JP2003034696A - 蛍光ヌクレオチド及びそれを用いた標識法 - Google Patents
蛍光ヌクレオチド及びそれを用いた標識法Info
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Abstract
オチドを提供する。 【解決手段】 式:X−Y−Z[Xは天然又は非天然
のヌクレオチドなどの残基を示し、上記残基中の塩基部
分でYと結合し;Yは2価の連結基又は単結合を示し;
Zは式(I)(R1〜R4はアルキル基を示し;V1〜V6
は水素原子又は置換基を示し;L1〜L7はメチン基を示
し;Wは酸素原子、硫黄原子、−C(R3)(R4)−又は−
N(R5)−、(R3〜R5はアルキル基を示す)を示し;
Qは窒素原子又は−C(V7)−(V7は水素原子又は一価
の置換基を示す)を示し;Mは対イオンを示し;mは分
子の電荷を中和するのに必要な数を示し;s、t、又は
uは0又は1を示す)で表される化合物などから誘導さ
れる1価の基であり、R1又はR2中に存在する反応性基
でYと結合する]で表される蛍光ヌクレオチド。 【化1】
Description
て有用なアザメチン化合物及びそれを含む蛍光ヌクレオ
チド並びにその利用に関するものである。
いられる分子生物学的方法の1つはDNA/DNA、R
NA/RNA又はRNA/DNAハイブリッド形成であ
る。この方法ではプローブとして用いる核酸(DNA又
はRNA)を標識し、この標識された核酸を検出すべき
核酸(DNA又はRNA)とハイブリダイゼーションさ
せる。プローブとして用いた核酸と検出すべき核酸の間
に相同性が存在する場合、それぞれの相補的な1本鎖の
核酸がハイブリダイゼーションし、2本鎖が形成され、
その2本鎖をプローブの標識により検出する。
合、ラジオアイソトープでプローブを標識する方法が用
いられ、プローブと標的核酸とのハイブリダイゼーショ
ンの有無はオートラジオグラフィーにより検出されてい
た。遺伝子プローブを標識する際にラジオアイソトープ
を利用する方法は特に感度が高い点で優れているが、ラ
ジオアイソトープの取り扱いに付随して実験室の安全性
の確保及び放射性化合物の廃棄の問題という繁雑さが存
在していた。また、ラジオアイソトープは半減期を有す
るため、一定期間しか用いることができないという問題
点もあった。
射性標識法が開発されてきており、例えば、遺伝子プロ
ーブをビオチン分子(欧州特許第63879号明細書)
又はジゴキシゲニン分子(欧州特許公開第324474
A1号)を用いて標識する方法が知られている。標識核
酸プローブと検出すべき核酸配列とのハイブリダイゼー
ションを行った後、形成された2本鎖核酸の中にはビオ
チン分子又はジゴキシゲニン分子が存在する。ハイブリ
ダイゼーション後、これらに対して(ストレプト)アビ
ジン−マーカー酵素複合体又はジゴキシゲニンへの抗ジ
ゴキシゲニン抗体−マーカー酵素複合体を結合すること
によって、プローブがハイブリダイゼーションした核酸
を検出することができる。しかしながら、このような酵
素を用いた検出法は、感度や特異性の面で十分なもので
はなかった。
物質を標識する方法が種々研究されている。蛍光標識試
薬に求められる性能としては、(1)高い蛍光量子収率
を有すること、(2)高い分子吸光係数を有すること、
(3)水溶性で、かつ水性溶媒中で凝集して自己消光を
起こさないこと、(4)加水分解を受けにくいこと、
(5)光分解が起こりにくいこと、(6)バックグラウ
ンド蛍光の影響を受けにくいこと、(7)標的物質と共
有結合を生じさせる反応性置換基が導入されていること
などが挙げられる。蛍光標識試薬として古くから知られ
ているフルオレセインイソチオシアネート(FIT
C)、ローダミンイソチオシアネートは高い蛍光量子収
率を有するものの、分子吸光係数が低く、また励起及び
発光波長が500nm−600nmであるため、例えば
ブロッティングに用いるメンブレンのバックグラウンド
蛍光の影響を受けやすいという欠点がある。
米国特許第5486616号明細書、特開平2−191
674号公報、同5−287209号公報、同5−28
7266号公報、同8−47400号公報、同9−12
7115号公報、同7−145148号公報、同6−2
22059号公報に記載されたシアニン色素、Journalo
f Fluorescence, 5, 231ページ(1995年)に記載された
バルビツール酸オキソノール等のポリメチン色素が知ら
れているが、これらは水に溶けにくく、また溶解しても
加水分解が生じる等の問題がある。また、色素同士の分
子間相互作用が強いために水性媒体中で凝集体を生じ、
そのため蛍光の自己消光が観測される場合が多い。ま
た、特開平2−191674号公報等に記載されている
シアニン色素は比較的安定な発色団にスルホン酸基を導
入することで水溶性を付与し、かつ凝集体の形成を抑制
した優れた色素であるが、蛍光量子収率が充分に高いと
は言えず、またスルホン酸基の導入により色素の合成が
困難になるという問題点があった。このような状況か
ら、蛍光が強い特性に加えて、水溶性が高く安定で凝集
による蛍光消光が起こらない蛍光色素の開発が求められ
ていた。
特許第870,753号明細書に記載されたアザインド
レニンシアニン色素の例があるが、該特許には水溶性、
凝集性、水溶液安定性等、蛍光標識試薬に必須の特性に
関する記載が無く、さらには標的物質と共有結合を生じ
させる反応性置換基を導入した例も記載されていないこ
とから、このアザインドレニンシアニン色素の蛍光標識
試薬としての適性は全く未知であった。また、特開平4
−358143号公報、同3−135553号公報、同
1−280750号公報、欧州特許第341958号公
報には、アザインドレニンシアニンを写真用途に適用し
た例が示されているが、これらはアザインドレニンシア
ニンの吸収特性を利用したものであり、発光特性に着目
してそれらを積極的に利用したものではなかった。
の手段】本発明の課題は、核酸の標識のために有用な新
規な蛍光ヌクレオチドを提供することにあり、より具体
的には、上記の従来技術の問題点を回避可能な蛍光ヌク
レオチドを提供することを課題としている。本発明者ら
は上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、
蛍光標識試薬として最近開発されたアザアメチン化合物
を用いてヌクレオチドとの複合体を形成し、その複合体
を用いて核酸を標識及び検出すると、核酸への取り込み
率及び検出の際の蛍光強度が優れていることを見出し、
本発明を完成するに至った。
クレオチド又はポリヌクレオチドあるいはそれらの誘導
体の残基を示し、上記残基中の塩基部分でYと結合し;
Yは2価の連結基又は単結合を示し;Zは下記の一般式
(I):
もしくは無置換のアルキル基を示し、R3及びR4は互い
に連結して飽和又は不飽和の環を形成してもよく;
V1、V2、V3、V4、V5、及びV6は水素原子又は置換
基を示し、V1とV2、V2とV3、V4とV5、及び/又は
V5とV6は互いに連結して飽和又は不飽和の環を形成し
てもよく;L1、L2、L3、L4、L5、L6、及びL7は
それぞれ独立に置換又は無置換のメチン基を示し;Wは
酸素原子、硫黄原子、−C(R3)(R4)−又は−N(R5)
−、(R3、R4、及びR5はそれぞれ独立に置換若しく
は無置換のアルキル基を示す)を示し;Qは窒素原子又
は−C(V7)−(V7は水素原子又は一価の置換基を示
し、V6と互いに連結して飽和又は不飽和の環を形成し
