WO2003014138A2 - Method for immobilizing compounds by means of nitron formation and arrangement for immobilizing compounds - Google Patents

Method for immobilizing compounds by means of nitron formation and arrangement for immobilizing compounds Download PDF

Info

Publication number
WO2003014138A2
WO2003014138A2 PCT/EP2002/008671 EP0208671W WO03014138A2 WO 2003014138 A2 WO2003014138 A2 WO 2003014138A2 EP 0208671 W EP0208671 W EP 0208671W WO 03014138 A2 WO03014138 A2 WO 03014138A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
compound
immobilized
group
reaction
compounds
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/008671
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2003014138A3 (en
WO2003014138A8 (en
Inventor
Frank Osterkamp
Mike Schutkowski
Original Assignee
Jerini Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jerini Ag filed Critical Jerini Ag
Priority to AU2002336944A priority Critical patent/AU2002336944A1/en
Publication of WO2003014138A2 publication Critical patent/WO2003014138A2/en
Publication of WO2003014138A8 publication Critical patent/WO2003014138A8/en
Publication of WO2003014138A3 publication Critical patent/WO2003014138A3/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54353Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals with ligand attached to the carrier via a chemical coupling agent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H21/00Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C40COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40BCOMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B50/00Methods of creating libraries, e.g. combinatorial synthesis
    • C40B50/14Solid phase synthesis, i.e. wherein one or more library building blocks are bound to a solid support during library creation; Particular methods of cleavage from the solid support
    • C40B50/18Solid phase synthesis, i.e. wherein one or more library building blocks are bound to a solid support during library creation; Particular methods of cleavage from the solid support using a particular method of attachment to the solid support
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07BGENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B2200/00Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
    • C07B2200/11Compounds covalently bound to a solid support

Definitions

  • the present invention relates to processes for immobilizing compounds on a surface, in particular polymer compounds, a structure comprising a planar surface with a compound immobilized thereon, processes for producing an arrangement comprising at least two different compounds, preferably polymeric compounds, at at least two different locations planar surface, a planar surface that can be produced with it, a method for determining the substrate specificity of an enzymatic activity and a method for cleaning a compound, in particular a polymeric compound.
  • proteins that have been produced can be significantly influenced in their enzymatic activity (and thus in their biological function) by slight chemical modifications in the cell (post-translational modifications). It is therefore necessary to carry out a parallel analysis of the enzymatic activity of as many proteins as possible, in particular enzymes.
  • Such an approach allows u. a. the very fast determination of the substrate specificity of a defined enzyme, which in turn is an important prerequisite for the design of knowledge-based inhibitors, or the selective testing of drugs or drug candidates, especially in the context of predicting side effects.
  • immobilization has a number of advantages. This includes the increased stability of the immobilized compounds. If, for example, nucleic acids or proteins are immobilized, it is regularly observed that their half-life increases significantly when exposed to various media, including media that have a nuclease or protease activity. One reason for the observed increased half-life may certainly be the reduced accessibility of the nucleic acids or protein for the corresponding degradative enzyme activities. Another advantage of immobilization is the reusability of the immobilized compounds.
  • this support material can be added again use.
  • processes are affinity chromatography or bioconversion and biotransformation.
  • biomolecules such as oligopeptides or nucleic acids
  • a surface planar support or resin beads
  • a biopolymer protein surface and thus bioconjugate formation
  • prefabricated (and purified) biomolecules can be used for the immobilization reaction, which can be directional or non-directional, and on the other hand these biomolecules can be synthesized step by step directly on a corresponding surface.
  • peptides on cellulose R. Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217-9232; A.Kramer and J.
  • Nucleic acids could also be synthesized by direct synthesis on suitable surfaces such as glass (SPA Fodor, JLRead, MCPirrung, L.Stryer, ATLu, D.Solas; 1991, Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767 -773, J. Robles, M. contribution, V. Marchan, Y. Perez, I. Travesset, E. Pedroso, A. Grandas; 1999, Towards nucleopeptides containing any trifunctional amino acid, Tetrahedron, 55, 13251-13264 ), can be synthesized directly.
