JP5076504B2 - 核酸合成用アミダイド及び核酸合成方法 - Google Patents
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Description
本発明の核酸合成用アミダイドは、下記一般式(I)で表されることを特徴とする。ただし、下記一般式(I)中、Xは、塩基を表し、Yは、4−アミノ酪酸誘導体、o−アミノメチル安息香酸誘導体、o−アミノフェニル酢酸誘導体、o−アミノエチル安息香酸誘導体、o−アミノメチルフェニル酢酸誘導体、o−アミノフェニルプロピオン酸誘導体、及び5−アミノ吉草酸誘導体のいずれかからなる保護基を表し、Qは、水素原子又は水酸基を表す。
前記核酸合成方法は、本発明の前記核酸合成用アミダイドを用いるため、緩やかな条件で前記核酸合成用アミダイドの脱保護が可能であり、そのため、例えば、従来の核酸自動合成装置を利用して、各種プライマーやプローブ等の機能性人工核酸を迅速に合成することができ、また、プライマーやプローブの合成時に、蛍光標識等の不安定な分子を導入することも容易である。
本発明の核酸合成用アミダイドは、下記一般式(I)で表されることを特徴とする。
前記「緩やかな条件で脱保護可能」とは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記保護基が、非プロトン性溶媒中で、嵩高い塩基により脱保護可能であることをいう。前記非プロトン性溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アセトニトリル、ジクロロメタン、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)、N−メチルピロリドンなどが挙げられる。また、前記嵩高い塩基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、DBU(1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン)、DBN(1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン)、テトラメチルグアニジンなどが挙げられる。これらの中でも、前記保護基は、前記アセトニトリル中、前記DBUにより脱保護されることが好ましい。また、この場合、前記保護基の脱保護に要するDBU濃度としては、0.5M以下が好ましく、0.1M以下がより好ましく、0.01M以下が特に好ましい、時間としては、8時間以内が好ましく、1時間以内がより好ましく、15分間以内が特に好ましい。
本発明の核酸合成方法は、本発明の前記核酸合成用アミダイドを用いることを特徴とする。
前記核酸合成方法は、前記核酸合成用アミダイドを用いるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジエステル法、トリエステル法、ホスファイト法、ホスホロアミダイト法、H−ホスホネート法、チオホスファイト法等に、固相法を組み合わせた従来の核酸合成方法などが挙げられる。また、前記核酸合成は、例えば、従来の核酸自動合成装置を用いて行うことができる。
例えば、前記核酸合成方法により得られた核酸を、PCR用プライマー等として使用する場合、前記プライマーを実際にPCR等に適用する段階では全ての核酸合成用アミダイドが同様に脱保護されている必要があるが、前記核酸合成方法において、本発明の前記核酸合成用アミダイド以外のAアミダイド、Gアミダイド、及びCアミダイドを一部に用いると、緩やかな条件で脱保護を行った際に、脱保護が充分に行われず、そのため、その後のPCR等の妨げとなる場合がある。一方、用いる核酸合成用アミダイドの全て(Aアミダイド、Gアミダイド、及びCアミダイド)が、本発明の前記核酸合成用アミダイドであると、全ての核酸合成用アミダイドが緩やかな条件で同様に脱保護されるため、その後のPCR等を効率的に行うことができる点で、有利である。
なお、前記核酸合成方法により得られた核酸は、様々な用途に好適に使用することができ、その用途に特に制限はなく、例えば、PCR用プライマー、配列決定用プライマー、ハイブリダイゼーション用プローブ、アンチセンスDNA、siRNA等の各種機能性核酸として、好適に使用することができる。
