JP2015061911A - 芳香族置換キサンテン色素 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般に、分子プローブとして有用な蛍光色素化合物に関する。より詳細には、本発明は、蛍光標識試薬として有用な芳香族置換キサンテン色素に関する。
蛍光色素を利用する生物学的分析物の非放射性検出は、現在の分析バイオテクノロジーにおいて、重要な技術である。放射性標識の必要性をなくすことにより、安全性が高まり、試薬廃棄物の環境上の影響が著しく低下する。このような蛍光検出方法を使用する方法の例には、DNA配列決定、オリゴヌクレオチドプローブ法、ポリメラーゼ鎖反応生成物の検出、イムノアッセイなどが挙げられる。
Y1およびY2は、別々に、ヒドロキシル、酸素、イミニウム、連結基およびアミンからなる群から選択されるか、またはY1は、R2と一緒になって、環状アミンであるか、またはY2は、R3と一緒になって、環状イミンである;
R2、R3、R5およびR7は、別々に、水素、フッ素、塩素、低級アルキル、低級アルケン、低級アルキン、スルホネート、スルホン、アミノ、イミニウム、アミド、ニトリル、低級アルコキシ、フェニルおよび連結基からなる群から選択される;
R1は、別々に、フェニル、置換フェニル、多環式芳香族、置換多環式芳香族および電子リッチ複素環からなる群から選択されるか、またはR7と一緒になるとき、電子リッチ複素環およびインデンからなる群から選択される;
R4は、別々に、水素、フッ素、塩素、低級アルキル、低級アルケン、低級アルキン、スルホネート、スルホン、アミノ、イミニウム、アミド、ニトリル、低級アルコキシ、フェニル、連結基、アミン、フェニル、置換フェニル、多環式芳香族、置換多環式芳香族、インデンおよび電子リッチ複素環からなる群から選択されるか、またはR5と一緒になるとき、フェニル、置換フェニル、多環式芳香族、置換多環式芳香族、インデンおよび電子リッチ複素環からなる群から選択される;そして
R6は、アセチレン、低級アルキル、低級アルケン、シアノ、フェニル、置換フェニル、複素環芳香族およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、上記置換フェニルは、以下の構造を有する:
X1〜X5は、別々に、水素、塩素、フッ素、低級アルキル、カルボン酸、スルホン酸、−CH2OHまたは連結基である、
芳香族置換キサンテン色素化合物を提供する。
供与体色素であって、上記供与体色素は、第一波長で光を吸収し、それに応答して、励起エネルギーを放射できる、色素;
受容体色素であって、上記受容体色素は、上記供与体色素により放射された上記励起エネルギーを吸収して、それに応じて、第二波長で蛍光を発することができる、色素;および
上記供与体色素および上記受容体色素を連結するためのリンカーであって、上記リンカーは、上記供与体色素および上記受容体色素間のエネルギーの効率的な移動を促進するように働く、リンカー;
ここで、上記供与体色素および上記受容体色素の少なくとも1個は、上に記載の芳香族置換キサンテン色素である、
エネルギー移動色素を提供する。
Z1は、NH、イオウおよび酸素からなる群から選択される;
R21は、上記供与体色素に結合した低級アルキルである;
R22は、アルケン、ジエン、アルキン、少なくとも1個の不飽和結合を有する5員環および6員環、ならびに上記カルボニル炭素に結合した縮合環構造からなる群から選択される、置換基である;そして
R28は、上記リンカーを上記受容体色素に結合する官能基を含有し得る。
Z2は、NH、イオウおよび酸素からなる群から選択される;そして
R29は、低級アルキルであり得る。
NUC−DYE
ここで、
NUCは、ヌクレオシド/ヌクレオチドまたはヌクレオシド/ヌクレオチドアナログである;
DYEは、上に記載の芳香族置換キサンテン色素化合物であって、NUCおよびDYEは、連結により接続される;
ここで、上記連結は、R1〜R6位の1個にて、DYEに結合される;そして
ここで、NUCがプリン塩基を含有する場合、上記連結は、上記プリンの8位に結合され、NUCが7−デアザプリン塩基を含有する場合、上記連結は、7−デアザプリンの7位に結合され、そしてNUCがピリミジン塩基を含有する場合、上記連結は上記ピリミジンの5位に結合される、
標識化ヌクレオシド/ヌクレオチドを提供する。
Xは、スペーサーアームである;
Yは、連結である;
B1は、亜リン酸エステル保護基である;
B2およびB3は、別々に、低級アルキル、低級アルケン、アリール、および10個までの炭素原子を含有するシクロアルキルからなる群から選択される;そして
Dは、上に記載の色素化合物である;
ここで、YおよびDは、R1〜R6位のうちの1個でDに結合した連結により、連結される、
ホスホロアミダイト化合物を提供する。
B2およびB3は、別々に、イソプロピル、t−ブチル、イソブチルおよびsec−ブチルからなる群から選択され、そして
B2およびB3は、一緒になって、モルホリノであり得る。
B1は、亜リン酸エステル保護基である;
B2およびB3は、別々に、低級アルキル、低級アルケン、アリール、および10個までの炭素原子を含有するシクロアルキルからなる群から選択される;
B5は、酸開裂可能ヒドロキシル保護基である;
Bは、ヌクレオチド塩基である;そして
Dは、上に記載の色素化合物である;
ここで、Bがプリンまたは7−デアザプリンである場合、上記糖部分は、上記プリンまたは7−デアザプリンのN9位で結合されており、そしてBがピリミジンである場合、上記糖部分は、上記ピリミジンのN1位で結合されている;
ここで、BおよびDは、R1〜R9位のうちの1個でDに結合された連結を介して連結されている;そして
ここで、Bがプリンである場合、上記連結は、上記プリンの8位に結合されており、Bが7−デアザプリンである場合、上記連結は、上記7−デアザプリンの7位に結合されており、そしてBがピリミジンである場合、上記連結は、上記ピリミジンの5位に結合されている、
ホスホロアミダイト化合物を提供する。