てもよい)を示し;Mは対イオンを示し;mは分子の電
荷を中和するのに必要な数を示し;sは0又は1を示
し;tは0又は1を示し;uは0又は1を示す)で表さ
れる化合物;下記の一般式(II):
L2、L3、L4、L5、L6、L7、W、M、m、s、t、
及びuは上記定義と同義であり;V8は水素原子又は一
価の置換基を示すが、Wが−N(R5)−又は−C(R3)
(R4)−の場合にはV8はW上の置換基と連結して飽和又
は不飽和の環を形成してもよい)で表される化合物;又
は下記の一般式(III):
L2、L3、L4、L5、L6、L7、W、M、m、s、t、
及びuは上記定義と同義であり;Eは窒素原子又は−C
(R6)=(R6は水素原子又は一価の置換基を示す)を示
し;V9は水素原子又は一価の置換基を示すが、V9はR
6と連結して飽和又は不飽和の環を形成してもよい)で
表される化合物から誘導される1価の基であり、R1又
はR2中に存在する反応性基でYと結合する]で表され
る蛍光ヌクレオチドを提供するものである。
R2のうち少なくとも一つがY中の活性エステル基(該
活性エステル基はアミノ基、ヒドロキシル基、又はチオ
ール基と共有結合し得る)で置換されたアルキル基であ
る上記の蛍光ヌクレオチド;R1及びR2のうち少なくと
も一つがY中のカルボキシル基で置換されたアルキル基
である上記の蛍光ヌクレオチド;及びXがヌクレオチド
あるいはそれらの誘導体の残基である上記の蛍光ヌクレ
オチドが提供される。
P、CMP、CDP、CTP、UMP、UDP UT
P、TMP、TDP、TTP、2−Me−AMP、2−
Me−ADP、2−Me−ATP、1−Me−GMP、
1−Me−GDP、1−Me−GTP、5−Me−CM
P、5−Me−CDP、5−Me−CTP、5−MeO
−CMP、5−MeO−CDP、5−MeO−CTP
(Meはメチル基、MeOはメトキシ基を示し、Me又
はMeOの前の数字は置換位置を示す)からなる群から
選ばれるヌクレオチド、(2)上記の(1)に記載のヌ
クレオチドに対応するデオキシヌクレオチド及びジデオ
キシヌクレオチドからなる群から選ばれるヌクレオチ
ド;及び(3)上記の(1)及び(2)に記載のヌクレ
オチドから誘導されるヌクレオチド誘導体からなる群か
ら選ばれるヌクレオチド又はその誘導体の残基である上
記の蛍光ヌクレオチド;Yが−CH2−、−CH=CH
−、−C≡C−、−CO−、−O−、−S−、−NH
−、又はこれらの基の任意の組み合わせからなるなる連
結基(該連結基上の水素原子は他の置換基で置換されて
いてもよい)である上記の蛍光ヌクレオチド;及びYが
アミノアリル基である上記の蛍光ヌクレオチドが提供さ
れる。
酸、及び上記の蛍光ヌクレオチドを用いて核酸合成反応
を行う工程を含む蛍光標識された核酸の製造方法が本発
明により提供される。この方法の好ましい態様によれ
ば、核酸合成反応が逆転写反応、ターミナルトランスフ
ェラーゼ反応、ランダムプライム法、PCR法、及びニ
ックトランスレーション法からなる群から選ばれる1又
は2以上の反応である上記の方法が提供される。
オチドで標識された核酸プローブ又はプライマー;上記
の核酸プローブ又はプライマーからなる核酸検出用試
薬;病気の診断に用いるための上記の核酸検出用試薬;
及び核酸検出用キットであって、(1)上記の蛍光ヌク
レオチド、(2)核酸合成酵素、及び(3)緩衝液を含
むキットが提供される。
で表されるアザメチン色素(好ましくはWが−C(R3)
(R4)−又は酸素原子である上記アザメチン色素、およ
びWが−C(R3)(R4)−であり、Yが窒素原子である上
記アザメチン色素);上記の一般式(II)で表されるア
ザメチン色素(好ましくはWが−C(R3)(R4)−又は硫
黄原子である上記アザメチン色素);及び上記の一般式
(III)で表されるアザメチン色素(好ましくはWが酸
素原子である上記アザメチン色素)が提供される。ま
た、一般式(I)、(II)、及び(III)で表されるア
ザメチン色素において、R1及びR2のうち少なくとも一
つが被標識化合物と共有結合し得る反応性基で置換され
たアルキル基であるアザメチン色素;一般式(I)、
(II)、及び(III)で表されるアザメチン色素におい
て、R1及びR2のうち少なくとも一つが活性エステル基
(該活性エステル基は被標識化合物中のアミノ基、ヒド
ロキシル基又はチオール基と共有結合し得る)で置換さ
れたアルキル基である上記のアザメチン色素;及び、一
般式(I)、(II)、及び(III)で表されるアザメチ
ン色素において、R1及びR2のうち少なくとも一つがカ
ルボキシル基で置換されたアルキル基である上記のアザ
メチン色素が提供される。
ための上記一般式(I)、一般式(II)、又は一般式
(III)で表される化合物の使用;上記の核酸プローブ
又はプライマーの製造のための上記一般式(I)、一般
式(II)、又は一般式(III)で表される化合物の使
用;上記の核酸検出用試薬の製造のための上記一般式
(I)、一般式(II)、又は一般式(III)で表される
化合物の使用;及び病気の診断方法であって、ヒトを含
む哺乳類動物から採取された生体試料に上記の核酸検出
用試薬を接触させる工程を含む方法が本発明により提供
される。
オチドとしては、例えば、(1)AMP、ADP、AT
P、GMP、GDP、GTP、CMP、CDP、CT
P、UMP、UDP UTP、TMP、TDP、TT
P、2−Me−AMP、2−Me−ADP、2−Me−
ATP、1−Me−GMP、1−Me−GDP、1−M
e−GTP、5−Me−CMP、5−Me−CDP、5
−Me−CTP、5−MeO−CMP、5−MeO−C
DP、5−MeO−CTP(Meはメチル基、MeOは
メトキシ基を示し、Me又はMeOの前の数字は置換位
置を示す)で表されるヌクレオチド、(2)前記ヌクレ
オチドに対応するデオキシヌクレオチド、及び前記ヌク
レオチドに対応するジデオキシヌクレオチド、並びに
(3)前記(1)及び(2)に記載のヌクレオチドから
さらに誘導される誘導体などを挙げることができるが、
これらに限定されることはない。天然又は非天然のヌク
レオチドの具体例としては、例えば、ATP、CTP、
GTP、TTP、UTP、dATP、dCTP、dGT
P、dTTP、dUTP、ddATP、ddCTP、d
dGTP、ddTTP、ddUTP、又はこれらの誘導
体などを挙げることができるが、これらに限定されるこ
とはない。
記のヌクレオチド又はその誘導体が1から50個程度、
好ましくは1から30個程度、さらに好ましくは1から
20個程度重合したオリゴヌクレオチドを挙げることが
でき、構成単位の各ヌクレオチドは同一でも相違してい
てもよい。ポリヌクレオチドとは、上記ヌクレオチド又
はその誘導体が多数重合した重合体であり、その大きさ
(長さ)は特に限定されないが、例えば塩基数として数
bpから数kbに至るものでもよい。本明細書で用いる
蛍光ヌクレオチドと言う用語は、核酸成分が上記したよ
うなヌクレオチド、オリゴヌクレオチド及びポリヌクレ
オチドである場合の全てを包含し、最も広義に解釈しな
ければならない。
結合する。ヌクレオチド残基の塩基部分としては、プリ
ン誘導体とピリミジン誘導体が挙げられる。プリン塩基
中における連結基Yとの結合部位は、糖成分と結合する
9位以外であれば特に制限されない。例えば、プリン塩
基がアデニンの場合には2位又は8位で結合することが
でき、あるいは6位に存在するアミノ基で連結基Yと結
合することができる。プリン塩基がグアニンの場合には
1位又は8位で結合することができ、あるいは2位に存