  • suitable surfaces such as glass (SPA Fodor, JLRead, MCPirrung, L.Stryer, ATLu, D.Solas; 1991, Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767 -773, J. Robles, M. contribution, V. Marchan, Y. Perez, I. Travesset, E. Pedroso, A. Grandas
  • a further differentiation of the immobilization can be made based on the orientation or binding of the individual immobilized compound relative to the surface.
  • non-specific immobilization the contact between the compound to be immobilized and the surface on or on which the compound is immobilized takes place in different ways in an immobilization event.
  • either different reactive groups contained in the compound to be immobilized react with the surface or different reactive groups present on the surface react with a reactive group of the compound to be immobilized (crosslinking).
  • crosslinking a reactive group of the compound to be immobilized
  • This type of immobilization is usually a covalent immobilization, with a chemoselective reaction between the compound to be immobilized and the surface (of the carrier material).
  • a number of reactions can be used for this purpose, which are known to those skilled in the art as such (GA Lemieux and CR Bertozzi, 1998, chemoselective ligation reactions with proteins, oligosaccharides and cells, TIBTECH, 16, 506-513) and in FIG. 1 are shown.
  • the chemoselective reaction can basically be caused by two mechanisms. In one mechanism, the compound to be immobilized has a reactive group that reacts specifically with the surface. This can be accomplished in that the said reactive group is present only once on the compound to be immobilized. In the second mechanism, the reactive group may be present several times, but the groups differ in their reactivity, so that only the presence of certain reaction conditions such as pH or the like leads to a selective reaction with the surface.
  • immobilized compounds such as amino acid sequences in the form of biochips makes it necessary for both the compounds and the link between the surface and the immobilized compound to pass the respective test or investigation. conditions. Furthermore, there is an increasing need in the art for a quantification of the interaction between the immobilized compound and an agent which is contained in a sample which is to be examined and, if appropriate, quantified by means of the immobilized compound. This in turn presupposes that the actual loading density of the surface with the immobilized compound is known or can be determined non-destructively.
  • the present invention was therefore based on the object of providing a method for immobilizing compounds which meets the needs described above.
  • the invention was also based on the object of providing a method which allows simple immobilization of compounds with simultaneous possible modification of the linker used for the immobilization, in particular after it has been installed between the surface and the compound to be immobilized.
  • Another object of the invention was to provide a process for the purification of compounds, a reliable separation of by-products formed during the synthesis thereof, in particular termination sequences, being ensured.
  • the object is achieved in a first aspect by a method for immobilizing compounds on a surface, which comprises the steps
  • the object is achieved by a method for immobilizing polymeric compounds on a surface, the individual polymeric compounds being composed of a plurality of subunits and the method comprising the following steps:
  • the nitron group is formed between the first and the second reaction partner.
  • the nitron group is formed from parts of the first reactive group of the first reaction partner and the first reactive group of the second reaction partner.
  • the first reactive group of the compound to be immobilized is a reactive group which is selected from the group consisting of hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines; aldehydes; ketones; acetals; ketals; thiocarbonyl; Includes thioketals and thioacetals.
  • the first reactive group of the surface is a reactive group which is selected from the group consisting of hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines, aldehydes, ketones, acetals, ketals, thiocarbonyl compounds, thioketals and thioacetals includes.
  • the reaction is a chemoselective reaction.
  • the immobilization is a directed immobilization.
  • the compound to be immobilized is selected from the group consisting of nucleic acids, genes, chromosomal nucleic acids, cDNA, RNA, oligonucleotides, polynucleotides, primers, probes, PNA, peptides, polypeptides, protein domains , Proteins, sugars, poly sugars, lipids, polylipids, coenzymes, natural products and low molecular compounds as well as derivatives and analogs of the above-mentioned groups.