以下のようにして、第一、第二、第三および第四のクラスのポリヌクレオチドの混合物を形成する工程:
上記第一のクラスの各ポリヌクレオチドは、3’−末端ジデオキシアデノシンを含有し、そして第一色素で標識されている;
上記第二のクラスの各ポリヌクレオチドは、3’−末端ジデオキシシチジンを含有し、そして第二色素で標識されている;
上記第三のクラスの各ポリヌクレオチドは、3’−末端ジデオキシグアノシンを含有し、そして第三色素で標識されている;
上記第四のクラスの各ポリヌクレオチドは、3’−末端ジデオキシチミジンを含有し、そして第四色素で標識されている;
ここで、上記第一、第二、第三または第四の色素のうちの1個は、上に記載の芳香族置換キサンテン色素である;
上記色素の他のものは、上記非対称ベンゾキサンテン色素から、および互いから、スペクトル的に分解可能である;
上記ポリヌクレオチドを電気泳動によって分離して、それにより、類似の大きさのポリヌクレオチドのバンドを形成する工程;
上記バンドを、上記色素に蛍光を生じさせることができる照射ビームで照射する工程;および
上記色素の上記蛍光スペクトルにより、上記バンド内の上記ポリヌクレオチドのクラスを同定する工程、
を包含する、方法を提供する。
標識化ポリヌクレオチドフラグメントを形成する工程であって、上記フラグメントは、上に記載の芳香族置換キサンテン色素で標識されている、工程;
上記標識化ポリヌクレオチドフラグメントを、サイズ依存性分離プロセスにかける工程;および
上記分離プロセスに引き続いて、上記標識化ポリヌクレオチドフラグメントを検出する工程、
を包含する、方法を提供する。
本発明は、多色蛍光検出のために有用な分光的に分離できる蛍光標識のセットの生成のために適合している芳香族置換キサンテン色素のクラスの発見に関する。本発明は、特別な局面および用いられた実施態様に依存する以下の一つ以上の目的を達成する。
ここで、X1〜X5は、別個に水素、塩素、フッ素、低級アルキル、カルボン酸、スルホン酸、−CH2OH,または連結基である。
NUC−DYE
ここで、NUCは、ヌクレオシド/ヌクレオチドまたはヌクレオシド/ヌクレオチドアナログであり、そしてDYEは、上述した構造を有する芳香族−置換キサンテン色素化合物である。本発明に従って、NUCおよびDYEは、連結によって結合し、ここで、連結はR1〜R6位置のひとつでDYEと結合し、そしてNUCがプリン塩基を含有する場合、連結はプリンの8位に結合し、NUCが7−−デアザプリン塩基を含有する場合、連結は7−デアザプリンの7位に結合し、そしてNUCがピリミジン塩基を含有する場合、連結はピリミジンの5位に結合する。
本発明の好ましい実施態様を、ここで詳細に言及し、その実施例を添付の図面で例示する。本発明は好ましい実施態様に関連して記述されているものの、それらは本発明をこれらの実施態様に限定する意図はないと理解されるべきである。逆に、本発明は、添付の特許請求の範囲で定義した本発明の範囲内に含まれ得る代替、改良および等価物を含むことを意図している。
他で述べない限り、本明細書で使用される以下の用語および言いまわしは、以下の意味を有すると意図される:
一組の色素に関する「スペクトルの分解能」とは、色素の蛍光発光帯が十分に区別(例えば、十分に重ならない)されることを意味し、それぞれの色素が結合する試薬(例えば、ポリヌクレオチド)は、標準光検出システム(例えば、バンドパスフィルターのシステムおよび光電子増倍管、電荷結合装置およびスペクトログラフなどが用いられ、米国特許第4,230,558号、同4,811,218号、またはWheelessら、Flow Cytometry:Instrumentation and Data Analysis,p21〜76(Academic Press,New York,1985)に記載されたシステムで例示される)を使用して、それぞれの色素により生成する蛍光シグナルに基づいて区別され得る。
好ましい連結基は、相補的官能性がアミンである場合は常に、イソチオシアネート、スルホニルクロライド、4,6−ジクロロトリアジニルアミン、スクシンイミジルエステル、または他の反応性カルボキシレートを含む。好ましい連結基は、相補的官能性がスルフヒドリルである場合は常に、マレイミド、ハロアセチル、またはヨードアセトアミドである。R.Haugland,Molecular Probes Handbook of
Fluorescent Probes and Research Chemicals,Molecular
probes,Inc.(1992)を参照のこと。特に好ましい実施態様では、連結基は、相補的官能性アミンと反応する活性化されたN−ヒドロキシスクシンイミジル(NHS)エステルであり、ここで活性化NHSエステルを形成するため、カルボキシレート連結基を含有する本発明の色素は、ジシクロヘキシルカルボジイミドおよびN−ヒドロキシスクシンイミドと反応してNHSエステルを形成する。
Analogs(John Wiley,New York,1980)により一般的に記述される)を含む。リン酸アナログは、リン原子が+5の酸化状態でありそして1個以上の酸素原子が酸素でない部分で置換された、リン酸アナログを包含する。例示的なアノログは、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホロセレノエート、ホスホロジセレノエート、ホスホロアニロチオエート、ホスホルアニリデート、ホスホルアミデート、ボロノホスフェートなどを含有し、会合した対イオンが存在する場合、例えば、H、NH4、Naなどの対イオンを含む。例示的な塩基アナログは、2,6−ジアミノプリン、ヒポキサンチン、プソイドウリジン、C−5−プロピン、イソシトシン、イソグアニン、2−チオピリミジンおよび他の類似のアナログなどを含むが、これらに限定されない。例示的な糖アナログは、2’位が水素、ヒドロキシ、アルコキシ(例えば、メトキシ、エトキシ、アリルオキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシおよびフェノキシ)、アミノまたはアルキルアミノ、フルオロ、クロロおよびブロモである、2’−修飾体を含むがこれらに限定されない。「標識ヌクレオシド/ヌクレオチド」という用語は、式Iの色素化合物に連結を介して共有結合したヌクレオシド/ヌクレオチドのことを言う。