本発明の核酸合成用アミダイドIIIa、IIIg、IIIcを以下のようにして合成した。なお、前記核酸合成用アミダイドIIIa、IIIg、IIIcは、それぞれ前記した構造式(1)、(2)、(3)に対応する核酸合成用アミダイドである。
Nメチルアミノ酪酸塩酸塩7.68g(50mmol)を50mLの水に溶かし、NaHCO34.20g(50mmol)を加え、10分間攪拌した。この溶液に炭酸9−フルオレニルメチルスクシンイミジル13.49g(40mmol)、アセトニトリル100mL、及び硫酸水素テトラブチルアンモニウム0.14g(0.4mmol)を加え、室温で2日間攪拌した。溶液を減圧濃縮した後、塩化メチレンで希釈し、水で洗浄した。塩化メチレン溶液を減圧濃縮し、脱水アセトニトリルで2回共沸した後、脱水塩化メチレンで共沸した。残渣を200mLの脱水塩化メチレンに溶かし、0℃でN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド4.13g(20mmol)を加え、室温で2時間攪拌した。不溶物をろ過した後、減圧濃縮し、残渣Aを得た。
デオキシヌクレオシド(dA、dG、又はdC、20mmol)を脱水ピリジンで懸濁し、減圧濃縮する操作を3回行った。残渣を100mLの脱水ピリジンで懸濁し、0℃でトリメチルクロロシラン8.45mL(66mmol)を加え、室温で1時間攪拌した後、再び0℃に冷却し、本溶液を残渣Aに導入した。反応混合物を、室温で2時間攪拌した。氷冷下20mLの水を加え、室温で一晩攪拌した。本溶液を塩化メチレンで希釈し、水で洗浄した。塩化メチレン溶液を減圧濃縮し、残渣を中圧クロマトグラフィー(ジクロロメタン−エタノール19:1→4:1)にて精製し、目的物Ia 6.91g(60%)、Ig 9.43g(80%)、Ic 8.80g(80%)を得た。
Ia、Ig、又はIc、10mmolを脱水ピリジンに溶解し、減圧濃縮を3回行った。残渣を50mLの脱水ピリジンに溶解し、氷冷下4,4’−ジメトキシトリチルクロリド3.36g(10.5mmol)を加え、室温にて4時間攪拌した。続いてメタノール10mLを加え、30分攪拌した。溶液を減圧濃縮し、塩化メチレンで希釈し、水で洗浄した。塩化メチレン溶液を減圧濃縮し、残渣を中圧クロマトグラフィー(ジクロロメタン−エタノール98:2→9:1)にて精製し、目的物IIa 7.92g(91%)、IIg 8.35g(94%)、IIc 7.64g(90%)を得た。
IIa、IIg又はIIc、5mmolを脱水アセトニトリル、脱水ジクロロメタン混合溶液に溶解し、減圧濃縮を3回行った。残渣を20mLの脱水ジクロロメタンに溶解し、氷冷下ジメチルアミノピリジン30.5mg(0.25mmol)、ジイソプロピルエチルアミン1.05mL(6.0mmol)を加え、2−シアノエチルジイソプロピルクロロホスホロアミジト1.23mL(5.5mmol)の5mL塩化メチレン溶液を15分以上かけ滴下した。混合溶液を0℃(IIa、IIc)又は室温(IIg)で2時間攪拌した。続いてメタノール5mlを加え、30分攪拌した。溶液を減圧濃縮し、酢酸エチルで希釈し、水で洗浄した。酢酸エチル溶液を減圧濃縮し、残渣を25mLの酢酸エチルに溶解し、−30℃で500mLのヘキサンに15分以上かけ滴下した。不溶物をろ過し、冷ヘキサンで洗浄し、濾物から減圧下溶媒を除くことにより、目的物IIIa 5.22g(97%)、IIIg 5.22g(96%)、IIIc 4.70g(94%)を得た。
前記Ia、Ig、Ic〜IIIa、IIIg、IIIcの各化合物の構造確認を以下のようにして行った。結果を図1〜12に示す。
[1H−NMR]
各サンプル約10mgを重溶媒に溶解し、測定した。内部標準は溶媒ピークを基準とした。
[31P−NMR]
外部標準としてPPh3を用い、−6.2ppmを基準として測定した。BCMにて測定を行った。
前記実施例1で合成した各核酸合成用アミダイドが緩やかな条件で脱保護可能であることを、以下のようにして確認した。以下の条件1〜4に示す通り、各々のアミダイドを使用し、キャッピィング操作を行わずに5’−dGpApCpTp C3 SS CPGを合成して、各々の脱保護操作を行った。
