C(4')); 4,36 (m, 1H, H-C(3')); 6,00 (pt. 1H. ^{3}J(H,H) = 6,5 Hz, H-C(1')); 6,60 (ancha s. NH_{2}); 7,13 (s, 2H, H-C(4) + H-C(5)); 7,55 (s, 1H, H-C(2)); 8,16 (s, NH).
Ejemplo 3 3-(2-desoxi-\beta-D-eritro-pentofuranosil)-1H-diimidazo[1,2-C:4',5'-e][1,2,3]-triazina-(1,N^{6}-eteno-2-aza-2'-desoxiadenosina (7)
Se trata una solución del compuesto 6 (4,50 g, 17 mmoles) en una solución acuosa de HOAc al 80% con nitrito sódico (1,17 g, 17 mmoles) en un baño de agua-hielo durante 1 h. Se concentra la mezcla reaccionante, obteniéndose un jarabe. Este se disuelve en H_{2}O y se concentra repetida por evaporación para eliminar el HOAc. Se aplica el residuo a FC (gel de sílice 60H, columna: 20 x 6 cm). Por elución con CH_{2}Cl_{2}-MeOH (85:15) y concentración se obtiene el compuesto 7 (2,50 g, 53%); p.f. = 151-152ºC (descomp.). CCF (gel de sílice, CH_{2}Cl_{2}-MeOH, 4:1): R_{f} = 0,5. UV (MeOH): \lambda_{máx} = 282 nm (3100), 268 (3200), 238 nm (37900). RMN-H^{1} (DMSO[D_{6}]) \delta = 2,54 (m, 1H, H_{\alpha}-C(2')); 2,85 (m, 1H, H_{\beta}-C(2')); 3,97 (m, 2H, H_{2}-C(5')); 4.00 (m, 1H, H-C( 4')); 4,50 (m, 1H, H-C(3')); 4,96 (t, 1H, ^{3}J(H,H) = 5,4 Hz, 5'-OH); 5,41 (d, 1H, ^{3}J(H,H) = 4,3 Hz, 3'-OH); 6,69 (pt, 1H, ^{3}J(H,H) = 6,3 Hz, H-C(1')); 7,85 (d, 1H, ^{3}J(H,H) = 1,1 Hz, H-C(11)); 8,75 (d, 1H, ^{3}J(H,H) = 1,1 Hz, H-C(10); 8,95 (s, 1H, H-C(8)). Análisis elemental calculado del C_{11}H_{12}N_{6}O_{3} (276,25): C 47,83, H 4,38, N 30,42; hallado: C 47,71, H 4,32, N 30,32.
Ejemplo 4 4-amino-7-(2-desoxi-\beta-D-eritro-pentofuranosil)-7H-imidazo[4,5-d][1,2,3]-triazina (2-aza-2'-desoxiadenosina, (2))
Se disuelve el compuesto 7 (0,56 g, 2 mmoles) en tampón acetato sódico acuoso 1M (pH 4,0-4,5; 120 ml) por calentamiento a 40-50ºC. A esta solución se le añade la N-bromosuccinimida (2,8 g, 16 mmoles) y se agita la mezcla reaccionante a temperatura ambiente durante una noche. Se concentra la mezcla reaccionante y se introduce en una columna de intercambio iónico Dowex lx8 (3 x 12 cm, forma OH^{-}). Por elución con H_{2}O (250 ml) se obtiene el compuesto 2 (0,19 g, 38%) en forma de agujas incoloras, que descomponen por encima de 185ºC. El producto de reacción es idéntico a una muestra auténtica en todos los aspectos^{[21]}.
Ejemplo 5
(Referencia)
7-(2-desoxi-\beta-D-eritro-pentofuranosil)-7H-imidazo[4,5-d][1,2,3]-triazin-4-ona (2-aza-2'-desoxiinosina, (3))
Se disuelve el compuesto 2 (19 mg, 0,076 mmoles) en H_{2}O y se le añade la adenosina-desaminasa (2 \mug, de intestino de ternera, disuelta en glicerina). Se agita la mezcla reaccionante a temperatura ambiente durante 18 h hasta que el compuesto 2 desparezca por completo (seguimiento de la reacción por UV) y después se concentra a sequedad en un concentrador SpeedVac. UV (H_{2}O): \lambda_{máx} = 247 (5500), 290 nm (6200). RMN-H^{1} (D_{2}O): \delta = 2,49 (m, 1H, H_{\alpha}-C(2')); 2,75 (m, 1H, H_{\beta}-C(2')); 3,41, 3,50 (2m, 2H, H_{2}-C(5')); 4,03 (m, 1H, HC(4')); 4,51 (m, 1H, H-C(3')); 6,43 (pt, 1H, ^{3}J(H,H) = 3,2 Hz, H-C(1')); 8,31 (s, 1H, H-C(8)).