(A.構造)
第1の局面において、本発明は、下記式Iで示された一般構造を有する新規なクラスの芳香族−置換キサンテン色素化合物を包含する(本明細書中で提供される任意の分子構造は、提示された正確な電子構造を含むのみならず、その全ての共鳴構造およびプロトン化状態を含むと意図される)。
一般に、本発明の芳香族−置換キサンテン色素は以下のように調製される。
図2A〜Bを参照のこと。
別の局面において、本発明は、式Iの芳香族−置換キサンテン色素化合物を組み込んだエネルギー移動色素化合物を包含する。一般に、本発明のエネルギー移動色素は、第1の波長の光を吸収し、そしてそれに応答して励起エネルギーを放射する供与体色素、供与体色素により放射された励起エネルギーを吸収し、そしてそれに応答して第2の波長で蛍光を発し得る受容体色素、および供与体色素を受容体色素に結合するリンカーを包含する。このリンカーは供与体色素と受容体色素の間の効率的なエネルギー移動を促進するのに効果的である。そのようなエネルギー移動色素の構造、合成および使用に関する一貫した議論が、Leeらの米国特許出願番号第08/726,462号、およびMathiesらの米国特許第5,654,419号により提供される。
ここで、R21およびR22は上記に詳述した通りであり、Z1およびZ2は独立してそれぞれNH,硫黄または酸素のいずれかであり、R29は低級アルキルであり、そして末端カルボニル基は受容体色素の環構造に結合する。Z2が窒素に変わった場合、C(O)R22R29Z2サブユニットは、アミノ酸サブユニットを形成する。リンカーにおいて、R22として使用し得る5または6員環の特定の例は、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、フラン、チオフラン、ピロール、イソピロール、イソアゾール、ピラゾール、イソイミダゾール、ピラン、ピロン、ベンゼン、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジンおよびオキサジンを含むが、これらに限定されない。縮合環構造の例は、インデン、ベンゾフラン、チオナフテン、インドールおよびナフタレンを含むが、これらに限定されない。このリンカーの好ましい実施態様は、R21およびR29がメチレンである場合、Z1およびZ2はNHであり、そしてR22はベンゼンであり、下記で示される。
別の局面では、本発明は、式Iの芳香族置換キサンテン色素化合物で標識された試薬を含む。本発明の試薬は、実質的に、本発明の色素が結合され得る任意のものであり得る。好ましくは、この色素は、試薬に共有結合的に結合する。試薬は、タンパク質、ポリペプチド、ポリサッカライド、ヌクレオチド、ヌクレオシド、ポリヌクレオチド、脂質、固体支持体、有機および無機ポリマー、ならびにそれらの組み合わせおよび集合物(例えば、染色体、核、生きた細胞(例えば、細菌、または他の微生物)、哺乳動物細胞、組織など)を含み得るがこれに限定されない。
標識試薬の好ましいクラスは、本発明の芳香族置換キサンテン色素を組込むヌクレオシド/ヌクレオチドを含む。このようなヌクレオシド/ヌクレオチド試薬は、酵素的な合成により形成される標識ポリヌクレオチド形成の状況(例えば、PCR増幅法、サンガー型ポリヌクレオチド配列決定およびニックトランスレーション反応の状況において用いられるヌクレオチド三リン酸)において特に有用である。
NUC−DYE
式II
であり、ここで、NUCはヌクレオシド/ヌクレオチドまたはヌクレオシド/ヌクレオチドアナログであり、そしてDYEは、式Iの芳香族置換色素化合物である。
Nucleotides、5(3):233−241(1986);Bergstromら、JACS、111:374−375(1989);米国特許第4,855,225号、同第5,231,191号、および同第5,449,767号。
別の好ましいクラスの試薬は、本発明の芳香族置換キサンテン色素を組込むホスホロアミダイト化合物を包含する。このようなホスホロアミダイト試薬は、本発明の芳香族置換キサンテン色素で標識したポリヌクレオチドの自動化化学合成に、特に有用である。このようなホスホロアミダイト化合物は、ヌクレオチドまたはポリヌクレオチドの5’−水酸基と反応して、亜リン酸エステル結合を形成し、これは、次に、酸化されて、リン酸エステル結合が得られる(例えば、Caruthersら、米国特許第4,458,066号および同第4,415,732号)。
本発明の色素が、トリメリト酸無水物から合成される場合、R6は、好ましくは、置換フェニルであり、そして結合は、この置換フェニルのX3またはX4位の1つで、この色素に結合している。
本発明のさらに別の好ましいクラスの試薬には、本発明の芳香族置換キサンテン色素で標識したポリヌクレオチドが包含される。このような標識ポリヌクレオチドは、DNA配列決定プライマー、PCRプライマー、オリゴヌクレオチドハイブリダイゼーションプローブ、オリゴヌクレオチドライゲーションプローブなどを含めた多くの重要な状況で、有用である。
Press (1990))。
本発明の色素および試薬は、蛍光検出を使用するいずれかの方法(特に、複数の空間的に重複した分析物の同時検出を必要とする方法)によく適合される。本発明の色素および試薬は、生化学分離手順(例えば、電気泳動)に供されるポリヌクレオチドのクラスを同定、または空間的にアドレス可能なハイブリダイゼーションアレイにおける位置を区別するのに、特によく適合される。
Cloning:A Laboratory Manual、Cold Spring Harbor Laboratory、New York、179−185頁(1982);およびABI PRISMTM377 DNA Sequencer User’s Manual、Rev.A、January 1995、第2章(p/n903433、The Perkin−Elmer Corporation、Foster City、CA)により与えられる。特別な分離に使用される最適な電気泳動の条件、例えば、ポリマー濃度、pH、温度、変性剤の濃度は、多くの因子に依存し、これらには、分離されるべき核酸のサイズ範囲、それらの塩基組成、それらが一本鎖か二本鎖か、およびその情報が電気泳動により追究されるクラスの性質が含まれる。従って、本発明の適用には、特定の分離のための条件を最適化する標準予備試験が必要とされ得る。