  • At least one of the subunits is selected from the group consisting of amino acids, nucleotides, carbohydrates, amino alcohols, polyalcohols, diols, terpenes, lipids, olefins, epoxies, haloalkanes, alcohols, polyamines, diamines, amines , Aminothiols, mercapto alcohols, polythiols, dithiols and thiols.
  • the surface is a planar surface.
  • the planar surface is a chip, preferably the surface of a chip.
  • the surface comprises a material that is selected from the group consisting of silicates, ceramics, glass, metals, organic carrier materials, cellulose, nitrocellulose, chitin, PTFE, polypropylene, polystyrene, copolymers, Gold, platinum, silver, copper, silicon, titanium dioxide, magnetic materials, magnetizable materials and silicon oxide.
  • the planar surface is a non-porous surface.
  • the reaction of the compound to be immobilized with the surface takes place under microwave radiation.
  • the nitron structure has a structure according to formula (I)
  • the radical X is the surface, in particular a surface of a solid phase support, and at least one of the radicals Y or Z is an immobilized compound; or
  • At least one of the radicals Y or Z is a surface, in particular a surface of a solid phase support, and the radical X is an immobilized compound.
  • At least Z or Y or X is a surface and the second reaction partner comprises the structure FR 1 -, wherein
  • R 1 is selected from the group consisting of hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines; aldehydes; ketones; acetals; ketals; thiocarbonyl; Includes thioketals and thioacetals and
  • F is a compound functionalized with R 1 or a material functionalized with R 1 .
  • Z or Y or X is an immobilized compound and the first reaction partner comprises the structure GR 2 -, wherein R 2 is selected from the group consisting of hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines; aldehydes; ketones; acetals; ketals; thiocarbonyl; Includes thioketals and thioacetals and
  • G is a compound functionalized with R 2 .
  • the immobilized compound has a structure G -G -, wherein
  • G 1 is selected from the group consisting of nucleic acids, genes, chromosomal nucleic acids, cDNA, RNA, oligonucleotides, polynucleotides, primers, PNA, peptides, of which polypeptides, protein domains, proteins, sugars, poly sugars, lipids, polylipids, coenzymes, Includes natural products, and low molecular weight compounds and derivatives and analogues thereof, and
  • G 2 is a connecting element which connects G 1 and the nitron group directly and the connecting element can be split selectively at the point of connection to G 1 or selectively between G 1 and the nitron group.
  • the connecting element G 2 is selected from the group which additionally comprises functionalized protective groups, the protective groups preferably being those for amines, alcohols, diols, carboxylic acids, carbonyl groups and thiols.
  • the object is achieved by a structure which comprises a planar surface, preferably a surface of a solid phase support, with a compound immobilized thereon, and the structure comprising a nitron group.
  • the immobilized compound is a polymeric compound.
  • the nitron group is arranged between the surface and the immobilized compound.
  • a connecting element is arranged between the nitron group and the immobilized connection.
  • the object is achieved by a method for producing an arrangement which comprises at least two different compounds, in particular polymeric compounds, at at least two different locations on a planar surface, the first connection at a first location on the planar surface and the second Connection is immobilized at a second location on the planar surface by one of the methods according to the invention.
  • the object is achieved by a planar surface which can be produced by one of the methods according to the invention.
  • the object is achieved according to the invention by a planar surface which comprises a compound covalently immobilized thereon, in particular a polymeric compound, a nitron group being arranged between the immobilized compound and the surface.
  • the object is achieved according to the invention by an arrangement comprising at least two different compounds, preferably polymeric compounds, at at least two different locations on a planar surface which can be produced by the method according to the invention.
  • the arrangement comprises the planar surface according to the invention.
  • the object is achieved according to the invention by an arrangement comprising at least two different compounds, preferably polymeric compounds, at at least two different locations on a planar surface which comprises the planar surface according to the invention.
  • the object is achieved according to the invention by a method for determining the substrate specificity of an enzymatic activity, which comprises the following steps:
  • planar surface is a planar surface according to the invention or a planar surface of an arrangement according to the invention.