なお、本実施例2で使用した、dTアミダイト、benzoyl−protected dAアミダイド、benzoyl−protected dCアミダイド、isobutyrl−protected dGアミダイト、3’−Thiol−Modififier C3 SS CPG、pheoxyacetyl protected dAアミダイト、acetyl protected dCアミダイト、及び4−isopropyl−pheoxyacetyl protected dGアミダイトは、それぞれグレンリサーチ社から購入した。また、tris(2−carboxyethyl)phosphine hydrochloride(TCEP)は、アルドリッチ社から購入した。なお、DNA合成には、ジーンワルド社製のH8−Fを用い、付属の合成プログラムを変更せずに使用した。
dTアミダイト、benzoyl−protected dAアミダイド、benzoyl−protected dCアミダイド、isobutyrl−protected dGアミダイトを用いて5’−dGpApCpTp C3 SS CPGを合成した。本CPGをスクリュウュウキャップドチューブに回収し、28%アンモニア水を加え、55℃で8時間加熱後、溶媒を減圧溜去し、残渣に0.1M TCEP−tris pH=7.0を500μl加え、室温で30分静置した。本溶液の一部をHPLCで解析した。(解析条件:カラム5C18カラム A溶媒 100mMギ酸アンモニウム B溶媒 アセトニトリル B 5→35%(20min)linear gradient)
解析結果を図13に示す。
dTアミダイト、及び、IIIa、IIIg、IIIc(実施例1で合成した本発明の核酸合成用アミダイド)を用いて5’−dGpApCpTp C3 SS CPGを合成した。本DNA合成用カラムに0.01M DBUアセトニトリル溶液5mLを1時間かけて流した後、アセトニトリル、水で洗浄したのち0.1M TCEP−tris pH=7.0 250μlを2時間かけて流し溶液を回収した。本溶液の一部をHPLCで解析した。(解析条件:カラム5C18カラム A溶媒 100mMギ酸アンモニウム B溶媒 アセトニトリル B 5→35%(20min)linear gradient)
解析結果を図13に示す。
dTアミダイト、benzoyl−protected dAアミダイド、benzoyl−protected dCアミダイド、isobutyrl−protected dGアミダイトを用いて5’−dGpApCpTp C3 SS CPGを合成した。本DNA合成用カラムに0.01M DBUアセトニトリル溶液5mLを1時間かけて流した後、アセトニトリル、水で洗浄したのち0.1M TCEP−tris pH=7.0 250μlを2時間かけて流し溶液を回収した。本溶液の一部をHPLCで解析した。(解析条件:カラム5C18カラム A溶媒 100mMギ酸アンモニウム B溶媒 アセトニトリル B 5→35%(20min)linear gradient)
解析結果を図13に示す。
dTアミダイト、pheoxyacetyl protected dAアミダイト、acetyl protected dCアミダイト、4−isopropyl−pheoxyacetyl protected dGアミダイトを用いて5’−dGpApCpTp C3 SS CPGを合成した。本DNA合成用カラムに0.01M DBUアセトニトリル溶液5mLを1時間かけて流した後、アセトニトリル、水で洗浄したのち0.1M TCEP−tris pH=7.0 250μlを2時間かけて流し溶液を回収した。本溶液の一部をHPLCで解析した。(解析条件:カラム5C18カラム A溶媒 100mMギ酸アンモニウム B溶媒 アセトニトリル B 5→35%(20min)linear gradient)
解析結果を図13に示す。
また、前記実施例1で合成した各核酸合成用アミダイドが緩やかな条件で脱保護可能であることを、更に、以下のようにして確認した。
また、対照として、同様の3’Thiol−modifier C3 S−S CPGにAアミダイド→Cアミダイド→Gアミダイド→Tアミダイドの順に合成し、定法に従い、DTT存在下、アンモニア水により脱保護及び切り出しを行い、DNA溶液Bを得た。
HPLCを用いて溶液A、及び溶液Bを比較した結果、主生成物が一致することがわかった。また、化合物Ia及びIgを用いることにより、DTT水―ピリジン混合溶液中で保護基が安定であることも確認してあるので、以上の結果から、前記IIIa、IIIc、及びIIIg(前記構造式(1)、(2)、(3)の核酸合成用アミダイド)の保護基は0.01M DBU 200μl、15分間で脱保護可能であることが示された。