在するアミノ基で連結基Yと結合することができる。ピ
リミジン塩基中における連結基Yとの結合部位は、糖成
分と結合する1位以外であれば特に限定されない。例え
ばピリミジン塩基がシトシンの場合には5位又は6位で
結合することができ、あるいは4位に存在するアミノ基
で連結基Yと結合することができ、ピリミジン塩基がチ
ミンの場合には3位又は6位で結合することができ、あ
るいは5位に存在するメチル基で連結基Yと結合するこ
とができる。また、ピリミジン塩基がウラシルの場合に
は3位、5位又は6位で連結基Yと結合することができ
る。
示す。連結基の種類は、本発明の蛍光ヌクレオチドの性
質、例えば蛍光ヌクレオチドの化合物としての安定性、
水溶性、核酸への取込み率、又は蛍光強度などに大きな
影響をもたらさない限り、特に限定されない。当業者は
Xで表されるヌクレオチド部分とZで表される蛍光化合
物部分とを連結するために適した2価の連結基を適宜選
択することができる。連結基Yとしては、例えば、−C
H2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CO−、−O
−、−S−、−NH−又はこれらの組み合わせからなる
連結基を挙げることができ、これらの連結基上の1個又
は2個以上の水素原子は他の置換基で置換されていても
よい。連結基の主鎖の炭素数は特に限定されないが、一
般的には1から50、好ましくは1から20、より好ま
しくは1から10、特に好ましくは1から5程度であ
る。
は一般式(III)で表されるアザメチン色素から誘導さ
れる1価の基であり、R1又はR2中に存在する反応性基
でYと結合する。
いて、R1及びR2は互いに同一でも異なっていてもよ
く、好ましくは炭素原子数が1から20のアルキル基を
示す。アルキル基は直鎖状、分枝鎖状、環状、又はそれ
らの組み合わせのいずれでもよい(本明細書において、
他のアルキル基、又はアルキル部分を有する他の置換基
のアルキル部分についても同様である)。例えば、メチ
ル基、エチル基、n−プロピル基、ブチル基、シクロヘ
キシル基などを挙げることができる。上記のアルキル基
は任意の位置に置換基を有していてもよい。アルキル基
上の置換基は特に制限はないが、色素を抗体、タンパ
ク、ペプチド、酵素基質、ホルモン、リンフォカイン、
代謝産物、レセプター、抗原、ハプテン、レクチン、ア
ビジン、ストレプタビジン、トキシン、炭水化物、多糖
類、核酸、デオキシ核酸、誘導核酸、誘導デオキシ核
酸、DNAフラグメント、RNAフラグメント、誘導DNAフラ
グメント、誘導RNAフラグメント、天然薬物、ウイルス
粒子、バクテリア粒子、ウイルス成分、イースト成分、
血液細胞、血液細胞成分、バクテリア、バクテリア成
分、天然から合成脂質、合成薬物、毒薬、環境汚染物
質、重合体、重合体粒子、ガラス粒子、プラスチック粒
子、重合体膜等を含む物質上に共有結合、イオン結合、
水素結合等により標識するための反応性置換基が導入さ
れていることが好ましい。
が、例えば、サクシンイミジルエステル基、ハロゲン置
換トリアジニル基、ハロゲン置換ピリミジニル基、スル
ホニルハライド基、α−ハロアセチル基、マレイミジル
基、アジリジニル基等である。その他の置換基として
は、例えば、ハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、臭
素、ヨウ素)、メルカプト基、シアノ基、ニトロ基、カ
ルボキシル基、リン酸基、スルホ基、ヒドロキシ基、ア
ミノ基、イソチオシアナート基、イソシアナート基、炭
素原子数が1から8程度のアルコキシ基(例えば、メト
キシ基、エトキシ基など)、炭素原子数が6から20程
度のアリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフト
キシ基など)、炭素原子数が2から10程度のアルコキ
シカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基、エト
キシカルボニル基)、炭素原子数6から20程度のアリ
ーロキシカルボニル基(例えば、フェノキシカルボニル
基など)、炭素原子数が2から10程度のアシル基(例
えば、アセチル基、ピバロイル基など)、炭素原子数が
2から8程度のアシルオキシ基(例えば、アセチルオキ
シ基、ベンゾイルオキシ基など)、炭素原子数が2から
8程度のアシルアミノ基(例えば、アセチルアミノ基な
ど)、炭素原子数1から8程度のスルホニル基(例え
ば、メタンスルホニル基、エタンスルホニル基、ベンゼ
ンスルホニル基など)、炭素原子数が1から20程度の
スルフィニル基(例えば、メタンスルフィニル基、エタ
ンスルフィニル基、ベンゼンスルフィニル基など)、炭
素原子数が1から8程度のスルホニルアミノ基(例え
ば、メタンスルホニルアミノ基、エタンスルホニルアミ
ノ基、ベンゼンスルホニルアミノ基など)、炭素原子数
が1から10程度のカルバモイル基(例えば、カルバモ
イル基、メチルカルバモイル基、モリホリノカルバモイ
ル基など)、炭素原子数が1から20程度の置換アミノ
基(例えば、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ベン
ジルアミノ基、アニリノ基、ジフェニルアミノ基な
ど)、
(例えば、メチルスルファモイル基、エチルスルファモ
イル基、ピペリジノスルファモイル基など)、炭素原子
数が0から15程度のアンモニウム基(例えば、トリメ
チルアンモニウム基、トリエチルアンモニウム基な
ど)、炭素原子数が0から15程度のヒドラジノ基(例
えば、トリメチルヒドラジノ基など)、炭素原子数が1
から15程度のウレイド基(例えば、ウレイド基、N,N-
ジメチルウレイド基など)、炭素原子数が1から15程
度のイミド基(例えば、スクシンイミド基など)、炭素
原子数が1から20程度のアルキルチオ基(例えば、メ
チルチオ基、エチルチオ基など)、炭素原子数6から2
0のアリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、p-メチ
ルフェニルチオ基、p-クロロフェニルチオ基、2−ピリ
ジルチオ基、ナフチルチオ基など)、炭素原子数が1か
ら20程度の置換又は無置換のヘテロ環基(例えば、ピ
リジル基、5−メチルピリジル基、チエニル基、フリル
基、モルホリノ基、テトラヒドロフリル基、2−ピラジ
ル基など)、炭素原子数が2から18程度の不飽和炭化
水素基(例えば、ビニル基、エチニル基、1−シクロヘ
キセニル基、ベンジリジン基、ベンジリデン基など)、
炭素原子数が6から20程度のアリール基(例えば、フ
ェニル基、4−スルホフェニル基、2,5−ジスルホフ
ェニル基、4−カルボキシフェニル基、ナフチル基な
ど)、炭素原子数が1から20程度のアルキル基(例え
ば、メチル基、エチル基、プロピル基など)が挙げられ
る。
チオシアナート基、サクシンイミジルエステル基、スル
ホニルハライド基、α−ハロアセチル基、マレイミジル
基、スルホン酸基又はその塩が置換した炭素原子数1か
ら10のアルキル基が好ましく、さらに好ましくはカル
ボキシル基、イソチオシアナート基、サクシンイミジル
エステル基、スルホン酸基又はその塩が置換した炭素原
子数1から6のアルキル基、あるいはスルホ基、カルボ
キシル基、イソチオシアナート基、サクシンイミジルエ
ステル基、スルホニルハライド基、α−ハロアセチル
基、又はマレイミジル基が置換した炭素原子数7から2
0のアリールアルキル基である。
いて、R3、R4、R5、及びR6は好ましくは炭素原子数