  • the molecular weight of at least one of the amino acid sequences is changed.
  • the reaction is detected on or using the amino acid sequence immobilized on the surface of the carrier material.
  • the change in molecular weight takes place by the formation or cleavage of a covalent bond to one of the amino acid sequences, in particular to the amino acid sequence which reacts with the enzymatic activity.
  • the reaction is detected by detecting the change in the molecular weight.
  • the detection is carried out by a detection method which is selected from the group consisting of autoradiography, plasmon resonance spectroscopy, fluorescence spectroscopy, UV spectroscopy, infrared spectroscopy, Includes electron microscopy, atomic force microscopy and scanning tunneling microscopy.
  • the units to be detected are introduced in a subsequent reaction via specifically binding or specifically reacting, preferably labeled reagents, which are selected from the group consisting of antibodies, enzymes, proteins, chelators, synthetic receptors, amines and Thiols includes.
  • labeled reagents which are selected from the group consisting of antibodies, enzymes, proteins, chelators, synthetic receptors, amines and Thiols includes.
  • the enzymatic activity is selected from the group consisting of kinases, sulfotransferases, glycosyltransferases, acetyltransferases, farnesyltransferases, palmityltransferases, phosphatases, sulfatases, esterases, lipases , Acetylases and proteases.
  • the object is achieved by a method for purifying a compound, in particular a polymeric compound, which comprises the following steps:
  • n) includes non-containing by-products
  • the surface of the method according to the invention for cleaning a compound comprises a reactive group.
  • the one or more covalent bonds are formed by reaction of the reactive group (s) on the compound with one or more of the reactive group (s) on the surface.
  • the reactive group is selected from the group consisting of hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines; aldehydes; ketones; acetals; ketals; thiocarbonyl; Includes thioketals and thioacetals.
  • the reactive group is contained in the compound several times, preferably 2 times to 50 times, preferably 2 to 10 times.
  • the structure according to the invention is formed as a result of the one or more covalent bond (s) between the connection and the surface.
  • the surface is planar.
  • the surface consists of a material selected from the group consisting of solid phase supports for synthesis, activated carbon, inorganic particles, magnetic particles and magnetizable particles, materials suitable for chromatography or solid phase extraction , Silicon dioxide, glass, cellulose, chitin, cotton, polyolefins, titanium oxide, gold, platinum, silver, copper, halogenated polyolefins such as PVDF or PVC, and polytetrafluoroethylene and ceramic.
  • the compound is selected from the group consisting of nucleic acids, genes, chromosomal nucleic acids, cDNA, RNA, oligonucleotides, polynucleotides, primers, probes, PNA, peptides, polypeptides, Protein domains, proteins, sugars, poly sugars, lipids, polylipids, coenzymes, natural products, and low-molecular compounds and derivatives and analogues thereof.
  • the compound is a polypeptide which comprises 2 to 1000 amino acids, preferably 3 to 200 amino acids, preferably 4 to 100 amino acids and even more preferably 5 to 20 amino acids.
  • one or more of the reactive groups is / are connected directly or indirectly to the terminal subunit of the compound to be immobilized, in particular the polymeric compound to be immobilized.
  • the compound in particular the peptide or polypeptide, is a substrate for an enzymatic activity which is selected from the group consisting of kinases, sulphotransferases, glycosyl transferases, acetyl transferases, Farnesyltransferases, palmityltransferases, phosphatases, sulfatases, esterases, lipases, acetylases, proteases.
  • the reaction is a chemoselective reaction.
  • the reaction is carried out within a period of 0.1 second to 2 hours, preferably within a period of 1 second to 1 hour and preferably within less than 10 minutes.
  • the great breadth of application of the present invention is based on the surprising finding that conditions have been found for the immobilization reactions which make it possible to immobilize in relation to a large number of other functional groups which may be present in the substrate, in particular those which can typically occur in peptides or proteins to lead chemoselectively.