Ejemplo 6 4-(benzoilamino)-7-(2-desoxi-\beta-D-eritro-pentofuranosil)-7H-imidazo[4,5-d][1,2,3]-triazina (8)
Se concentra el compuesto 2 (125 mg, 0,5 mmoles) por co-evaporación dos veces con piridina anhidra. Se suspende el residuo en piridina anhidra y se trata con cloruro de trimetilsililo (0,5 ml, 4 mmoles). Después de unos pocos minutos de agitación se forman una solución transparente. Se agita la mezcla reaccionante a temperatura ambiente durante 2 h. A continuación se añade cloruro de benzoílo (0,25 ml, 2 mmoles) y se prosigue la agitación durante 2 h más. Se enfría la mezcla reaccionante en un baño de agua-hielo y se le añade H_{2}O (1 ml). Después de 10 min se trata la mezcla reaccionante con NH_{3} acuoso concentrado (0,8 ml) y se deja en reposo durante 30 min más. Se concentra la mezcla a sequedad, se trata con H_{2}O y se extrae con EtOAc (3 X 20 ml). Se reúnen los extractos, se secan (Na_{2}SO_{4}) y se introducen en una columna de gel de sílice (3 X 15 cm). Se efectúa la elución con CH_{2}Cl_{2} (150 ml) y después con CH_{2}Cl_{2}-MeOH (9:1). Se concentran a sequedad las fracciones que contienen nucleósido y se cristaliza el compuesto 8 en MeOH-H_{2}O, obteniéndose agujas incoloras (135 mg, 76%), de p.f. = 208-210ºC (descomp. > 170ºC). CCF (gel de sílice, CH_{2}Cl_{2}-MeOH 9:1): R_{f} = 0,31. UV: (MeOH al 10% en agua): \lambda_{máx} = 233 (15600), 276 nm (16400). RMN-H^{1} (DMSO[D_{6}]): \delta = 2,97 (2m, 2H, H_{2}-C(2')); 3,69 (m, 2H, H_{2}-C(5')); 4,00 (m, 1H, H-C(4')); 4,57 (m, 1H, H-C(3')); 5,07 (t, 1H, ^{3}J(H,H) = 4,8 Hz, 5'-OH); 5,49 (d, 1H, ^{3}J(H,H) = 4,0 Hz, 3'-OH); 6,72 (t, 1H, ^{3}J(H,H) = 6,5 Hz, H-C(1')); 7,61-7,78 (m, 4H, aromático-H), 8,16 (d, 2H, aromático-H); 9,09 (s, 1H, H-C(8)); 11,84 (s, 1H, N-H). Análisis elemental calculado del C_{16}H_{16}N_{6}O_{4} (356,3): C 52,93, H 4,41, N 23,38; hallado: C 52,68, H 4,39, N 23,07.
Ejemplo 7 7-(2-desoxi-\beta-D-eritro-pentofuranosil)-4-{[(dimetilamino)metilideno)-amino}-7H-imidazo[4,5-d][1,2,3]-triazina (9a)
A una suspensión agitada del compuesto 2 (63 mg, 0,25 mmoles) en MeOH (5 ml) se le añade el dimetilacetal de la N,N-dimetilformamida (120 mg, 0,5 mmoles). Se continúa la agitación a temperatura ambiente durante 2 h. Se concentra la mezcla reaccionante a sequedad y se adsorbed sobre gel de sílice. Por cromatografía flash en una columna de gel de sílice (3 X 10 cm) con CH_{2}Cl_{2} (100 ml) y después con CH_{2}Cl_{2}-MeOH (9:1) se obtienen agujas incoloras (MeOH-H_{2}O, 65 mg, 85%), de p.f. = 173-175ºC. CCF (gel de sílice, CH_{2}Cl_{2}-MeOH = 9:1): R_{f} = 0,28. UV: (MeOH al 10% en H_{2}O): \lambda_{máx} = 234 (13250), 319 nm (29500). RMN-H^{1} (DMSO[D_{6}]): \delta = 2,84 (2m, 2H, H-C(2')); 3,17, 3,25 (2s, 2H, N-CH_{3}); 3,60 (m, 2H, H_{2}-C(5')); 3,92 (m, 1H, H-C(4')); 4,47 (m, 1H, HC(3')); 5,05 (t, 1H, ^{3}J(H,H) = 4,9 Hz, 5'-OH); 5,39 (d, 1H, ^{3}J(H,H) = 4,0 Hz, 3'-OH); 6,55 (t, 1H, ^{3}J(H,H) = 6,6 Hz, H-C(1')); 8,79 (s, 1H, N=CH); 9,08 (s, 1H, H-C(8)). Análisis elemental calculado del C_{12}H_{17}N_{7}O_{3} (307,3): C 46,90, H 5,58, N 31,90; hallado: C 46,55, H 5,68, N 31,66.
Ejemplo 8 7-(2-desoxi-\beta-D-eritro-pentofuranosil)-4-{((di-isobutilamino)metilideno)amino}-7H-imidazo[4,5-d)[1,2,3)-triazina (9b)
Del modo descrito para el compuesto 9a pero empleando el dimetilacetal de la N,N-diisobutilformamida. Cristales incoloros (72%), de p.f. = 138-140ºC. CCF (gel de sílice, CH_{2}Cl_{2}-MeOH = 9:1): R_{f} = 0,40. UV (MeOH al 10% en agua): \lambda_{máx} 236 (10100), 325 nm (25850). RMN-H^{1} (DMSO[D_{6}]): \delta = 0,88, 0,94 (2d, 12H, CH_{3}); 1,95, 2,20 (2m, 2H, CH); 2,80 (2m, 2H, H_{2}-C(2')); 3,30-3,74 (m, 6H, H_{2}-C(5') y 2 CH_{2}); 4,00 (m, 1H, H-C(4')); 4,45 (m, 1H, H-C(3')); 5,03 (t, 1H, ^{3}J(H,H) = 4,9 Hz, 5'-OH); 5,37 (d, 1H, ^{3}J(H,H) = 4,0 Hz, 3'-OH); 6,54 (t, 1H, ^{3}J(H,H) = 6,4 Hz, H-C(1')); 8,78 (s, 1H, N=CH); 9,10 (s, 1H, H-C(8)). Análisis elemental calculado del C_{18}H_{29}N_{7}O_{3} \cdot 1/2 H_{2}O (400,5): C 53,99, H 7,55, N 24,48; hallado: C 53,65, H 7,62, N 24,11.