が1から20のアルキル基であり、アルキル基上の任意
の位置にR1及びR2で例示した置換基を有していてもよ
い。また、R3とR4は互いに連結して飽和の炭素環を形
成してもよい。R3、R4及びR5としては炭素原子数1か
ら6のアルキル基が好ましく、さらに好ましくは炭素原
子数1から3のアルキル基である。
V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、及びV9は
同一又は異なって水素原子又は一価の置換基を表わす。
V1、V 2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、及びV9で
表わされる置換基は特に制限はないが、R1及びR2でア
ルキル基上の置換基として例示したものが挙げられる。
V6、及び/又はV6とV7はそれぞれ互いに連結して、
例えば5員、6員又は7員の飽和又は不飽和の環を形成
してもよい。上記の不飽和環は酸素原子、窒素原子、又
は硫黄原子等の任意のヘテロ原子を1個又は2個以上含
んでいてもよい。形成される環の任意の位置には、R1
及びR2でアルキル基上の置換基として例示した置換基
(以下、この置換基を「例示置換基」と呼ぶ。)が1個
又は2個以上置換していてもよい。
V8、及びV9としては、炭素数1から6のアルキル基
(該アルキル基上の任意の位置に例示置換基が1個又は
2個以上存在していてもよい)、炭素数6から20のア
リール基(アリール基上の任意の位置に例示置換基が1
個又は2個以上存在していてもよい)、ハロゲン原子、
炭素数1から10のチオアルキル基、炭素数1から10
のアルキルスルホン基、ホスホン酸基、カルボキシル
基、炭素数1から10のアルコキシ基、シアノ基、置換
アミノ基、イソチオシアナート基、イソシアナート基、
サクシンイミジルエステル基、ハロゲン置換トリアジニ
ル基、ハロゲン置換ピリミジニル基、スルホニルハライ
ド基、α−ハロアセチル基、マレイミジル基、アジリジ
ニル基を挙げることができる。さらに好ましくは、ハロ
ゲン原子、カルボキシル基、ホスホン酸基のほか、ハロ
ゲン原子、カルボキシル基、スルホン酸基、又はホスホ
ン酸基が置換した炭素数6から20のアリール基、カル
ボキシル基又はスルホ基が置換した炭素数1から10の
アルコキシ基、カルボキシル基、スルホン酸基、又はホ
スホン酸基が置換した炭素数1から10のアルキルチオ
基を挙げることができる。
L1、L2、L3、L4、L5、L6、及びL7はそれぞれ独
立に置換又は無置換のメチン基を表わす。置換基として
は例えば、置換又は無置換の炭素原子数1から15、好
ましくは炭素原子数1から10、特に好ましくは炭素原
子数1から5のアルキル基(例えば、メチル基、エチル
基、カルボキシエチル基など)、置換又は無置換の炭素
原子数6から30、好ましくは炭素原子数6から20、
さらに好ましくは炭素原子数6から15のアリール基
(例えば、フェニル基、o-カルボキシフェニル基な
ど)、置換又は無置換の炭素原子数3から20、好まし
くは炭素原子数4から15、さらに好ましくは炭素原子
数6から10の複素環基(例えば、N,N−ジメチルバル
ビツール酸基など)、ハロゲン原子(例えば、塩素、臭
素、ヨウ素、フッ素など)、炭素原子数1から20、好
ましくは1から15、さらに好ましくは1から10のア
ルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基など)、
炭素原子数0から20、好ましくは炭素原子数2から1
5、さらに好ましくは炭素原子数4から15のアミノ基
(例えば、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、N-メチ
ル-N-フェニルアミノ基、N-メチルピペラジノ基な
ど)、炭素原子数1から15、好ましくは炭素原子数1
から10、さらに好ましくは炭素数1から8のアルキル
チオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基など)、
炭素原子数6から20、好ましくは炭素原子数6から1
8、さらに好ましくは炭素原子数6から15のアリール
チオ基(例えば、フェニルチオ基、p-メチルチオ基な
ど)等が挙げられる。s、t、及びuはそれぞれ独立に
0又は1を示す。sが0であり、t及びuが1である場
合、又はs及びtが0であり、uが1である場合が好ま
しい。
陰イオンでもよく、陽イオンとしてはナトリウムイオ
ン、カリウムイオン、リチウムイオンなどのアルカリ金
属イオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、ピリジ
ニウムイオンなどの有機イオンが挙げられる。陰イオン
は無機陰イオンあるいは有機陰イオンのいずれであって
もよく、ハロゲン陰イオン(例えば、フッ素イオン、塩
素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなど)、置換アリ
ールスルホン酸イオン(例えば、p-トルエンスルホン酸
イオン、p-クロルベンゼンスルホン酸イオンなど)、ア
リールジスルホン酸イオン(例えば、1,3-ベンゼンジス
ルホン酸イオン、1,5-ナフタレンジスルホン酸イオンな
ど)、アルキル硫酸イオン(例えば、メチル硫酸イオン
など)、硫酸イオン、チオシアン酸イオン、過塩素酸イ
オン、テトラフルオロホウ酸イオン、ピクリン酸イオ
ン、酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン
などが挙げられる。また、Mは水素イオンでもよい。陽
イオンとして、好ましくはアンモニウムイオン、アルカ
リ金属イオン、ハロゲン陰イオン、置換アリールスルホ
ン酸イオンを挙げることができ、さらに好ましくはアル
カリ金属イオン、ハロゲン陰イオン、置換アリールスル
ホン酸イオンを挙げることができる。mは分子の電荷を
中和するのに必要な数を表わす。
子、硫黄原子、又は−C(R3)(R4)−が好ましく、酸素
原子及び−C(R3)(R4)−がさらに好ましい。一般式
(II)において、Wとしては硫黄原子又は−C(R3)(R
4)−が好ましく、−C(R3)(R4)−がさらに好ましい。
一般式(III)において、Wとしては酸素原子又は−C
(R 3)(R4)−が好ましく、酸素原子がより好ましい。一
般式(III)におけるEは窒素原子又は−C(R6)=を表
し、R6は水素原子又は置換基を示す。R6で表される置
換基としては上記の「例示置換基」が挙げられる。R6
はV9と連結して飽和又は不飽和の環を形成している場
合が好ましい。さらに好ましくは、下記一般式(IV)に
示したごとく、ベンゾイソオキサゾール環を形成する場
合である。
L3、L4、L5、L6、L7、M、m、s、t、及びuは
上記定義と同義であり、V11、V12、V13、V14として
はV1からV9について例示したものが挙げられ、好まし
い態様もV1からV9と同様である。)
(III)で表される化合物は置換基の種類に応じて1以
上の不斉炭素を有する場合があるが、光学異性体やジア
ステレオ異性体などの立体異性体、立体異性体の混合
物、ラセミ体などのいずれの場合も本発明の範囲に包含
される。また、一般式(I)、一般式(II)、及び一般
式(III)で表される化合物は水和物又は溶媒和物を形
成する場合があるが、これらの物質はいずれも本発明の
範囲に包含される。
般式(III)で表される化合物の好ましい例を以下に示
すが、本発明の範囲は下記の具体的化合物によって限定