(付記1) 下記一般式(I)で表されることを特徴とする核酸合成用アミダイド。
(付記2) 一般式(I)中、Yで表される保護基が、下記一般式(II)で表される保護基である付記1に記載の核酸合成用アミダイド。
(付記4) 一般式(I)中、Yで表される保護基が、Xで表される塩基の環外アミノ基に結合してなる付記1から3のいずれかに記載の核酸合成用アミダイド。
(付記5) 下記構造式(1)〜(3)のいずれかで表される付記1から4のいずれかに記載の核酸合成用アミダイド。
(付記7) 非プロトン性溶媒が、アセトニトリル、ジクロロメタン、DMF、及びN−メチルピロリドンからなる群より選択される少なくともいずれかである付記6に記載の核酸合成用アミダイド。
(付記8) 嵩高い塩基により脱保護可能である付記1から7のいずれかに記載の核酸合成用アミダイド。
(付記9) 嵩高い塩基が、DBU、DBN、及びテトラメチルグアニジンからなる群より選択される少なくともいずれかである付記8に記載の核酸合成用アミダイド。
(付記10) 0.01M DBU濃度以下で脱保護可能である付記1から9のいずれかに記載の核酸合成用アミダイド。
(付記11) 15分間以内に脱保護可能である付記1から10のいずれかに記載の核酸合成用アミダイド。
(付記12) 付記1から11のいずれかに記載の核酸合成用アミダイドを用いることを特徴とする核酸合成方法。
(付記13) 核酸合成用アミダイドの縮合反応の後、前記核酸合成用アミダイドの保護基の脱保護が行われる付記12に記載の核酸合成方法。
(付記14) 非プロトン性溶媒中で脱保護が行われる付記12から13のいずれかに記載の核酸合成方法。
(付記15) 非プロトン性溶媒が、アセトニトリル、ジクロロメタン、DMF、及びN−メチルピロリドンからなる群より選択される少なくともいずれかである付記14に記載の核酸合成方法。
(付記16) 嵩高い塩基により脱保護が行われる付記12から15のいずれかに記載の核酸合成方法。
(付記17) 嵩高い塩基が、DBU、DBN、及びテトラメチルグアニジンからなる群より選択される少なくともいずれかである付記16に記載の核酸合成方法。
(付記18) 0.01M DBU濃度以下で脱保護が行われる付記12から17のいずれかに記載の核酸合成方法。
(付記19) 15分間以内に脱保護が行われる付記12から18のいずれかに記載の核酸合成方法。
(付記20) 核酸自動合成装置を用いて行われる付記12から19のいずれかに記載の核酸合成方法。
また、本発明の核酸合成方法は、緩やかな条件で前記核酸合成用アミダイドの脱保護が可能であるので、例えば、PCR用プライマー、配列決定用プライマー、ハイブリダイゼーション用プローブ、アンチセンスDNA、siRNA等の各種機能性核酸の合成に、好適に利用可能である。
Claims (10)
- 下記一般式(I)で表されることを特徴とする核酸合成用アミダイド。
- 一般式(I)中、Qが水素原子である請求項1に記載の核酸合成用アミダイド。
- 一般式(I)中、Xで表される塩基が、アデニン、グアニン、及びシトシンのいずれかである請求項1から2のいずれかに記載の核酸合成用アミダイド。
- 下記構造式(1)〜(3)のいずれかで表される請求項1から3のいずれかに記載の核酸合成用アミダイド。
- 非プロトン性溶媒中で脱保護可能である請求項1から4のいずれかに記載の核酸合成用アミダイド。
- 非プロトン性溶媒が、アセトニトリル、ジクロロメタン、DMF、及びN−メチルピロリドンからなる群より選択される少なくともいずれかである請求項5に記載の核酸合成用アミダイド。
- 嵩高い塩基により脱保護可能である請求項1から6のいずれかに記載の核酸合成用アミダイド。
- 嵩高い塩基が、DBU、DBN、及びテトラメチルグアニジンからなる群より選択される少なくともいずれかである請求項7に記載の核酸合成用アミダイド。
- 請求項1から8のいずれかに記載の核酸合成用アミダイドを用いることを特徴とする核酸合成方法。
- 核酸自動合成装置を用いて行われる請求項9に記載の核酸合成方法。
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