Ejemplo 9 7-(2-desoxi-\beta-D-eritro-pentofuranosil)-4-{[(di-n-butilamino)metilideno]-amino}-7H-imidazo[4,5-d][1,2,3]-triazina (9c)
Se obtiene del modo descrito para el compuesto 9a pero empleando el dimetilacetal de la N,N-di-n-butilformamida. Agujas incoloras (75%), de p.f. = 107-109ºC. CCF (gel de sílice, CH_{2}Cl_{2}-MeOH = 9:1): R_{f} = 0,42. UV: (MeOH al 10% en agua): \lambda_{máx} = 235 (10200), 325 nm (25700). RMN-H^{1} (DMSO[D_{6}]): \delta = 0,93 (t, 6H, CH_{3}), 1,33, 1,64, 3,70 (3m, 12H, -CH_{2}-); 2,45, 2,80 (2m, 2H, H_{2}-C(2')); 3,60 (m, 2H, H_{2}-C(5')); 3,92 (m, 1H, H-C(4')); 4,48 (m, 1H, HC(3')); 5,04 (t, 1H, ^{3}J(H,H) = 5,8 Hz, 5'-OH); 5,39 (d, 1H, 3(H,H) = 4,0 Hz, 3'-OH); 6,55 (pt, 1H, ^{3}J(H,H) = 6,3 Hz, H-C(1')); 8,78 (s, 1H, N=CH); 9,08 (s, 1H, HC(8)). Análisis elemental calculado del C_{18}H_{29}N_{7}O_{3} (391,5): C 55,23, H 7,47, N 25,05; hallado: C 55,36, H 7,66, N 24,97.
Ejemplo 10 7-[2-desoxi-5-O-(4,4'-dimetoxitrifenilmetil)-\beta-D-eritro-pentofuranosil]-4-{[(di-n-butilamino)metilideno]amino}-7H-imidazo[4,5-d][1,2,3]-triazina (10a)
Se concentra el compuesto 9c (390 mg, 1 mmol) por co-evaporación dos veces con piridina y se disuelve el residuo aceitoso en piridina anhidra (6 ml). A continuación se añade el cloruro de 4,4'-dimetoxitrifenilmetilo (450 mg, 1,3 mmoles) y se agita la mezcla reaccionante a temperatura ambiente durante 2 h. A continuación se añade el MeOH (0,2 mL) y se continúa la agitación durante 15 min. Se vierte la mezcla reaccionante sobre 15 ml de una solución acuosa de NaHCO_{3} al 5% y se extrae esta dos veces con CH_{2}Cl_{2} (30 ml, cada vez). Se reúnen los extractos orgánicos, se secan con Na_{2}SO_{4}, se concentran y se adsorbe el residuo sobre gel de sílice. Se introduce este en una columna de gel de sílice 60H (4 X 14 cm) y se cromatografía con un gradiente de CH_{2}Cl_{2}-acetona (del 0 al 25% de acetona, volumen total = 600 ml). Se recogen las fracciones que contienen nucleósido y se concentran por evaporación, obteniéndose el compuesto 10a en forma de espuma sólida (560 mg, 81%). CCF: (gel de sílice, CH_{2}Cl_{2}-acetona = 85:15): R_{f} = 0,15. RMN-H^{1} (DMSO[D_{6}]): \delta = 0,93 (t, 6H, CH_{3}); 1,34, 1,63, 3,75 (3m, 12H, -CH_{2}-); 2,95 (2m, 2H, H-C(2')); 3,51 (m, 2H, H_{2}-C(5')); 3,63, 3,69 (2s, 6H, OCH_{3}); 4,01 (m, 1H, H-C(4')); 4,59 (m, 1H, H-C(3')); 5,45 (d, 1H, ^{3}J(H,H) = 4,1 Hz, 3'-OH); 6,57 (pt, 1H, ^{3}J(H,H) = 6,2 Hz, H-C(1')); 6,60-7,30 (m, 13H, fenil-H); 8,71 (s, 1H, N=CH), 9,07 (s, 1H, H-C(8)).
Análisis elemental calculado del C_{39}H_{47}N_{7}O_{5} (693,8): C 67,51; H 6,83; N 14,13; hallado: C 67,15, H 6,82, N 14,13.
Ejemplo 11 7-[2-desoxi-5-O-(4,4'-dimetoxitrifenilmetil)-\beta-D-eritro-pentofuranosil]-4-{[(di-n-butilamino)metilideno]amino}-7H-imidazo[4,5-d][1,2,3]-triazina-3'-[(2-cianoetil)-N,N-diisopropil-fosforamidita] (10b)
A una solución del compuesto 10a (300 mg, 0,43 mmoles) en CH_{2}Cl_{2} anhidro (20 ml) se le añaden en atmósfera de argón la N,N-diisopropiletilamina (145 \mul, 0,88 mmoles) y la cloro-(2-cianoetoxi)-N,N-diisopropilaminofosfina (143 \mul, 0,62 mmoles). Después de agitar a temperatura ambiente durante 20 min se añade una solución acuosa de NaHCO_{3} al 5% (15 ml) y se extrae la mezcla con CH_{2}Cl_{2} (2 x 30 ml). Se seca la fase orgánica (Na_{2}SO_{4}), se filtra y se concentra. Por FC (gel de sílice, columna de 5 x 10 cm, CH_{2}Cl_{2}/acetona = 85:15) se obtiene una mezcla de diastereoisómeros del compuesto epigrafiado (300 mg, 78%). CCF (gel de sílice, CH_{2}Cl_{2}/acetona = 85:15): R_{f} = 0,71, 0,80. RMN-P^{31} (CDCl_{3}): 149,962, 150,223.