されることはない。
法を具体的に示したので、当業者は下記の実施例の具体
的説明を参照しつつ、原料化合物、反応条件、試薬など
を適宜選択し、必要に応じて実施例に記載した方法に修
飾ないし改変を加えることによって、上記一般式
(I)、(II)、及び(III)に包含される任意の化合
物を製造することが可能である。もっとも、上記一般式
I)、(II)、及び(III)で表される化合物の製造方
法は特に限定されず、いかなる方法により製造したもの
も本発明で使用できることは言うまでもない。
で表される化合物は、本発明の蛍光ヌクレオチドにおい
て蛍光標識成分として使用される。ヌクレオチドに一般
式(I)、(II)、及び(III)で表される化合物を蛍
光標識として導入するための手法は種々知られており、
当業者に利用可能な手段を適宜選択して利用することが
可能である。例えば、ヌクレオチド中のアミノ基、水酸
基などの官能基と一般式(I)、(II)、及び(III)
で表される化合物中のカルボキシル基、活性エステル基
等の反応性置換基をイオン結合的又は共有結合的に直接
結合させるか、あるいはヌクレオチドの一部に連結基を
導入するなどの化学修飾を行った後に一般式(I)、
(II)、及び(III)の化合物を反応させればよい。反
応後に生成した蛍光ヌクレオチドは、クロマトグラフィ
ー、電気泳動、再結晶などの汎用の分離技術により精製
することができる。
ドの利用にも関する。すなわち、本発明の蛍光ヌクレオ
チドは核酸の検出のために利用することができる。本発
明の蛍光ヌクレオチドを核酸の検出などのDNA解析に
用いる場合には、例えば、ルース(Jerry L. Ruth, DN
A, 3, 123 (1984))に記載の方法でプローブ又はプライ
マーに本発明の蛍光ヌクレオチドを取り込ませることが
できる。すなわち、本発明により、核酸合成酵素と鋳型
核酸と本発明の蛍光ヌクレオチドとを用いて核酸合成反
応を行う工程を含む蛍光標識された核酸の調製方法が提
供される。
酵素としては、例えば、DNAポリメラーゼ(Klenow酵
素、TaqDNAポリメラーゼなど任意のDNAポリメラ
ーゼを含む)、RNAポリメラーゼ、逆転写酵素又はタ
ーミナルトランスフェラーゼなどが挙げられるが、これ
らに限定されることはない。鋳型核酸の種類は特に限定
されず、DNAまたはRNAのいずれでもよい。天然由
来のDNA又はRNAのほか、組み換えDNA又はRN
Aあるいは化学合成DNA又はRNAなどの非天然型D
NA又はRNAであってもよい(本明細書において「核
酸」と言う場合にも同様である)。核酸合成反応は、例
えば、鋳型DNA、非蛍光のヌクレオチド混合物、本発
明の蛍光ヌクレオチド、及び核酸合成酵素を用いて、酵
素反応に適した条件下(塩濃度、pH、温度などの条件
を含む)において行うことができる。このような核酸合
成法は当業者に周知であり、標識の目的などに応じて、
使用する材料や試薬などは当業者ならば適宜選択するこ
とができる。
手段により核酸を標識することができる。ランダムプラ
イム法はDNAを標識するための一つ方法であり、任意
の組み合わせのヘキサヌクレオチド配列の混合物をプラ
イマー(ランダムプライマー)として使用し、このラン
ダムプライマーを標識すべき核酸にハイブリダイゼーシ
ョンさせる工程を含む。このランダムプライマーの3'-O
H末端から出発し、1本鎖に相補的な鎖をKlenow酵素な
どのDNAポリメラーゼ又は他のDNAポリメラーゼを
用いて合成するが、その際DNAポリメラーゼの基質で
ある4種のデオキシリボヌクレオチドが相補鎖中に挿入
される。これらのデオキシリボヌクレオチドの少なくと
も1種として本発明の蛍光ヌクレオチドを用いることに
より、蛍光ヌクレオチドで標識された相補的DNAが合
成される。
列を有するオリゴDNA(特異的プライマー)を用いる
ことができる。特異的プライマーは鋳型DNA中の相補
的領域に結合し、鋳型DNAに対する相補的DNAの合
成は特異的プライマーの3'-OH末端から開始される。ラ
ンダムプライム法の場合と同様に、相補的DNAが合成
される際に本発明の蛍光ヌクレオチドが取込まれること
により、蛍光標識された相補的DNAが合成される。
ゼIの2本鎖DNAへの作用を利用した方法である。D
NアーゼIの作用により鋳型2本鎖DNAの1本鎖に切
断される箇所が生じる。同時に大腸菌DNAポリメラー
ゼIと、この酵素の基質である4種のデオキシリボヌク
レオチドと、本発明の蛍光ヌクレオチドとを反応混合物
中に添加しておく。大腸菌DNAポリメラーゼIは、切
断された1本鎖の5’−末端デオキシリボヌクレオシド
を切断し、同時に基質のデオキシリボヌクレオチド1個
を遊離している3'-OH末端の隣接に挿入する。この過程
を繰り返すことにより切断部位が3’末端に移動してい
く。基質のヌクレオチド中に本発明の蛍光ヌクレオチド
を含めることによって、ニックトランスレーション法を
用いて蛍光DNAを合成することができる。
する場合には、デオキシリボヌクレオチド又はリボヌク
レオチドを3'-OH末端に結合する酵素であるターミナル
トランスフェラーゼを用いることができる。ターミナル
トランスフェラーゼは少なくとも1種のデオキシリボヌ
クレオチド又はリボヌクレオチドを基質として必要とす
る。本発明の蛍光ヌクレオチドをターミナルトランスフ
ェラーゼの基質として用いることによって、3'-OH末端
で伸長された蛍光標識核酸を合成することができる。
NAを合成する反応である。先ず、プライマーとしてオ
リゴデオキシリボヌクレオチドをRNAの相補的部分に
アニーリングさせた後に、逆転写酵素を用いて伸長反応
を行うことによって、RNA鎖に相補的なDNA鎖がプ
ライマーの3'-OH末端から出発して合成される。このD
NA合成においても4種のデオキシリボヌクレオチドが
酵素基質として使用され、本発明の蛍光ヌクレオチドを
その中に添加しておくことによって逆転写反応中に蛍光
ヌクレオチドが伸長していくDNA鎖に挿入され、蛍光
標識DNAが合成される。
て、本発明の蛍光ヌクレオチドで標識されたRNAを合
成することもできる。DNAからRNAを合成する酵素
としては、SP6、T3又はT7RNAポリメラーゼな
どのファージによりコードされるRNAポリメラーゼを
挙げることができる。これらの酵素はSP6、T3又は
T7プロモーターを含む2本鎖DNAならびにRNA合
成のための酵素であり、基質としての4種類のリボヌク
レオチドが使用される。基質の一つとして本発明の蛍光
ヌクレオチドを使用することによって、蛍光標識された
RNAを合成することができる。
本発明の蛍光ヌクレオチドで標識された核酸を合成する
こともできる。PCRでは、生物試料中の検出すべき核
酸は1本鎖に変性され、2種のプライマーがこの一本鎖
核酸にアニーリングする。アニーリング後、ポリメラー
ゼ(好ましくはTaqDNAポリメラーゼ)及び酵素基質と
してのデオキシリボヌクレオチドにより伸長反応を行
う。プライマーの3'-OH末端から出発して相補的DNA
が合成され、二本鎖DNAが形成される。この工程を繰
り返すことにより、試料中に含まれる検出すべきDNA
を増幅することができる。TaqDNAポリメラーゼによ
る伸長反応の際に、基質の一つとして本発明の蛍光ヌク
レオチドを用いることにより、蛍光標識された増幅核酸
が得られる。
光ヌクレオチドで標識された蛍光核酸は、ハイブリダイ
ゼーションによる相同核酸配列の検出のための遺伝子プ
ローブとして用いることができる。標的核酸のハイブリ
ダイズした蛍光ヌクレオチドは、蛍光強度計で蛍光強度