  • the prior art describes processes which carry out the reaction in anhydrous solvents. The reaction is carried out with the addition of dehydrating auxiliaries and or using at least one reactant in high concentration (> 10 mM) or in large excess.
  • the immobilization reaction according to the invention in its various embodiments and uses is preferably used in aqueous media at an acidic pH in the range between 1 and 6.5, preferably between 2 and 5.5 and particularly preferably between 3 and 4.5, if appropriate using an organic co-solvent (such as MeOH, DMSO or glycerin).
  • an organic co-solvent such as MeOH, DMSO or glycerin.
  • reaction conditions apply to any immobilization reaction disclosed herein, including such immobilization reactions as described in the context of the process according to the invention for the purification of a compound, in particular a polymeric compound.
  • the invention is further based on the surprising finding that the use or formation of the nitron group, preferably used as a linker or element of a linker structure, ensures or possible immobilization that is particularly stable in storage, in particular with regard to the influence of oxygen and Humidity.
  • an immobilization is also characterized in that it is stable, in particular, under conditions such as are typically used when carrying out biological tests (English assays) and at the same time can be produced from comparatively readily available starting components.
  • a nitron group or nitron linker in the sense described above is that the course of the immobilization reaction can be followed in a very simple manner. This can be done by spectroscopic methods, in particular FT-LR and UV / NIS spectroscopy, whereby in the ER spectroscopy ⁇ itrone show a very characteristic strong absorption in the range between 1200 and 1300 cm "1. These spectroscopic methods are also for spatially resolved quantification of the Immobilization efficiency suitable.
  • a ⁇ itron group for immobilization also has surprising advantages or applications in that, owing to the inherent lability of the ⁇ itron group towards dipolarophiles in the sense of 1,3-dipolar cycloadditions, i.e. after immobilization with the formation of the ⁇ itron group, a large number of modified, in particular heterocyclic linkers can be produced. By specifically changing the linker structure used, the signal / noise ratio can often be optimized in tests of in-immobilized compounds compared to an enzymatic activity.
  • the immobilization by formation of a career chain allows an easy separation of by-products which have arisen especially in the synthesis of the polymeric compounds to be immobilized, in particular the removal of the termination sequences obtained in the oligomer synthesis.
  • the subsequent release of the compound from the solid phase using of volatile or at least easily removable reagents is ensured by the installation of a selectively cleavable connecting element.
  • the present invention relates generally to compounds which contain the group having the general structural formula (I) and their use as a linker, in particular as a linker for the immobilization of compounds on solid phase supports.
  • linker in the sense mentioned above brings decisive advantages, in particular in the production of molecular arrays on solid, preferably planar, supports and in solid-phase screening thereof, but also in preparative purification of complex synthesis mixtures or of complex compositions, for example biological samples.
  • linkers can also be used to produce materials for affinity chromatography.
  • the nature of the connection to be immobilized can be freely selected within wide limits.
  • X is either a surface, in particular a surface of a solid phase support, and one of the radicals Y or Z independently of one another is an immobilized compound, or at least one of the radicals Y or Z is a surface, in particular a surface of a solid phase support, and the rest X is an immobilized Connection.
  • the surface (denoted as X or Y or Z in (I)) consists of a preferably solid support F which is functionalized with R 1 .
  • R 1 preferably comprises the functional groups of Hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines, aldehydes, ketones, acetals, ketals, thiocarbonyl compounds, thioketals and thioacetals.
  • the compound to be immobilized as contained in X or Y or Z in the linker structure according to the invention, which is shown in (I), can be composed of a group rank G which is functionalized with a reactive group R, where R the compound classes of the hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines, aldehydes, ketones, acetals, ketals, thiocarbonyl compounds, thioketals and thioacetals.
  • the reactive groups of the surface (R 1 ) react in a preferably chemoselective reaction with the corresponding reactive group of the compound (R 2 ) to be immobilized.