Ejemplo 12 3'-[(2-cianoetil)-N,N-(diisopropil)]fosforamidita de la 5'-O-(4,4'-dimetoxitritil)-6-N-((di-n-butilamino)metileno)-2-aza-2'-desoxiadenosina (12)
A una solución de 5'-O-(4,4'-dimetoxitritil)-6-N-((di-n-butilamino)metileno)-2-aza-2'-desoxiadenosina (300 mg, 0,43 mmoles) en CH_{2}Cl_{2} anh. (20 ml) y se le añaden (i-Pr)_{2}EtN (145 \mul, 0,88 mmoles) y cloro-(2-cianoetoxi)(diisopro-
pilamino)fosfina (143 \mul, 0,62 mmoles). Después de agitar a t.amb. durante 20 min se añade una solución acuosa de NaHCO_{3} al 5% (15 ml) y se extrae la mezcla con CH_{2}Cl_{2} (2 x 30 ml). Se seca la fase orgánica (Na_{2}SO_{4}), se filtra y se concentra. Por FC (gel de sílice, columna 5 x 10 cm, CH_{2}Cl_{2}/acetona = 85:15) se obtiene una mezcla de diastereoisómeros NR-411 (300 mg, 77%). CCF (gel de sílice, CH_{2}Cl_{2}/acetona = 85:15): R_{f} = 0,71, 0,80, RMN-P^{31} (CDCl_{3}): 149,962, 150,223.
Ejemplo 13
La síntesis de compuestos que se fijan sobre ácidos nucleicos utilizando los monómeros del ejemplo 12.
Se realiza la síntesis del modo descrito en la sección general.
Ejemplo 14
Determinación de ácidos nucleicos empleando sondas con arreglo al ejemplo 13
TABLA 1 Valores Tm y parámetros termodinámicos de la formación de dúplex de oligonucleótidos que contienen la 2-aza-2'-desoxi-adenosina
12
Se construyen los dos oligonucleótidos 5'-d(TAGGTCAATACT) y 5'-d(AGTATTGACCTA) para formar un híbrido estable con un valor T_{m} de 47ºC. Se utiliza este dúplex como patrón para estudiar la influencia de las bases modificadas en la estructura y la estabilidad del dúplex. De la tabla 1 se desprende que el reemplazo de un dA - dT central por un par de bases z^{2}A_{d} - dT reduce la T_{m} del dúplex en 5º; el intercambio de los pares de bases revela una disminución de la T_{m} en 10º. La reducción de la estabilidad del dúplex es obviamente independiente de la posición de par de bases reemplazado: el dúplex que tiene dos pares de bases z^{2}A_{d} - dT consecutivos presenta la misma T_{m} que el dúplex, en el que los pares de bases modificados están separados por tres pares normales. La estabilidad del dúplex sigue disminuyendo linealmente cuando aumento el número de pares de bases z^{2}A_{d} - dT; el oligonucleótido que contiene cuatro pares modificados tiene una T_{m} de solamente 28ºC. Este resultado está en un contraste sorprendente con los valores hallados en oligonucleótidos en los que los restos dA se reemplazan por 8-aza-2'-desoxiadenosina; aquí la introducción incluso de cuatro restos z^{8}A_{d} en lugar de dA no ejerce influencia alguna en la estabilidad del dúplex.
Tal como se desprende de la tabla 1, la Tm de un oligonucleótido que en la posición 7 tenga un par de bases G-C (último renglón de la tabla 1) tiene una Tm de 54ºC. Reemplazando dos C de estos pares de bases por 2-aza-adenina se obtiene una Tm de 46ºC (7 dúplex). La misma Tm está presente cuando estos pares de bases artificiales se reemplazan por el par de bases natural A-T (primer dúplex). Además, el dúplex que tiene un par de bases mixto 2-aza-adenina/G y A-T (tercer dúplex). De la tabla 1 se puede deducir también que el reemplazo de un par de bases G-C por un par de bases artificial de la presente invención reduce la Tm entre 3 y 5ºC, con preferencia 4ºC.
Los resultados recién descritos se obtienen en dúplex de orientación de cadena antiparalela. Sin embargo, el mismo resultado se encuentra también en los dúplex de oligonucleótido de una polaridad de hebra paralela. La orientación de la cadena del DNA de origen natural es antiparalela (aps). Esta orientación puede volverse en paralela cuando el dúplex contiene pares de bases isoG_{d}-dC y/o isoMe^{5}C_{d}-dG (Helv. Chim. Acta 80, 73-85, 1997). Dado que el apareo de dA y dT es ambiguo, cualquier DNA natural podrá hibridarse en modo paralelo cuando la segunda hebra contenga las bases isoguanina, isocitosina, adenina y timina. Como ejemplo, un dúplex recogido en la tabla 1. Cuando en este dúplex se reemplazan dos pares de bases dA - dT por z^{2}A_{d} - dT, se determina una reducción del valor T_{m} de 10º, que es idéntico a los resultados obtenidos con los correspondientes dúplex de oligonucleótidos antiparalelos.
Los datos de la T_{m} recogidos en la tabla 1 presentan otro rasgo interesante de las propiedades de apareamiento de bases de z^{2}A_{d} (2). Estimulados por el hallazgo de que el reemplazo de un par de bases central destabilizante z^{2}A_{d} - dT por z^{2}A_{d}-dG aumenta el valor de T_{m} del oligómero volviendo al valor del dúplex sin modificar (T_{m} = 46ºC), hemos investigado las estabilidades de dúplex de los oligómeros que contienen apareos defectuosos (mismatches).
A tal fin se sintetizan oligodesoxinucleótidos, en los que dos restos z^{2}A_{d} centrales se colocan en posición opuesta a dos restos dT, dA, dC o dG. En todos los casos, excepto para los dúplex que contienen z^{2}A_{d}-dG, el valor T_{m} disminuye significativamente, del modo más pronunciado en el oligómero que tiene dos pares z^{2}A_{d}-dC. Sin embargo, este nucleótido presenta casi el mismo valor que el dúplex sin modificar. Esto nos urgió a proponer un par de bases z^{2}A_{d}-dG, tal como se indica en la figura 1 y figura 6 (motivo I). Por lo tanto, la presente invención puede utilizarse en ensayos, en los que los ácidos nucleicos deberían discriminarse recurriendo a apareos defectuosos (mismatches).