本発明は、以下の実施例を考慮することにより、さらに明確にされ、これらの実施例は、純粋に、本発明に例示であることを意図しており、いずれの様式でも、その範囲を限定することを意図していない。特定の化合物を示す参照番号は、図1A〜Dで提供した構造を意味する。
1−フルオロナフト−2−イルボロン酸(Boronic acid)(11)の合成
1−フルオロナフタレン(14.61g、100mmol、Aldrich Chemical)を無水THF(50mL)に溶解し、そして−78℃まで冷却した。次いで、この混合物に、5分間にわたって、sec−ブチルリチウム溶液(ヘキサン中で1.3M、100mL)を添加した。この混合物を、−78℃で20分間撹拌し、次いで、ホウ酸トリメチル(15mL、132mmol、Aldrich Chemical)を添加した。−78℃で15分間攪拌を継続し、続いて、室温で、30分間攪拌した。この反応を、AcOH:H2Oの3:1混合物100mLを添加することによりクエンチし、そして室温で一晩攪拌した。次に、酢酸エチルおよび水の1:1混合物500mLを添加した。その有機層を10% HCl(200mL×1)、水(200mL×2)およびブライン(100mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、その溶媒を除去して、白色固形物18グラムを得た。この物質をシリカゲルクロマトグラフィー(シリカゲル350グラム、酢酸エチル−ヘキサン1:1移動相)により精製して、表題化合物16.3g(86%)を得た。
1,3−ジメトキシ−4−ブロモ−2−フルオロベンゼン(12)の合成
2−フルオロレゾルシノール(これは、Patrick, T.B.ら、J.Org.Chem(1986),51,3242−4に従って、調製した)(12.8g、100mmol)、炭酸カリウム(42g、0.3mol)およびヨウ化メチル(25ml、0.4mol)をアセトン(300mL)と混合し、そして6時間還流した。この反応物を氷水(500mL)に注ぎ、そして酢酸エチル(500mL)で抽出した。この酢酸エチルを水(200mL×2)およびブライン(200mL×1)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、その溶媒を除去して、1,3−ジメトキシ−2−フルオロベンゼン14.2グラム(91%)を得た。このフルオロ−ベンゼン中間体(23.19g、148.5mmol)、N−ブロモスクシンイミド(26.52g、149mmol)および70%過塩素酸水溶液300μL(Aldrich Chemical、3.4mmol)を四塩化炭素(100mL)中で混合し、そして室温で1時間攪拌した。この混合物を濾過し、その溶媒を除去して、黄色のオイルを得た。このオイルをシリカゲルクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン移動相)にかけて、黄色のオイルとして、1,3−ジメトキシ−4−ブロモ−2−フルオロベンゼン12化合物33.28グラム(95%)を得た。
4−(ナフト−2−イル)−フルオロ−1,3−ジヒドロキシベンゼン(14)の合成
2−ナフチルボロン酸13(これは、L.J.Diorazioら、Tetrahedron,48,1992,8073に従って、調製した)(1g、5.8mmol)、実施例2から得た1,3−ジメトキシ−4−ブロモ−2−フルオロベンゼン12(1.37g、5.8mmol)、無水グリム(5mL)およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(675mg、0.58mmol、Lancaster Chemical)を15分間攪拌し、続いて、炭酸カリウム(水7mL中で1.6g)を添加した。24時間還流した後、この反応混合物を、1:1の10% HClおよび酢酸エチル200mLに注いだ。その有機層を水(100mL×2)およびブライン(100mL×1)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、その溶媒を除去して、そのジメチルエーテル中間体1.15グラム(71%)を得た。この中間体(282mg、1mmol)を無水ジクロロメタン(5mL)に溶解し、そしてアルゴン雰囲気下にて、−78℃まで冷却した。ジクロロメタン中の1M三臭化ホウ素(5mL、5mmol)を添加した後、この溶液を−78℃で30分間攪拌し、次いで、4℃で16時間攪拌した。この反応混合物を氷水100mLに注ぎ、そして酢酸エチル(100mL)で抽出した。その有機層を水(100mL×2)およびブライン(100mL×1)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、その溶媒を除去して、その粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン移動相中の10%CHCl3)により精製して、固形生成物220mg(86%)を得た。
4−(ナフト−2−イル)−1,3−ジヒドロキシベンゼン(16)の合成
この化合物は、実施例3で用いた手順と本質的に同じ手順を用いて調製したが、1,3−ジメトキシ−4−ブロモ−2−フルオロベンゼン12に代えて、1,3−ジメトキシ−4−ブロモベンゼン15を使用した点が相違している。
4−フェニル−1,3−ジヒドロキシベンゼン(18)の合成
この化合物は、実施例3で用いた手順と本質的に同じ手順を用いて調製したが、2−ナフチルボロン酸13に代えて、フェニルボロン酸17(Aldrich Chemical)を使用し、そして1,3−ジメトキシ−4−ブロモ−2−フルオロベンゼン12に代えて、1,3−ジメトキシ−4−ブロモベンゼン15を使用した点が相違している。