  • corresponding hydroxylamine-functionalized compounds (GR) to be immobilized can react with the carbonyl- or thiocarbonyl-functionalized surfaces (FR 1 ) with the formation of nitrone.
  • corresponding hydroxylamine derivatives, which are presented on a surface can react as a reactive group with the carbonyl / thiocarbonyl functionalities of a compound (R 2 ) to be immobilized with the formation of nitron.
  • a large number of functionalized or functionalizable materials can be used as materials for the carrier material F or for the surface in the context of the present invention.
  • These materials are, for example, compounds such as silicates, ceramics, glass, metals, organic carrier materials, cellulose, nitrocellulose, PTFE, polypropylene, polystyrene, copolymers, gold, platinum, silver, copper, silicon, titanium dioxide, silicon oxide, magnetizable and magnetic materials.
  • These and other materials can be used either alone or in combination with each other or with other materials.
  • the immobilized compound in general and specifically the immobilized compound G can be selected from a large number of compounds and classes of compounds.
  • G can be: nucleic acids, genes, chromosomal nucleic acids, cDNA, RNA, oligonucleotides, polynucleotides, primers, PNA, peptides, polypeptides, protein domains, proteins, sugars, poly sugars, lipids, polylipids, coenzymes, natural products, and low molecular weight compounds.
  • G can be selected from the group of compounds which can be obtained or derived from the above-mentioned compounds and classes of compounds by derivatization.
  • the immobilized compound or G can be selected from the NEN.
  • the immobilized compound or G can be selected from the group of compounds, combinations of one or more of the compounds or classes of compounds mentioned in the above groups. Such compounds are also referred to herein as hybrid compounds. Examples include glycopeptides or glycolipids, PNAs and the like.
  • the immobilized compound which is also referred to herein as G
  • G has a structure G ! -G 2 , where G 2 is a
  • connecting element that connects G and R and is selectively cleavable after immobilization, preferably at the point of connection to G 1 .
  • connecting elements allow the preferably residue-free removal of the immobilized compound from the solid phase support.
  • Preferred connecting elements are modified standard protective groups which are modified by R 2 at a suitable position, in particular protective groups for amines, alcohols, diols, carboxylic acids, carbonyl groups and thiols (TW Greene, PG M Wuts: Protective Groups in Organic Synthesis, 2nd edition , John Wileys & Sons New York, 1991).
  • modified protective group 2 shows, by way of example, corresponding modified protective groups which are unstable towards acids or light or bases. The examples shown are only intended to clarify the principle, but in no way represent a limitation of the protection and disclosure content.
  • planar surface denotes surfaces that are essentially two-dimensionally aligned. In particular, it is not provided according to the present invention that the surface is a spherical surface or an essential part of such. In the configuration of the planar surface, it is preferred that the distinct locations at which a connection is immobilized are not, or at least not significantly, separated from another distinct location on the surface by a three-dimensional structure.
  • non-porous surface is intended to refer to those surfaces in which capillary forces do not or essentially do not occur on the surface.
  • Directed immobilization is to be understood here in particular to mean that each immobilized or immobilized compound is or is bound to the surface via a defined reactive group or accumulation of reactive groups. It is, for example, the reactive group important for the immobilization Selectively attached to the N-terminus of a peptide, directed immobilization using this N-terminal reactive group ensures that all side chain functionalities are available for subsequent, e.g. biological tests on the immobilized compound and have not been modified by the immobilization ,
  • each specific immobilized compound is immobilized at a specific location on a surface.
  • each of these locations can be identified or addressed on the surface.
  • the locations are thus about distinct locations where essentially each species of the immobilized compound is immobilized.
  • each is immobilized Connection is immobilized at a certain location not just one molecule, but a large number of identical molecules (depending on the density of functionalization on the surface, this is typically between 1 frnol and 1 ⁇ mol / cm 2 ).