Estos hallazgos sobre el peculiar apareo de bases de la 2-aza-2'-desoxiadenosina implica que este nucleósido presenta propiedades de apareo similares a las de la 2'-desoxiisoguanosina (isoG_{d}), tanto más por cuanto ambos presentan modelos similares de enlace de hidrógeno dador-aceptor, cuando asumen una forma tautómera ceto/H-N(3) de la 2'-desoxiisoguanosina (figura 6, motivo II). Obviamente, esta última forma un par de bases purina-purina con la 2'-desoxiguanosina de oligodesoxinucleótidos que tienen polaridad antiparalela de hebras, pero pares de bases significativamente más débiles con la dC y la dT y, en particular, con la dA.
Con la ayuda de estos resultados hemos anticipado que, en los oligonucleótidos de orientación paralela, la 2-aza-2'-desoxiadenosina formará un par de bases con la isoG_{d} (figura 7, motivo III) en condiciones neutras así como con la dC protonada (figura 7, motivo V) de dúplex de orientación antiparalela. Por otro lado, con la 2'-desoxiisocitidina protonada se podría formar un par de bases antiparalelo con arreglo al motivo estructural VI representado en la
figura 7.

Claims (29)

1. Un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico que consta de un esqueleto, dicho esqueleto tiene insertados grupos heterocíclicos capaces de apareo con nucleobases naturales, por lo menos uno de dichos grupos heterocíclicos es una de las monobases de origen natural, caracterizado porque por lo menos uno de dichos grupos heterocíclicos es un grupo de la fórmula general I
13
en la que
W
es N,
Z
se elige entre el grupo formado por N y C con la condición de que
- si
Z es N, entonces
\quad
X con independencia de Y se elige entre el grupo formado por N y CR^{3} e
\quad
Y con independencia de X se elige entre el grupo formado por N y CR^{4},
\quad
y el enlace entre X e Y es un doble enlace y el enlace entre Y y Z es un enlace simple y
- si
Z es C, entonces
\quad
Xes NR^{33} e
\quad
Y se elige entre el grupo formado por N y CR^{4} y
\quad
el enlace entre Z e Y es un doble enlace y el enlace entre X e Y es un enlace simple,
en la que
R^{1}
es -NR^{5}R^{6},
R^{3} y R^{4} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -halógeno, -OR^{13}, -SR^{19}, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -alquinilo C_{2}-C_{10}, -NO_{2}, -NR^{5}R^{6}, -ciano y -C(=O)R^{11},
R^{11}
se elige entre el grupo formado por -OH, -alcoxi C_{1}-C_{6}, -ariloxi C_{6}-C_{22} y NHR^{12},
R^{5}, R^{6}, R^{12}, R^{13}, R^{19} y R^{33} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -alquinilo C_{2}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, un grupo protector y un grupo informante,
r y s con independencia entre sí son números enteros de 1 a 18,
D
es la posición de unión del grupo al resto del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico y
dichos grupos alquilo, alquenilo y alquinilo están sin sustituir o sustituidos por uno o más restos elegidos entre el grupo formado por -halógeno, -SH, -S-alquilo C_{1}-C_{6}, -alcoxi C_{1}-C_{6}, -OH, -NR^{5}R^{6}, -COR^{11}, -NH-CONR^{5}R^{6}, -NH-CSNR^{5}R^{6} y -[O-(CH_{2})_{r}]_{s}-NR^{5}R^{6}.
2. El compuesto que se fija sobre el ácido nucleico de la reivindicación 1, en el que el esqueleto contiene restos azúcar y fosfato.
\newpage
3. Un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico de la reivindicación 2, en el que la configuración de azúcar se elige entre el grupo formado por las configuraciones \alpha-D, \beta-D, \alpha-L y \beta-L.
4. El compuesto que se fija sobre el ácido nucleico de la reivindicación 3, en el que el resto azúcar es un resto
2'-desoxi-\beta-D-eritropentofuranosilo.
5. El compuesto que se fija sobre el ácido nucleico de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el esqueleto contiene uno o más restos de la fórmula general II
14
en la que
A
se elige entre el grupo formado por O, S y N-alquilo C_{1}-C_{10},
L
se elige entre el grupo formado por oxi, sulfanodiilo y -NR^{22}-,
T
se elige entre el grupo formado por oxo, tioxo y selenoxo,
U
se elige entre el grupo formado por -OH, -O-grupo informante, -SH, -S-grupo informante, -SeH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alquilo C_{1}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, -(aril C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, -NR^{23}R^{24} y -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O-(alquilo C_{1}-C_{10})-R^{25}, o en la que -NR^{23}R^{24} junto con N puede formar un anillo heterocíclico de 5 ó 6 eslabones,
V
se elige entre el grupo formado por oxi, sulfanodiilo y -NR^{22}-,
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido, -O-alilo, -O-alquinilo y -NH_{2},
R^{22}
con independencia de su aparición se elige entre el grupo formado por -H y -alquilo C_{1}-C_{10},
R^{23} y R^{24} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -alquilo C_{1}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{20}, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, -alquilo C_{1}-C_{6}-[NH(CH_{2})_{c}]_{d}-NR^{26}R^{27} y un grupo informante,
R^{25}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -halógeno, -amino, -alquilamino C_{1}-C_{18}, -COOH, -CONH_{2} y -COO-alquilo C_{1}-C_{4} y un grupo informante,
R^{26} y R^{27} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{6} y -(alcoxi C_{1}-C_{4})-alquilo C_{1}-C_{6} y un grupo informante,
c
es un número entero de 2 a 6,
d
es un número entero de 0 a 6 y
B
un resto de la fórmula I,
en la que cualquier alquilo, alquenilo y alquinilo puede estar sustituido o sin sustituir.