4−(フルオロナフト−2−イル)−1,3−ジヒドロキシ(Dihydrox)−2−フルオロベンゼン(fluoroybenzene)(19)の合成 この化合物は、実施例3で用いた手順と本質的に同じ手順を用いて調製したが、2−ナフチルボロン酸13に代えて、実施例1から得た1−フルオロナフト−2−イルボロン酸11を使用した点が相違している。
4−(ジベンゾフラン−2−イル)−2−フルオロ−1,3−ジヒドロキシベンゼン(22)の合成
この化合物は、実施例3で用いた手順と本質的に同じ手順を用いて調製したが、2−ナフチルボロン酸13に代えて、2−ブロモジベンゾフランの2−ボロン酸(2−ブロモジベンゾフランは、Aldrich Chemicalから購入し、そしてL.J.Diorazioら(上記)の方法に従って、そのボロン酸21に転化した)を使用した点が相違している。
ナフチル−フルオロ−レゾルシノールケトン(24)の合成
実施例3から得た4−(ナフト−2−イル)−2−フルオロ−1,3−ジヒドロキシベンゼン14(760mg、2.988mmol)、無水2,5−ジクロロトリメリト酸23(780mg、2.988mmol、PE Applied Biosystems, Foster City, CA(AB)部品番号361892)、ニトロベンゼン(5mL)、およびニトロベンゼン中の塩化アルミニウム(15mL、1M、Aldrich Chemical)を、室温で、16時間攪拌した。この反応混合物を、氷水(100mL)および酢酸エチル(100mL)の磁気攪拌した混合物に注ぎ、続いて、10%HCl(100mL)を添加して、このアルミニウム塩を溶解した。その有機層を水(100mL×2)およびブライン(100mL×1)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、その溶媒を除去して、異性体混合物として、その生成物を得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン移動相中の10%メタノール)により分離して、所望の緩慢移動異性体(Slower moving isomer)340mg(22%)を得た。
芳香族置換キサンテン色素(25)の合成
実施例3から得た4−(ナフト−2−イル)−2−フルオロ−1,3−ジヒドロキシベンゼン14(100mg、0.4mmol)、無水2,5−ジクロロトリメリト酸23(52mg、0.2mmol、AB部品番号#361892)、およびメタンスルホン酸(5mL)を、120〜130℃で、2時間攪拌した。この溶液を、冷却し、そして氷水(50mL)と混合し、沈殿物を形成させた。この沈殿した色素を酢酸エチル(100mL)で抽出し、その抽出物を水(50mL×2)およびブライン(50mL×1)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、その溶媒を除去して、2個の異性体として、その粗色素を得た。これらの異性体を、分離用厚層クロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン:メタノール:酢酸100:10:2(容量)の移動相)により分離して、所望の緩慢移動異性体60mg(41%)を得た。
芳香族置換キサンテン色素(26)の合成
この化合物は、実施例9で用いた手順と本質的に同じ手順を用いて調製したが、4−(ナフト−2−イル)−2−フルオロ−1,3−ジヒドロキシベンゼン14に代えて、実施例5から得た4−フェニル−1,3−ジヒドロキシベンゼン18を使用した点が相違している。
芳香族置換キサンテン色素(28)の合成
この化合物は、実施例9で用いた手順と本質的に同じ手順を用いて調製したが、4−(ナフト−2−イル)−2−フルオロ−1,3−ジヒドロキシベンゼン14に代えて、1,3−ジヒドロキシベンゾフラン27(これは、Carvalho,C.F.ら、J.Chem.Soc.,Perkin Trans.,1,1605,(1984)に従って、調製した)を使用した点が相違している。
芳香族置換キサンテン色素(29)の合成
この化合物は、実施例9で用いた手順と本質的に同じ手順を用いて調製したが、4−(ナフト−2−イル)−2−フルオロ−1,3−ジヒドロキシベンゼン14に代えて、実施例4から得た4−ナフチル−1,3−ジヒドロキシベンゼン16を使用した点が相違している。
芳香族置換キサンテン色素(30)の合成
この化合物は、実施例9で用いた手順と本質的に同じ手順を用いて調製したが、4−(ナフト−2−イル)−2−フルオロ−1,3−ジヒドロキシベンゼン14に代えて、実施例6から得た4−フルオロナフチル−1,3−ジヒドロキシベンゼン19を使用した点が相違している。
芳香族置換キサンテン色素(31)の合成
この化合物は、実施例9で用いた手順と本質的に同じ手順を用いて調製したが、4−(ナフト−2−イル)−2−フルオロ−1,3−ジヒドロキシベンゼン14に代えて、実施例7から得た4−ジベンゾフラン−2−フルオロ−1,3−ジヒドロキシベンゼン22を使用した点が相違している。
芳香族置換キサンテン色素(33)の合成
実施例5から得た4−フェニル−1,3−ジヒドロキシベンゼン18(182mg、1mmol)、ケトン32(405mg、1mmol、AB部品番号#361893)およびメタンスルホン酸(10mL)を混合し、そして130〜135℃で2時間攪拌した。この反応混合物を冷却し、そして氷水(50mL)と混合した。沈殿した色素を酢酸エチル(100mL)で抽出し、その有機層を水(50mL×2)およびブライン(50mL×1)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、その溶媒を除去して、その粗色素を得た。これらの色素をクロロホルムから結晶化して、純粋色素450mg(81%)を得た。
芳香族置換キサンテン色素(35)の合成