を測定することにより容易に検出することができる。
ブの標識のために用いることができ、該プローブは核酸
検出用の試薬、とりわけヒトを含む哺乳類動物の病気を
診断するための診断薬として有用である。本発明の蛍光
ヌクレオチドで標識されたプローブを核酸検出用の試薬
又は診断薬として用いる場合には、1種又は2種以上の
添加物を配合して試薬組成物の形態で供給することがで
きる。例えば、緩衝剤、溶解補助剤、pH調節剤、防腐
剤など適宜の添加物を用いて、溶液剤などの所望の形態
の試薬を調製することができる。試薬の形態及びその製
造方法は、当業者が適宜選択可能である。上記の診断薬
はヒトを含む哺乳類動物に経口的又は非経口的に投与す
ることもできるが、ヒトを含む哺乳類動物から分離・採
取された血液、尿、唾液などの生体試料を上記診断薬に
接触させることにより、遺伝子異常を伴う疾患の診断な
どが可能になる。
酸合成反応に使用する酵素、並びに緩衝液などと一緒
に、核酸検出用キットの形態で供給することもできる。
キットに含めるべき試薬の種類はキットの目的に応じて
適宜選択することができ、蛍光ヌクレオチド、核酸合成
酵素、及び緩衝液に加えて、必要に応じて1種類以上
(好ましくは4種類)の非蛍光のヌクレオチド混合物、
精製水などをキットに含めてもよい。ランダムプライマ
ー、オリゴdTプライマー、あるいは目的に応じた特異
的プライマーなどのプライマーをキットに含めることも
できる。
説明するが、本発明の範囲は下記の実施例に限定される
ことはない。 合成例1:化合物I−1の合成 化合物I−1は以下に示すルートにより合成した。
(1.6 g, 10 mmol)に6-ブロモヘキサン酸エチル(2.4 g,
10.8 mmol)を加えて130℃にて30分反応させた。本
反応では目的部位の以外のヘテロ環窒素原子(インドー
ル環部分)へのアルキル化も進行するが、反応液に反応
後酢酸エチル(50 ml)とヘキサン(50 ml)を加えて生じる
オイル成分をデカンテーションにより分離させることに
より目的とするピリジン環窒素4級化生成物である化合
物I−1cのみを分離することができた。 収量:2.7g、収率:70% mass(posi):303
合物I−1d(1.6 g, 10 mmol)をジメチルホルムアミド
(5 ml)に溶解させ、プロパンサルトン(1.2 g, 10 mmo
l)を加えて100℃にて2時間反応させた。反応液に酢
酸エチル(50 ml)を加えて得られた固体(2.8 g)をろ過に
より取り出した。この固体全量に無水酢酸(10 ml)とN,
N'-ジフェニルホルムアミジン(3.9 g, 20mmol)を加えて
100℃にて30分反応させた。反応液に反応後酢酸エ
チル(50ml)とヘキサン(50 ml)を加えて生じるオイル成
分をデカンテーションにより分離させ、シリカゲルカラ
ムクロマトグラフィーにより化合物I−1b(アニル
体)を単離した。 収量:1.5g、収率:40% mass(posi):385
(0.39 g, 1 mmol)と化合物I−1c(0.38 g, 1 mmol)を
DMF(5 ml)に溶解しトリエチルアミン(0.5 ml)および無
水酢酸(0.5 ml)を加え、60℃で1時間反応させた。反応
液に酢酸エチル(50 ml)を加えると結晶が析出した。そ
の粗結晶をゲル濾過(SEPHADEX LH-20)により精製し、
化合物I−1aを得た。 mass(posi):594 吸収極大(メタノール):557nm 分子吸光係数:81000
a全量をメタノール(10 ml)に溶解し、5%水酸化リチウ
ム水溶液(5 ml)を加えて室温で2時間反応させた。反応
液に飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(10 ml)を加えた後
メタノールを減圧濃縮すると化合物I−1の粗結晶が析
出した。粗結晶をゲル濾過(SEPHADEX LH-20)により脱
塩し、化合物I−1を得た。 収量:0.20g、収率:35%(I-1bより) mass(posi):566 吸収極大(メタノール):557nm 分子吸光係数:82000
合成 化合物I−2、化合物I−3、化合物I−4、化合物I
−5は化合物I−1の合成法に準じて合成した。表1に
それぞれのメタノール中での吸収特性を示す。
せ、ピリジン(0.5 ml)とN,N'-ジスクシンイミジルカー
ボネート(1.0 g)を加えて40℃で4時間反応させた。反応
液に酢酸エチル(50 ml)を加え、生じるオイルをデカン
テーションにより分離した。オイルをジエチルエーテル
から結晶化させ、化合物I-6を得た。 収量:0.5g、収率:74% mass(posi):663 吸収極大(メタノール):557nm 分子吸光係数:88000
カルボン酸から化合物I−6の方法に準じて合成した。
生成物の構造は全てマススペクトルによって同定した。
3の合成 ベンゾオキサゾール、インドレニン、ベンゾチアゾー
ル、ベンゾイミダゾールから公知の方法で誘導されるア
ニル体と化合物I−1cから化合物I−1a、I−1及
びI−6の合成法に準じて化合物I−10から化合物I
−13を合成した。化合物I−10から化合物I−13
の合成ではアニル体合成の最適条件が異なっていたた
め、表2にアニル体合成条件の詳細を示す。また、表3
に化合物I−10から化合物I−13のメタノール中で
の吸収特性を示す。
ド(5 ml)に溶解させ、プロパンサルトン(1.2 g, 10 m
mol)を加えて100℃にて2時間反応させた。反応液に
酢酸エチル(50 ml)を加えて得られた固体(2.8 g)をろ過
により取り出した。この固体全量に無水酢酸(10 ml)と3
-アニリノ−アクリルアルデヒドフェニルイミン(4.4 g,
20 mmol)を加えて100℃にて30分反応させた。反
応液に酢酸エチル(50 ml) を加えて生じるオイルをデカ
ンテーションにより分離した。続いて、化合物I−1c
(2.7 g, 7 mmol)、ジメチルホルムアミド(10 ml)、トリ
エチルアミン(1 ml)、無水酢酸(1 ml)を加え、60℃に
て1時間加熱した。反応液に酢酸エチル(50 ml) を加え
て生じる粗結晶を取り出し、シリカゲルカラムクロマト
グラフィーにて精製して化合物I−14のエチルエステ
ル体を得た。次に、エチルエステル体の全量をI-1で行
ったエステル加水分解の条件に付し、シリカゲルカラム
クロマトグラフィーにて精製して化合物I−14を得
た。 収量:0.5g、収率:8%(化合物I−dより) mass(posi):608 吸収極大(メタノール):639nm 分子吸光係数:90000
8の合成 化合物I−15、化合物I−16、化合物I−17、及
び化合物I−18は化合物I−14の製造方法に準じて
合成した。色素構造はマススペクトルおよび吸収スペク
トルで確認した。
3の合成 化合物I−14の合成において使用した3-アニリノ−ア
クリルアルデヒドフェニルイミンをグルタコンアルデヒ
ドジアニル誘導体に置き換えて化合物I−14と同様の
条件で表題の化合物を合成した。ただし、化合物I−2
2の合成では最終工程のエステル加水分解において色素
分解が認められたため低収率であった。
パンサルトン(12.2 g, 0.1 mol)をトルエン30 mlに溶解
し、4時間加熱還流を行って反応液に析出する4級塩を
ろ取した(定量的)。その全量にアセトニトリル(100 m
l)、 N,N'-ジフェニルホルムアミジン(19.6 g, 0.1 mo
l)、無水酢酸(10.2 g, 0.1 mol)を加え、4時間加熱還