6. El compuesto que se fija sobre el ácido nucleico de la reivindicación I, en el que R^{1} es -NH_{2}.
7. El compuesto de ácido nucleico de la reivindicación 1, que contiene por lo menos un grupo informante.
8. El compuesto que se fija sobre el ácido nucleico de la reivindicación 1, en el que el esqueleto contiene un resto de la fórmula general III
15
en la que
A
se elige entre el grupo formado por O, S y N-alquilo C_{1-}C_{6},
M
se elige entre el grupo formado por oxi, sulfanodiilo, -NR^{22}-, -alquilo C_{1}-C_{10}- u -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -S-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -NR^{22}-(alquilo C_{1}-C_{6})-O-,
R^{22}
se elige entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, un grupo protector y un grupo informante,
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -alquiniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido, -SH, -alquilmercapto C_{1}-C_{10} y -NH_{2},
R^{15}
se elige entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{6}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -alquinilo C_{2}-C_{10}, -(alquilo C_{2}-C_{10})-carbonilo, -(alquenilo C_{3}-C_{19})-carbonilo, -(alquinilo C_{3}-C_{19})-carbonilo, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, una fase sólida y un grupo de la fórmula IV
103
en la que
T
se elige entre el grupo formado por oxo, tioxo y selenoxo y
U
se elige entre el grupo formado por -OH, -O-grupo informante, -SH, -SeH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alquilo C_{1}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, -NR^{23}R^{24} y -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O-(alquilo C_{1}-C_{10})-R^{25} o bien en el que NR^{23}R^{24} junto con N pueden formar un anillo heterocíclico de 5 ó 6 eslabones,
R^{23} y R^{24} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -alquilo C_{1}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{20}, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, -(alquilo C_{1}-C_{6})-[NH(CH_{2})_{c}]_{d}-NR^{26}R^{27},
R^{25}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -halógeno, -amino, -alquilamino C_{1}-C_{18}, -COOH, -CONH_{2} y -COO-alquilo C_{1}-C_{4},
R^{26} y R^{27} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{6} y -(alcoxi C_{1}-C_{4})-alquilo C_{1}-C_{6},
R^{29}
se elige entre el grupo formado por -OR^{30} y -SR^{30},
R^{30}
se elige entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, un grupo protector, una fase sólida y un grupo informante
B
es el enlace con el resto de la fórmula I,
en la que cualquier alquilo, alquenilo y alquinilo puede estar sustituido o sin sustituir.
9. El compuesto que se fija sobre el ácido nucleico de una cualquiera de las reivindicaciones 1, 5 y 6, en el que dicho esqueleto contiene un resto de la fórmula V,
16
en la que
A
se elige entre el grupo formado por O, S y N-alquilo C_{1}-C_{6},
M'
se elige entre el grupo formado por oxi, sulfanodiilo, -NR^{22}-, -alquilo C_{1}-C_{10} u -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -S-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -NR^{22}-(alquilo C_{1}-C_{6})-O-,
R^{22}
se elige entre el grupo formado por -H, un grupo protector, un grupo informante y -alquilo C_{1}-C_{10},
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -alquiniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido, -SH, -S-alquilmercapto C_{1}-C_{6} y -NH_{2},
R^{16}
se elige entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{8}, -alquenilo C_{2}-C_{18}, -alquinilo C_{2}-C_{18}, -(alquilo C_{2}-C_{18})-carbonilo, -(alquenilo C_{3}-C_{19})-carbonilo, -(alquinilo C_{3}-C_{19})-carbonilo, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{8}, un grupo protector y un compuesto de la fórmula IV
104
en la que
T
se elige entre el grupo formado por oxo, tioxo y selenoxo,
U
se elige entre el grupo formado por -OH, -SH, -SeH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alquilo C_{1}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, -NR^{23}R^{24} y -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O-(alquilo C_{1}-C_{10})-R^{25}, en el que NR^{23}R^{24} junto con N pueden formar un anillo heterocíclico de 5 ó 6 eslabones,
R^{23} y R^{24} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -alquilo C_{1}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{20}, -(arilo C_{6}-C_{14})-alquilo C_{1}-C_{10}, -(alquilo C_{1}-C_{6})-[NH(CH_{2})_{c}]_{d}-NR^{26}R^{27},
R^{25}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -halógeno, -amino, -alquilamino C_{1}-C_{18}, -COOH, -CONH_{2} y -COO-alquilo C_{1}-C_{4},
R^{26} y R^{27} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{6} y -(alcoxi C_{1}-C_{4})-alquilo C_{1}-C_{6},
R^{29}
se elige entre el grupo formado por -OR^{30} y -SR^{30},
R^{30}
se elige entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, un grupo protector, una fase sólida y un grupo informante, y
B
es el enlace con el resto de la fórmula I,
en los que cualquier alquilo, alquenilo y alquinilo puede estar sustituido o sin sustituir.
10. El compuesto de la reivindicación 9, en el que M' es O, R^{16} es H y R^{14} se elige entre el grupo formado por -H y -OH.