ジベンゾフラン−1,3−ジオール(これは、Carvalho,C.F.ら(上記)に従って、調製した)(200mg、1mmol)、2−フルオロナフタレン−1,3−ジオール34(178mg、1mmol、AB部品番号361828)および無水2,5−ジクロロトリメリト酸(260mg、1mmol、AB部品番号361892)を、メタンスルホン酸(10mL)中で混合し、そして130〜135℃で2時間攪拌した。この反応混合物を冷却し、そして氷水(100mL)と混合した。沈殿した色素を酢酸エチル(100mL)で抽出し、その有機層を水(50mL×2)およびブライン(50mL×1)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、その溶媒を除去して、異性体混合物として、その粗色素を得た。これらの異性体を分離用薄層クロマトグラフィーにより分離して、色素80mg(13%)を得た。
芳香族置換キサンテン色素(36)の合成
実施例8から得たナフチル−フルオロ−レゾルシノールケトン24(206mg、0.4mmol)、および2−フルオロナフタレン−1,3−ジオール34(72mg、0.4mmol、AB部品番号361828)をメタンスルホン酸(4mL)と混合し、そして120〜130℃で2時間攪拌した。この溶液を室温まで冷却し、次いで、氷水(100mL)に注いだ。沈殿した色素を酢酸エチル(100mL)で抽出し、その有機層を水(50mL×2)およびブライン(50mL×1)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、その溶媒を除去して、その粗色素を得、これを、クロロホルムからの結晶化によりさらに精製して、純粋色素120mg(45%)を得た。
芳香族置換キサンテン色素(33)で標識したPCRプライマーの合成
実施例15から得た芳香族置換キサンテン色素(33)を、室温で、3時間にわたって、無水DMF中にて、1.2当量の1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミド塩酸塩および1.5当量のN−ヒドロキシスクシンイミドと反応させることにより、N−ヒドロキシスクシンイミジルエステルに転化した。この反応混合物を5%HClと混合し、そして酢酸エチル中で抽出した。この抽出物を水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、そして固形物にまで濃縮した。この固形物をDMSO(6mg/66mL DMSO)に溶解して、色素ストック溶液を形成した。このDMSO色素ストック(5〜6mL)を、0.25M重炭酸塩/炭酸塩緩衝液(pH9.4)中のアミノヘキシル
誘導体化オリゴヌクレオチドPCRプライマー(1×10−3)に過剰に(10〜20倍)添加して、1時間反応させたが、この場合、このアミノヘキシル誘導体化プライマーは、自動化DNA合成機を用いて調製し、この場合、その最後の合成サイクルにて、Aminolink−2試薬を使用した(AB p/n 400808)。この色素標識化オリゴヌクレオチドは、0.1モルトリエチルアミン酢酸塩で溶出するSephadex G−25サイズ排除カラムに通すことにより、未反応色素から分離した。この粗標識化オリゴヌクレオチドを含有する画分を、RP−18クロマトグラフィーカラムを用いて、25分間にわたって、0.1M TEAA中の8%アセトニトリルから25%までの勾配溶出液を使用する逆相HPLCにより精製した。この純粋色素標識化オリゴヌクレオチドを凍結乾燥して、固形物にした。この色素標識化オリゴヌクレオチドの濃度は、260nmでのUV吸収により、測定した。
HEXおよびJEB標識化PCRプライマーの相対蛍光強度の評価
実施例18に従って芳香族置換キサンテン色素(33)(JEB)で標識したPCRプライマーD19S221およびD22S423を、CEPHファミリー884(individual15)(AM200)に由来のDNAを用いて、HEX色素で標識した同じプライマーと比較した。その標的DNAは、Linkage Mapping Set用の標準プロトコル(これは、ABI PRISMTMLinkage Mapping Set User’s Mannual(AB p/n 903477)で公開されている)に従って増幅し、そして推奨手順に従って、ABI PRISMTM377 DNA
Sequencerにて、相対蛍光強度について評価した。これらの結果を、表1で以下に要約する。
Claims (30)
- 次式を有する芳香族置換キサンテン化合物:
であって、ここで:
Y 1 はヒドロキシルであり、Y 2 は酸素である;
R 2 、R 3 、R 5 およびR 7 は、別々に、水素、フッ素、塩素、低級アルキル、低級アルケン、低級アルキン、スルホネート、スルホン、アミノ、イミニウム、アミド、ニトリル、低級アルコキシ、フェニルおよび連結基からなる群から選択される;
R 1 は、別々に、フェニル、置換フェニル、多環式芳香族、置換多環式芳香族および電子リッチ複素環からなる群から選択されるか、またはR 7 と一緒になるとき、電子リッチ複素環およびインデンからなる群から選択される;
R 4 は、別々に、水素、フッ素、塩素、低級アルキル、低級アルケン、低級アルキン、スルホネート、スルホン、アミノ、イミニウム、アミド、ニトリル、低級アルコキシ、連結基、アミン、フェニル、置換フェニル、多環式芳香族、置換多環式芳香族、インデンおよび電子リッチ複素環からなる群から選択されるか、またはR 5 と一緒になるとき、フェニル、置換フェニル、多環式芳香族、置換多環式芳香族、インデンおよび電子リッチ複素環からなる群から選択される;そして
R 6 は、以下の構造:
を有する置換フェニルであり、ここで:
X 1 〜X 5 は、別々に、水素、塩素、フッ素、低級アルキル、カルボン酸、スルホン酸、−CH 2 OHまたは連結基であり、ここで、R 2 、R 3 、R 5 およびR 7 が全てHである場合、R 1 もR 4 も、以下:
ではなく、
該連結基は、イソチオシアネート、スルホニルクロライド、4,6−ジクロロトリアジニルアミン、スクシンイミジルエステル、反応性カルボキシレート、マレイミド、ハロアセチルおよびヨードアセトアミドからなる群より選択され;そして