流を行ってアニル体(収率96%)を得た。 アニル体
(0.35 g, 1 mmol)と化合物I−1c(0.38 g, 1 mmol)を
DMF(5 ml)に溶解しトリエチルアミン(0.5 ml)および無
水酢酸(0.5 ml)を加え、60℃で1時間反応させた。反応
液に酢酸エチル(50 ml)を加えるとエチルエステル体の
結晶が析出した。そのエチルエステル体をクロロホルム
とメタノールの混合溶媒から再結晶した。次にメタノー
ル(10 ml)と5%水酸化リチウム水溶液(5 ml)によりエス
テル加水分解を行い(室温、2時間)、メタノールより
再結晶を行って化合物II−1を得た。 mass(posi):530 吸収極大(メタノール):561nm 分子吸光係数:125000
の合成 化合物II−2から化合物II−17はこれまでに例示した
方法に準じて合成した。色素構造はマススペクトルおよ
び吸収スペクトルで確認した。表4に各化合物のメタノ
ール中での吸収特性を示す。
II−1aを3-メチル-ベンゾ[d]イソオキサゾールに置き
換えることで化合物II−1と同様の反応条件により化合
物III−1を得た。 mass(posi):636 吸収極大(メタノール):549nm 分子吸光係数:145000
い、3-メチル-ベンゾ[d]イソチアゾールを合成し、III
−1と同様に合成した。 mass(nega):747 吸収極大(メタノール):555nm 分子吸光係数:145000
II−1aをAldrich社製2−メチル−1−ピロリンに置
き換えることで化合物II−1と同様の反応条件により化
合物III−5を得た。 mass(posi):586 吸収極大(メタノール):520nm 分子吸光係数:110000
長と蛍光強度を下記に示す従来の色素と比較した。溶媒
はメタノールを用い、色素濃度は1.0×10-6Mとした。測
定は島津製作所製分光蛍光光度計RF-5300PCを使用し
た。結果を表5から表7に示す。表から明らかなよう
に、本発明の色素は蛍光強度が強く、特に表5及び表6
に示した色素においては従来色素と際立った差を有して
いることがわかる。
解し、WSC塩酸塩3.66mg(5部)及びSulfo-NHS 4.20mg(5
部)を加え室温で15分間攪拌した。これに、アミノアリ
ル-dUTP(Sigma)2.2mgを200μlの0.1MのMESに溶解して添
加し、室温で2時間反応させた。1MのTris緩衝液(pH7.5)
100μlを加え反応を停止させた後、8gのODSシリカ(YMC-
ODS-AQ 120A)を充填したカラムに吸着させ、30%メタノ
ール水溶液で溶離した。溶離液を濃縮後さらに中圧分取
クロマトグラフィー(YAMAZEN Ultrapack ODS-S-40B)
により精製し純度95%の目的物を得た(収率71%)。 MS分析値:M- 1072
し、WSC塩酸塩3.1 mg (5部)及びSulfo-NHS 3.55 mg(5
部)を加え室温で15分間攪拌した。これに、2 mlの0.1M
MESに溶解したアミノアリル-dUTP(Sigma)2.2 mgを添
加し、室温で2時間反応させた。1MのTris緩衝液(pH7.5)
100μlを加え反応を停止させた後、8gのODSシリカ(YMC-
ODS-AQ 120A)を充填したカラムに吸着させ、45%メタノ
ール水溶液で溶離した。溶離液を濃縮後さらに中圧分取
クロマトグラフィー(YAMAZEN Ultrapack ODS-S-40B)
により精製し純度94%の目的物を得た(収率68%)。 MS分析値:M- 1098
WSC塩酸塩3.1 mg(5部)及びSulfo-NHS 3.55 mg(5部)を
加え室温で30分間攪拌した。これに、2 mlの0.1MMESに
溶解したアミノアリル-dUTP(Sigma) 2.2 mgを添加し、
室温で2時間反応させた。1MのTris緩衝液(pH7.5) 100μ
lを加え反応を停止させた後、8 gのODSシリカ(YMC-ODS-
AQ 120A)を充填したカラムに吸着させ、50%メタノール
水溶液で溶離した。溶離液を濃縮後さらに中圧分取クロ
マトグラフィー(YAMAZEN Ultrapack ODS-S-40B)により
精製し純度92%の目的物を得た(収率74%)。 MS分析値:M- 1036
し、これに2 mlの0.1MのMESに溶解したアミノアリル-dU
TP(Sigma)2.2 mgを添加し、室温で2時間反応させた。1M
のTris緩衝液(pH7.5)100μlを加え反応を停止させた
後、8gのODSシリカ(YMC-ODS-AQ 120A)を充填したカラム
に吸着させ、40%メタノール水溶液で溶離した。溶離液
を濃縮後さらに中圧分取クロマトグラフィー(YAMAZEN
Ultrapack ODS-S-40B)により精製し純度95%の目的物を
得た。(収率77%) MS分析値:M- 1062
解し、これに0.25 mg(0.4部)のアミノアリル-dUTP(Si
gma)を加え、さらに1M炭酸緩衝液(pH9.0)300
μlを添加して室温で一晩反応させた。1MのTris緩衝液
(pH7.5) 100μlを加え反応を停止させた後、中圧分取ク
ロマトグラフィー(YAMAZEN Ultrapack ODS-S-40B)に
より精製し純度90%の目的物を得た。(収率62%) MS分析値:M- 1044
解し、これに0.66 mg(1.0部)のアミノアリル-dUTP(Si
gma)を加え、さらに1M炭酸緩衝液(pH9.0)300
μlを添加して室温で一晩反応させた。1MのTris緩衝液
(pH7.5)100μlを加え反応を停止させた後、中圧分取ク
ロマトグラフィー(YAMAZEN Ultrapack ODS-S-40B)に
より精製し純度96%の目的物を得た。(収率44%) MS分析値:M- 1070
Aプローブの作製 ヒト肝臓mRNA(Clontech社)(0.5μg)および
オリゴdTプライマー(dT18-21、 Gibco BRL)
(0.5μg)を混合し、70℃で10分間加熱した
後、氷上で急冷した。この混合物に、RNaseOUT
(Gibco BRL)(40U)、dATP(500μM)、
dGTP(500μM)、dCTP(500μM)、d
TTP(200μM)、実施例1で得た化合物I-1-dUT
P結合体(100μM)、SuperScriptII
逆転写酵素(Gibco BRL)(400U)、DEP
C処理水(全量20μlになる量)を添加し、42℃で
2時間反応させた。反応終了後、EDTA及びNaOH
を添加し65℃で1時間インキュベートすることで、反
応の停止とmRNAの分解を行った。反応液をCent
riSepカラム(PRINCETON SEPARA
TION,INC)に通し、未反応の化合物I-1-dUTP結
合体などを除去して精製した。
代わりに色素(Cy3)で標識した比較用の蛍光ヌクレ
オチド(Cy3-AP3-dUTP;Amersham pharmacia biotech)
を使用して上記と同様に逆転写反応を行い、反応物を精
製した。精製後の反応液をそれぞれアガロースゲル電気
泳動し、SYBR GreenII(Molecula
r Probes)で染色後FLA2000(富士写真
フイルム製)でスキャンした。その結果、本発明の化合
物I-1-dUTP結合体を使用した方が蛍光強度が強く、よ
り鮮明に検出できることが判明した。また、蛍光光度計
で蛍光強度を測定し、260nmの吸光度よりDNA量
を測定し、それらの結果から計算した取り込み率及びプ
ローブ1μM当たりの蛍光強度を計算した。これらの結