11. Un compuesto de la fórmula VII
17
en la que
A
se elige del grupo formado por O, S y N-alquilo C_{1}-C_{6},
M y M' con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por oxi, sulfanodiilo, -NR^{22}-, -alquilo C_{1}-C_{10} u -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -S-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -NR^{22}-(alquilo C_{1}-C_{6})-O-,
R^{22}
se elige entre el grupo formado por -H y -alquilo C_{1}-C_{10},
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OR^{31}, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -alquiniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido-NHR^{31}, SR^{31} y -NH_{2},
R^{31}
es un grupo protector o un grupo informante,
R^{32} y R^{17} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10} y -arilo C_{6}-C_{22},
R^{18}
se elige entre el grupo formado por -alquilo C_{1}-C_{6} sustituido o sin sustituir, -alcoxi C_{1}-C_{6} sin sustituir o -alcoxi C_{1}-C_{6} sustituido una o más veces por un resto elegido entre el grupo formado por -halógeno, -O-nitroariloxi y -ciano y
B
es un grupo de la fórmula I,
18
\vskip1.000000\baselineskip
en la que
\newpage
W
es N,
Z
se elige entre el grupo formado por N y C con la condición de que
- si
Z es N, entonces
\quad
X con independencia de Y se elige entre el grupo formado por N y CR^{3} e
\quad
Y con independencia de X se elige entre el grupo formado por N y CR^{4},
\quad
y el enlace entre X e Y es un doble enlace y el enlace entre Y y Z es un enlace simple y
- si
Z es C, entonces
\quad
X es NR^{33} e
\quad
Y se elige entre el grupo formado por N y CR^{4} y
\quad
el enlace entre Z e Y es un doble enlace y el enlace entre X e Y es un enlace simple,
en la que
R^{1}
es NR^{5}R^{6},
R^{3} y R^{4} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -halógeno, -OR^{13}, -SR^{19}, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -alquinilo C_{2}-C_{10}, -NO_{2}, -NR^{5}R^{6}, -ciano y -C(=O)R^{11},
R^{11}
se elige entre el grupo formado por -OH, -alcoxi C_{1}-C_{6}, -ariloxi C_{6}-C_{22} y NHR^{12},
R^{5}, R^{6}, R^{12}, R^{13}, R^{19} y R^{33} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -alquinilo C_{2}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, un grupo protector y un grupo informante,
r y s con independencia entre sí son números enteros de 1 a 18,
D
es la posición de unión del grupo al resto del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico y
dichos grupos alquilo, alquenilo y alquinilo están sin sustituir o sustituidos por uno o más restos elegidos entre el grupo formado por -halógeno, -SH, -S-alquilo C_{1}-C_{6}, -alcoxi C_{1}-C_{6}, -OH, -NR^{5}R^{6}, -COR^{11}, -NH-CONR^{5}R^{6}, -NH-CSNR^{5}R^{6} y -[O-(CH_{2})_{r}]_{s}-NR^{5}R^{6},
con la condición de que por lo menos uno de R^{5} y R^{6} del -NR^{5}R^{6} sea un grupo protector.
12. Un compuesto de la reivindicación 11, en el que dicho grupo de la fórmula I contiene por lo menos un grupo informante.
13. Un compuesto de la reivindicación 11, en el que dicho grupo de la fórmula I se elige entre el grupo formado por grupos de la fórmula I, en los que se cumple que:
- W es N, Z es N, Y es N y X es CR^{3}, o
- W es N, Z es C, Y es N y X es CR^{3}, o
- W es N, Z es N, Y es N y X es N.
14. El producto de la fijación de por lo menos un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico de una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 9 y un ácido nucleico, uniéndose entre sí el compuesto que se fija sobre el ácido nucleico y el ácido nucleico mediante un apareo de bases de orientación paralela o antiparalela.
15. Un método para la determinación de un ácido nucleico, que consta de los pasos:
- proporcionar una muestra, de la que se sospecha que contiene dicho ácido nucleico,
- proporcionar un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico según la reivindicación I, que es esencialmente complementario de una parte o de todo dicho ácido nucleico,
- poner en contacto dicha muestra con dicho compuesto que se fija sobre el ácido nucleico, en condiciones en las que pueda tener lugar tal unión,
- determinar el producto de tal fijación que se forma con dicho ácido nucleico y dicho compuesto que se fija sobre él, como medida de la presencia de dicho ácido nucleico.
16. Un método de la reivindicación 15, en el que cualquiera de los grupos de la fórmula I de dicho compuesto que se fija sobre un ácido nucleico de la reivindicación 1 está situado en dicho compuesto para realizar un apareo de bases con un resto G de dicho ácido nucleico.
17. Uso de una 2-azapurina de la fórmula I según la reivindicación 1 en un compuesto que se fija sobre un ácido nucleico como sustituta de la citosina.
18. Uso de una 2-azapurina de la fórmula I según la reivindicación 1 en reacciones de hibridación de sondas con ácidos nucleicos como base en una posición de apareo de las bases de la sonda con G del ácido nucleico.
19. Un método para la síntesis química de un compuesto de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 utilizando subunidades activadas, dichas subunidades activadas contienen por lo menos un grupo de la fórmula I.
20. Un método de la reivindicación 19, en el que por lo menos una subunidad es un compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones de 11 a 13.
21. Un método para la síntesis enzimática de un compuesto de una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 10, que consiste en hacer reaccionar una subunidad trifosfato con un cebador empleando como molde un ácido nucleico para el alargamiento del cebador, dicha subunidad trifosfato contiene un grupo heterocíclico de la fórmula I.
22. Un método según la reivindicación 21, en el que dicha subunidad trifosfato tiene la fórmula VIII
19
en la que
PPP
es un grupo trifosfato,
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido y -NH_{2}, y
B
es un grupo de la fórmula I, en la que W es N y en la que R^{1} es NR^{5}R^{6}, y en la que R^{5} y R^{6} son restos definidos en la reivindicación 1.