該電子リッチ複素環は、ピロール、インドール、フラン、ベンゾフラン、チオフェンおよびベンゾチオフェンからなる群より選択される、
化合物。 - 次式を有する芳香族置換キサンテン化合物:
であって、ここで:
Y 1 はヒドロキシルであり、Y 2 は酸素である;
R 2 、R 3 、R 5 およびR 7 は、別々に、水素、フッ素、塩素、低級アルキル、低級アルケン、低級アルキン、スルホネート、スルホン、アミノ、イミニウム、アミド、ニトリル、低級アルコキシ、フェニルおよび連結基からなる群から選択される;
R 1 は、別々に、フェニル、置換フェニル、多環式芳香族、置換多環式芳香族および電子リッチ複素環からなる群から選択されるか、またはR 7 と一緒になるとき、電子リッチ複素環およびインデンからなる群から選択される;
R 4 は、別々に、水素、フッ素、塩素、低級アルキル、低級アルケン、低級アルキン、スルホネート、スルホン、アミノ、イミニウム、アミド、ニトリル、低級アルコキシ、連結基、アミン、フェニル、置換フェニル、多環式芳香族、置換多環式芳香族、インデンおよび電子リッチ複素環からなる群から選択されるか、またはR 5 と一緒になるとき、フェニル、置換フェニル、多環式芳香族、置換多環式芳香族、インデンおよび電子リッチ複素環からなる群から選択される;そして
R 6 は、以下の構造:
を有する置換フェニルであり、ここで:
X 1 、X 3 およびX 4 は、別々に、水素、塩素、フッ素、低級アルキル、カルボン酸、スルホン酸、−CH 2 OHまたは連結基であり、X 2 およびX 5 は塩素であり、
該連結基は、イソチオシアネート、スルホニルクロライド、4,6−ジクロロトリアジニルアミン、スクシンイミジルエステル、反応性カルボキシレート、マレイミド、ハロアセチルおよびヨードアセトアミドからなる群より選択され;そして
該電子リッチ複素環は、ピロール、インドール、フラン、ベンゾフラン、チオフェンおよびベンゾチオフェンからなる群より選択される、
化合物。 - 次式を有する芳香族置換キサンテン化合物:
であって、ここで:
Y 1 はヒドロキシルであり、Y 2 は酸素である;
R 2 、R 3 、R 5 およびR 7 は、別々に、水素、フッ素、塩素、低級アルキル、低級アルケン、低級アルキン、スルホネート、スルホン、アミノ、イミニウム、アミド、ニトリル、低級アルコキシ、フェニルおよび連結基からなる群から選択される;
R 1 は、別々に、フェニル;ハロ、シアノ、ニトロ、スルホ、アミドおよびニトリルからなる群より選択される1つ以上の置換基で置換されるフェニル;多環式芳香族;置換多環式芳香族および電子リッチ複素環からなる群から選択されるか;またはR 7 と一緒になるとき、電子リッチ複素環およびインデンからなる群から選択される;
R 4 は、別々に、水素、フッ素、塩素、低級アルキル、低級アルケン、低級アルキン、スルホネート、スルホン、アミノ、イミニウム、アミド、ニトリル、低級アルコキシ、連結基、アミン、フェニル、置換フェニル、多環式芳香族、置換多環式芳香族、インデンおよび電子リッチ複素環からなる群から選択されるか、またはR 5 と一緒になるとき、フェニル、置換フェニル、多環式芳香族、置換多環式芳香族、インデンおよび電子リッチ複素環からなる群から選択される;そして
R 6 は、以下の構造:
を有する置換フェニルであり、ここで:
X 1 〜X 5 は、別々に、水素、塩素、フッ素、低級アルキル、カルボン酸、スルホン酸、−CH 2 OHまたは連結基であり、
該連結基は、イソチオシアネート、スルホニルクロライド、4,6−ジクロロトリアジニルアミン、スクシンイミジルエステル、反応性カルボキシレート、マレイミド、ハロアセチルおよびヨードアセトアミドからなる群より選択され;そして
該電子リッチ複素環は、ピロール、インドール、フラン、ベンゾフラン、チオフェンおよびベンゾチオフェンからなる群より選択される、
化合物。 - 前記化合物が、以下の構造:
を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。 - 前記化合物が、以下の構造:
を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。 - 前記化合物が、以下の構造:
を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。 - 前記化合物が、以下の構造:
を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。 - 前記化合物が、以下の構造:
を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。 - 前記化合物が、以下の構造:
を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。 - 前記化合物が、以下の構造:
を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。 - 前記化合物が、以下の構造:
を有する、請求項1に記載の組成物。 - 前記化合物が、以下の構造:
を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。 - X 1 が、カルボン酸である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。
- X 2 およびX 5 の各々が、クロロである、請求項1または3のいずれか1項に記載の化合物。
- X 3 およびX 4 の一つが連結基である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。
- 次式を有する標識化ヌクレオシド/ヌクレオチドであって:
NUC−DYE
ここで、
NUCは、ヌクレオシド/ヌクレオチドまたはヌクレオシド/ヌクレオチドアナログである;
DYEは、請求項1〜3のいずれか1項に記載の芳香族置換キサンテン化合物であって、NUCおよびDYEは、連結により接続される;