果を表8に示す。表8から分かるように、本発明の化合
物I-1-dUTP結合体を使用した場合の方が取り込み率お
よび蛍光強度が高かった。
化DNAプローブの作製 PCR反応液の組成: 鋳型DNA:10pg プライマー1および2:各0.5μM dATP,dGTP,dCTP:各200μM dTTP:各150μM 化合物II-1-dUTP結合体またはCy3-AP3-dUTP:50μM Pyrobest DNA polymerase (TAKARA):0.5u
nit 減菌水:全量で20μl(注:鋳型DNAとしては、PC
R-ScriptTMSK(+)(STRATAGENE社)にα-2-HS-グリ
コプロテイン遺伝子を組み込んだものを使用し、プライ
マー1および2の配列は各々配列表1および2に示す)
94℃で30秒、60℃で30秒、72℃で30秒のサ
イクルを30サイクル行い、PCR反応を行った。反応
液をCentriSepカラム(PRINCETON
SEPARATION,INC)に通し、未反応の蛍光
ヌクレオチドなどを除去し、生成物を精製した。精製後
の反応液をアガロースゲル電気泳動し、SYBR Gr
eenII(Molecular Probes)で染
色後FLA2000(富士写真フイルム製)でスキャンし
た。その結果、本発明の化合物II-1-dUTP結合体を使用
した方が蛍光強度が強く、より鮮明に検出できることが
判明した。また、蛍光光度計で蛍光強度を測定し、26
0nmの吸光度よりDNA量を測定し、それらの結果か
ら計算した取り込み率及びプローブ1μM当たりの蛍光
強度を計算した。これらの結果を表9に示す。表9から
分かるように、本発明の化合物II-1-dUTP結合体を使用
した場合の方が取り込み率および蛍光強度が高かった。
成の際の取り込み率および取り込み後の蛍光強度に優れ
ており、核酸の標識物質として有用である。
Claims (16)
- 【請求項1】 式:X−Y−Z [式中、Xは天然又は非天然のヌクレオチド、オリゴヌ
クレオチド又はポリヌクレオチドあるいはそれらの誘導
体の残基を示し、上記残基中の塩基部分でYと結合し;
Yは2価の連結基又は単結合を示し;Zは下記の一般式
(I): 【化1】 (式中、R1、R2、R3、及びR4はそれぞれ独立に置換
もしくは無置換のアルキル基を示し、R3及びR4は互い
に連結して飽和又は不飽和の環を形成してもよく;
V1、V2、V3、V4、V5、及びV6は水素原子又は置換
基を示し、V1とV2、V2とV3、V4とV5、及び/又は
V5とV6は互いに連結して飽和又は不飽和の環を形成し
てもよく;L1、L2、L3、L4、L5、L6、及びL7は
それぞれ独立に置換又は無置換のメチン基を示し;Wは
酸素原子、硫黄原子、−C(R3)(R4)−又は−N(R5)
−、(R3、R4、及びR5はそれぞれ独立に置換若しく
は無置換のアルキル基を示す)を示し;Qは窒素原子又
は−C(V7)−(V7は水素原子又は一価の置換基を示
し、V6と互いに連結して飽和又は不飽和の環を形成し
てもよい)を示し;Mは対イオンを示し;mは分子の電
荷を中和するのに必要な数を示し;sは0又は1を示
し;tは0又は1を示し;uは0又は1を示す)で表さ
れる化合物;下記の一般式(II): 【化2】 (式中、 V1、V2、V3、R1、R2、R3、R4、L1、
L2、L3、L4、L5、L6、L7、W、M、m、s、t、
及びuは上記定義と同義であり;V8は水素原子又は一
価の置換基を示すが、Wが−N(R5)−又は−C(R3)
(R4)−の場合にはV8はW上の置換基と連結して飽和又
は不飽和の環を形成してもよい)で表される化合物;又
は下記の一般式(III): 【化3】 (式中、 V1、V2、V3、R1、R2、R3、R4、L1、
L2、L3、L4、L5、L6、L7、W、M、m、s、t、
及びuは上記定義と同義であり;Eは窒素原子又は−C
(R6)=(R6は水素原子又は一価の置換基を示す)を示
し;V9は水素原子又は一価の置換基を示すが、V9はR
6と連結して飽和又は不飽和の環を形成してもよい)で
表される化合物から誘導される1価の基であり、R1又
はR2中に存在する反応性基でYと結合する]で表され
る蛍光ヌクレオチド。 - 【請求項2】 R1及びR2のうち少なくとも一つがY中
の活性エステル基(該活性エステル基はアミノ基、ヒド
ロキシル基、又はチオール基と共有結合し得る)で置換
されたアルキル基である請求項1に記載の蛍光ヌクレオ
チド。 - 【請求項3】 R1及びR2のうち少なくとも一つがY中
のカルボキシル基で置換されたアルキル基である請求項
1又は2に記載の蛍光ヌクレオチド。 - 【請求項4】 Xがヌクレオチドあるいはそれらの誘導
体の残基である、請求項1から3のいずれか1項に記載
の蛍光ヌクレオチド。 - 【請求項5】 Xが(1)AMP、ADP、ATP、G
MP、GDP、GTP、CMP、CDP、CTP、UM
P、UDP UTP、TMP、TDP、TTP、2−M
e−AMP、2−Me−ADP、2−Me−ATP、1
−Me−GMP、1−Me−GDP、1−Me−GT
P、5−Me−CMP、5−Me−CDP、5−Me−
CTP、5−MeO−CMP、5−MeO−CDP、5
−MeO−CTP(Meはメチル基、MeOはメトキシ
基を示し、Me又はMeOの前の数字は置換位置を示
す)からなる群から選ばれるヌクレオチド、(2)上記
の(1)に記載のヌクレオチドに対応するデオキシヌク
レオチド及びジデオキシヌクレオチドからなる群から選
ばれるヌクレオチド;及び(3)上記の(1)及び
(2)に記載のヌクレオチドから誘導されるヌクレオチ
ド誘導体からなる群から選ばれるヌクレオチド又はその
誘導体の残基である請求項1から4のいずれか1項に記
載の蛍光ヌクレオチド。 - 【請求項6】 Yが−CH2−、−CH=CH−、−C
≡C−、−CO−、−O−、−S−、−NH−、又はこ
れらの基の任意の組み合わせからなるなる連結基(該連
結基上の水素原子は他の置換基で置換されていてもよ
い)である請求項1から5のいずれか1項に記載の蛍光
ヌクレオチド。 - 【請求項7】 Yがアミノアリル基である請求項1から
5のいずれか1項に記載の蛍光ヌクレオチド。 - 【請求項8】 核酸合成酵素、鋳型核酸、及び請求項1
から7のいずれか1項に記載の蛍光ヌクレオチドを用い
て核酸合成反応を行う工程を含む蛍光標識された核酸の
製造方法。 - 【請求項9】 核酸合成反応が逆転写反応、ターミナル
トランスフェラーゼ反応、ランダムプライム法、PCR
法、及びニックトランスレーション法からなる群から選
ばれる1又は2以上の反応である請求項8に記載の方
法。 - 【請求項10】 請求項1から7のいずれか1項に記載
の蛍光ヌクレオチドで標識された核酸プローブ又はプラ
イマー。 - 【請求項11】 請求項10に記載の核酸プローブ又は
プライマーからなる核酸検出用試薬。 - 【請求項12】 病気の診断に用いるための請求項11
に記載の試薬。 - 【請求項13】 核酸検出用キットであって、(1)請
求項1から7のいずれか1項に記載の蛍光ヌクレオチ
ド、(2)核酸合成酵素、及び(3)緩衝液を含むキッ
ト。 - 【請求項14】 請求項1に記載の一般式(I)で表さ
れるアザメチン色素。 - 【請求項15】 請求項2に記載の一般式(II)で表さ
れるアザメチン色素。 - 【請求項16】 請求項2に記載の一般式(III)で表
されるアザメチン色素。
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