  • This blocking reaction is particularly necessary for downstream biological tests, since otherwise an added enzymatic activity or other components of a biological sample used, for example, are unspecific with these, not yet blocked, reactive groups can react on the surface and possibly provide a large background signal. Such non-specific reactions with surfaces are a common cause of unfavorable signal-to-noise ratios in biochemical analyzes. Compounds which are not sterically demanding, react very well with the groups to be blocked and generate surface properties which are as favorable as possible are suitable for this blocking. The selection of these compounds will depend on the type of sample or interaction partner that interacts with one of the amino acid sequences.
  • the compound is made hydrophilic if it is known that the enzymatic activity preferably binds non-specifically to hydrophobic surfaces and hydrophobic if it is known that the enzymatic activity preferably binds non-specifically to hydrophilic surfaces.
  • a biomolecule such as a protein
  • hydrophilic solvent has a tendency to hide all, or rather, as many, hydrophobic groups as possible inside. If such a protein gets into a more hydrophobic environment (hydrophobic surface), the protein can therefore be refolded or unfolded and thus inactivated.
  • proteins are known that are naturally present within (hydrophobic) biomembranes. Such proteins would fold over when they came into contact with a hydrophilic surface and thereby denatured or inactivated. In such a case, a hydrophobic surface is desirable.
  • the various immobilized compounds are amino acid sequences, ie peptides, oligopeptides, polypeptides or proteins, in particular are substrates or possible substrates of enzymatic activities which are contained in samples as interaction partners , to which the arrangement according to the invention is exposed.
  • enzymatic activities are generally understood to mean those enzymatic activities which are distinguished by the fact that they transfer an atomic group, a molecule or a group of molecules to a molecule.
  • enzymatic activities are to be understood in particular as kinases, sulfotransferases, glycosyltransferases, acetyltransferases, farnesyltransferases, palmityltransferases, phosphatases, sulfatases, esterases, lipases, acetylases and proteases.
  • the enzymatic activity is accordingly, if appropriate, one or more of the amino acid sequences of the arrangement, that is to say one or more of the Amino acid sequences on the chip, change in terms of molecular weight. Such a change in molecular weight may be a decrease or increase in it, and may result in further changes in the physicochemical properties of the amino acid sequences or the distinct locations where a species of amino acid sequence is located.
  • all transferases such as, for example, kinases, acetyltransferases, farnesyltransferases and glycosyltransferases, can be characterized with regard to the enzymatic activity.
  • previously non-existent reactive groups resulting from the respective enzymatic conversion on the respective amino acid sequence can be detected by means of subsequent specific reactions.
  • a mercapto function obtained after enzymatic conversion can be detected by means of a subsequent reaction with Ellman's reagent.
  • the special groups introduced by the enzymatic activity can also be produced by specifically binding, e.g. B. fluorescent-labeled reagents can be detected.
  • Phosphate monoesters resulting from a kinase reaction can e.g. B. selectively made visible by a fluorescence-labeled, synthetic chelator (R. Gast, J. Glökler, M. Höxter, M. K cord, R. Frank, W.
  • the arrangement comprises a certain number of different amino acid species. It can be provided that the same amino acid species is present at several distinct locations on the surface or the carrier material. On the one hand, this enables an internal standard to be implemented, and on the other hand, possible marginal effects can also be displayed and recorded.
  • Another aspect of the present invention is concerned with a method for purifying a compound, in particular a polymeric compound.
  • the methods according to the invention allow the immobilization and simultaneous or subsequent purification of biomolecules, such as peptides, and thus the production of peptide arrays.
  • This process can be easily automated by using simple pipetting robots.
  • the problems described above of the rapid separation of termination sequences from the desired target peptide sequence are solved by the following steps or measures:
  • the second variant for the introduction of the N-substituted hydroxylamine was realized: After the bromoacetamide modification of the free N-terminus of the peptide, a nucleophilic substitution was carried out with the formation of the N-hydroxyglycine derivative.
  • An equivalent alternative would be the use of a building block carrying the reactive group, e.g. B. a Boc-protected N-hydroxyglycine to modify the free N-terminus of the target peptide.