ここで、該連結は、R 1 〜R 6 位の1個にて、DYEに結合される;そして
ここで、NUCがプリン塩基を含有する場合、該連結は、該プリンの8位に結合され、NUCが7−デアザプリン塩基を含有する場合、該連結は、7−デアザプリンの7位に結合され、そしてNUCがピリミジン塩基を含有する場合、該連結は該ピリミジンの5位に結合される、
標識化ヌクレオシド/ヌクレオチド。 - 前記NUCが、ウラシル、シトシン、デアザアデニンおよびデアザグアノシンからなる群から選択される、請求項16に記載の標識化ヌクレオシド/ヌクレオチド。
- 請求項16に記載の標識化ヌクレオシド/ヌクレオチドであって、ここで前記連結が以下
である、標識化ヌクレオシド/ヌクレオチド。 - 次式を有するホスホロアミダイトであって:
ここで:
Xは、スペーサーアームである;
Yは、連結である;
B 1 は、亜リン酸エステル保護基である;
B 2 およびB 3 は、別々に、低級アルキル、低級アルケン、アリール、および10個までの炭素原子を含有するシクロアルキルからなる群から選択される;そして
Dは、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物である;
ここで、YおよびDは、R 1 〜R 6 位のうちの1個でDに結合した連結により、連結される、
ホスホロアミダイト。 - 次式を有するホスホロアミダイトであって:
ここで:
Xは、スペーサーアームである;
Yは、連結である;
B 1 は、亜リン酸エステル保護基である;
B 2 およびB 3 は、一緒になって、その主鎖に5個までの炭素原子、および全体で10個までの炭素原子を含有するアルケン鎖を形成し、該鎖の両末端原子価結合は、前記窒素原子に結合している;またはB 2 およびB 3 は、該窒素原子と一緒になって、飽和窒素複素環を形成し、該飽和窒素複素環は、窒素、酸素およびイオウからなる群から選択される1個以上のヘテロ原子を含有する;
Dは、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物である;
ここで、YおよびDは、R 1 〜R 6 位のうちの1個でDに結合した連結により、連結される、
ホスホロアミダイト。 - R 6 が置換フェニルであり、前記連結が、該置換フェニルのX 3 またはX 4 の一つにおいて前記色素に結合される、請求項19または20に記載のホスホロアミダイト。
- XおよびYが、一緒になって、以下であり、
ここで、nは、2〜10である、請求項19または20に記載のホスホロアミダイト。 - XおよびYが、一緒になって、以下であり、
ここで、nは、2〜10である、請求項19または20に記載のホスホロアミダイト。 - 5’ −末端標識化ポリヌクレオチドであって、該標識は、請求項17〜20のいずれか1項に記載のホウホルアミダイトと該ポリヌクレオチドとを反応させることによって導入される、5’−末端標識化ポリヌクレオチド。
- 標識化ポリヌクレオチドであって、該標識は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物と、アミノヘキシル誘導体化オリゴヌクレオチドの反応によってポリヌクレオチドの5’−末端または3’−末端に導入される、標識化ポリヌクレオチド。
- ポリヌクレオチドを配列決定する方法であって、該方法は、以下の工程:
以下のようにして、第一、第二、第三および第四のクラスのポリヌクレオチドの混合物を形成する工程:
該第一のクラスの各ポリヌクレオチドは、3’−末端ジデオキシアデノシンを含有し、そして第一色素で標識されている;
該第二のクラスの各ポリヌクレオチドは、3’−末端ジデオキシシチジンを含有し、そして第二色素で標識されている;
該第三のクラスの各ポリヌクレオチドは、3’−末端ジデオキシグアノシンを含有し、そして第三色素で標識されている;
該第四のクラスの各ポリヌクレオチドは、3’−末端ジデオキシチミジンを含有し、そして第四色素で標識されている;
ここで、該第一、第二、第三または第四の色素のうちの1個は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の芳香族置換キサンテン化合物である;
該色素の他のものは、該非対称ベンゾキサンテン色素から、および互いから、スペクトル的に分解可能である;
該ポリヌクレオチドを電気泳動によって分離して、それにより、類似の大きさのポリヌクレオチドのバンドを形成する工程;
該バンドを、該色素に蛍光を生じさせることができる照射ビームで照射する工程;および
該色素の該蛍光スペクトルにより、該バンド内の該ポリヌクレオチドのクラスを同定する工程、
を包含する、方法。 - フラグメント分析の方法であって、該方法は、以下の工程:
標識化ポリヌクレオチドフラグメントを形成する工程であって、該フラグメントは、請求項1〜3のいずれか1項に記載の芳香族置換キサンテン化合物で標識されている、工程;
該標識化ポリヌクレオチドフラグメントを、サイズ依存性分離プロセスにかける工程;および
該分離プロセスに引き続いて、該標識化ポリヌクレオチドフラグメントを検出する工程、
を包含する、方法。 - 前記サイズ依存性分離プロセスが、電気泳動であり、そして前記標識化ポリヌクレオチドフラグメントが、蛍光により検出される、請求項27に記載の方法。
- 標識化試薬を作製する方法であって、試薬を請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物と反応させ、これにより、標的化試薬が生成される工程を包含する、方法。
- 前記試薬が、タンパク質、ポリペプチド、ポリサッカライド、ヌクレオチド、ヌクレオシド、ポリヌクレオチド、脂質、固体支持体、有機および無機ポリマー、ならびにそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項29に記載の方法。
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