23. Un método para la determinación de la presencia o ausencia de ácidos nucleicos, cada uno de los cuales contiene una secuencia particular, en una muestra, que consiste en los pasos de:
- poner en contacto dicha muestra con una fase sólida que tenga inmovilizado sobre su superficie los compuestos que se fijan sobre ácidos nucleicos, cada uno de ellos tiene una secuencia complementaria de la de dichas secuencias concretas de dichos ácidos nucleicos;
- determinar sobre dicha fase sólida la formación de híbridos que contengan un ácido nucleico con una secuencia particular y el compuesto que se fija sobre el ácido nucleico que contiene la secuencia complementaria,
caracterizado porque por lo menos uno de dichos compuestos que se fijan sobre ácidos nucleicos es un compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 10.
24. Un método para la determinación de la presencia, ausencia o cantidad de un ácido nucleico en una muestra, que consiste en los pasos de:
- proporcionar cebadores, un primer cebador es esencialmente complementario de una primera secuencia de fijación de dicho ácido nucleico y un segundo cebador es esencialmente complementario de una secuencia de fijación de un complemento de este ácido nucleico y una sonda que es complementaria del ácido nucleico o del complemento del mismo entre las secuencias de fijación de dichos cebadores, dicha sonda está marcada en diferentes subunidades por lo menos con dos grupos informantes diferentes,
- someter dicha muestra con dichos cebadores y dicha sonda a condiciones que favorecen la extensión de dichos cebadores y separar dichos grupos informantes entre sí mediante la desintegración de la sonda y
- determinar el grado de desintegración de la sonda mediante por lo menos uno de dichos grupos informantes,
caracterizado porque por lo menos uno de dichos cebador y/o sonda es un compuesto que se fija sobre ácido nucleico según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 10.
25. Un compuesto de la fórmula general VIII
20
en la que
PPP
es un grupo trifosfato,
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OH, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido y -NH_{2}, y
B
es un grupo de la fórmula I, en la que W es N y en la que R^{1} es NR^{5}R^{6}, y en la que R^{5} y R^{6} son restos definidos en la reivindicación 1.
26. Un compuesto de la reivindicación 25, en el que -M-R^{16} es un grupo trifosfato y -M-R^{15} es -OH.
27. Un compuesto de la reivindicación 26, en el que R^{14} es -OH.
28. Un compuesto de la reivindicación 25, en el que R^{14} es -H y R^{1} no es OH.
29. Un compuesto de la fórmula general IX
21
en la que
A
se elige entre el grupo formado por O, S y N-alquilo C_{1}-C_{6},
M y M' con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por oxi, sulfanodiilo, -NR^{22}-, -alquilo C_{1}-C_{10} u -O-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -S-(alquilo C_{1}-C_{10})-O- y -NR^{22}-(alquilo C_{1}-C_{6})-O-,
R^{22}
se elige entre el grupo formado por -H y -alquilo C_{1}-C_{10},
\global\parskip0.950000\baselineskip
R^{14}
se elige entre el grupo formado por -H, -OR^{31}, -alcoxi C_{1}-C_{10}, -alqueniloxi C_{2}-C_{10}, -alquiniloxi C_{2}-C_{10}, -halógeno, -azido-NHR^{31}, SR^{31} y -NH_{2},
R^{31}
es un grupo protector o un grupo informante,
R^{32} y R^{17} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10} y -arilo C_{6}-C_{22},
R^{18}
se elige entre el grupo formado por -alquilo C_{1}-C_{6} sustituido o sin sustituir, -alcoxi C_{1}-C_{6} sin sustituir o -alcoxi C_{1}-C_{6} sustituido una o más veces por un resto elegido entre el grupo formado por -halógeno, -nitroariloxi y -ciano y
B
es un grupo de la fórmula I
22
en la que
W
es N,
Z
se elige entre el grupo formado por N y C con la condición de que
- si
Z es N, entonces
\quad
X con independencia de Y se elige entre el grupo formado por N y CR^{3} e
\quad
Y con independencia de X se elige entre el grupo formado por N y CR^{4},
\quad
y el enlace entre X e Y es un doble enlace y el enlace entre Y y Z es un enlace simple y
- si
Z es C, entonces
\quad
X es NR^{33} e
\quad
Y se elige entre el grupo formado por N y CR^{4} y
\quad
el enlace entre Z e Y es un doble enlace y el enlace entre X e Y es un enlace simple,
R^{1}
es -NR^{5}R^{6},
R^{3} y R^{4} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -halógeno, -OR^{13}, -SR^{19}, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -alquinilo C_{2}-C_{10}, -NO_{2}, -NR^{5}R^{6}, -ciano y -C(=O)R^{11},
R^{11}
se elige entre el grupo formado por -OH, -alcoxi C_{1}-C_{6}, -ariloxi C_{6}-C_{22} y NHR^{12},
R^{5}, R^{6}, R^{12}, R^{13}, R^{19} y R^{33} con independencia entre sí se eligen entre el grupo formado por -H, -alquilo C_{1}-C_{10}, -alquenilo C_{2}-C_{10}, -alquinilo C_{2}-C_{10}, -arilo C_{6}-C_{22}, un grupo protector y un grupo informante,
r y s con independencia entre sí son números enteros de 1 a 18,
D
es la posición de unión del grupo al resto del compuesto que se fija sobre el ácido nucleico y
dichos grupos alquilo, alquenilo y alquinilo están sin sustituir o sustituidos por uno o más restos elegidos entre el grupo formado por -halógeno, -SH, -S-alquilo C_{1}-C_{6}, -alcoxi C_{1}-C_{6}, -OH, -NR^{5}R^{6}, -COR^{11}, -NH-CONR^{5}R^{6}, -NH-CSNR^{5}R^{6} y -[O-(CH_{2})_{r}]_{s}-NR^{5}R^{6},
con la condición de que por lo menos uno de R^{5} y R^{6} de -NR^{5}R^{6} sea un grupo protector.
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