  • the typically subsequent reactions such as the elimination of any protective groups which may be present and the elimination of the mixture from the solid phase used for the synthesis are dealt with in the same way by the target compound and by-product.
  • the target compound which is selectively marked or addressable by the reactive group is then selectively immobilized on the surface from the reaction mixture to form nitrone.
  • the by-products that are not covalently bound to the surface can be removed by washing away.
  • the target compound Z is thus present on the surface in a cleaned or purified form. This process is shown schematically in FIG. 4. Are on several points of a planar surface such. B. immobilized various peptides, this method can be used not only to carry out the array production, but also to perform a high-throughput cleaning of the array.
  • spherical surfaces which are highly loaded (> 1 mmol / g) and are typically used as scavenger resins are preferably used for immobilization with the formation of nitrone.
  • a polymeric target compound is immobilized per surface, but this in a correspondingly larger preparative amount (1 nmol to 0.1 mol, preferably 100 nmol to 10 mmol, particularly preferably 1 ⁇ mol to 1 mmol) .
  • the necessary cleavage of the purified polymeric compound after immobilization is prepared by installing one of the connecting elements G described above (see also FIG.
  • FIG. 6 is illustrated using the example of a base-labile group G (FIG. 6A) and an acid-labile group G (FIG. 6B), which structure the cleaned immobilized polymers in the region of the nitron group and the group G 2 can have and under what conditions a release of the immobilized connections is possible.
  • G 2 -R 2 in the case of (A) for an acid-labile linkage, in the case of (B) for a photolabile linkage and in the case of (C) for a base-labile linkage;
  • 3 shows a schematic representation of the possible by-products in the step-by-step synthesis of polymeric compounds on a solid phase using blocking reactions;
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a method for directional immobilization or purification of target compounds, starting from a mixture of compounds resulting analogously to FIG. 3;
  • Fig. 11 is an HPLC chromatogram and two mass spectra one after
  • the radical R 1 represents alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl or aryl radicals, or heterocycles or surfaces
  • the radicals R 4 -R 6 represent alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl or Aryl radicals or heterocycles or surfaces or H, D or T, where alkyl is for branched and unbranched C 1-0 -alkyl, C 3-2 o-cycloalkyl, preferably for branched and unbranched C 1-12 - Alkyl, C 3-12 cycloalkyl and particularly preferably branched and unbranched C 1-6 alkyl, C 3-6 cycloalkyl radicals.
  • Alkenyl represents branched and unbranched C 2 - 2 0- alkenyl, branched and unbranched C 1 .20-alkyl-O-C2.20- alkenyl, C 1-20 (-O / SC 2-20) 2-2 oalkenyl, aryl-C 2-20 alkenyl, branched and unbranched cyclyl- hetero C 2-20 alkenyl, C 3-2 o-cycloalkenyl, preferably represents branched and unbranched C 2 -12- alkenyl, branched and unbranched C 1-12 (-O / S-C2-i 2) 2 -i 2 alkenyl, particularly preferably branched and unbranched C 2-6 alkenyl, branched and unbranched C 1-6 (-O / SC 2-8) 2 - 8 alkenyl - leftovers; Alkynyl represents branched and unbranched C 2 -20- alkynyl, branched and unbranched C.
  • cycloalkyl is bridged and non-bridged C 3-40 cycloalkyl, preferably bridged and non-bridged C 3-26 cycloalkyl, particularly preferably bridged and non-bridged C 3-15 cycloalkyl radicals, aryl stands for substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl, pentalenyl, azulenyl, Anthracenyl, indacenyl,
  • Heterocycles can be unsaturated and saturated 3-15-membered mono-bi and tricyclic rings with 1-7 heteroatoms, preferably 3-10-membered mono-bi and tricyclic rings with 1-5 heteroatoms and particularly preferably: 5.6 and 10- link mono-bi and tricyclic rings with 1-3 heteroatoms.
  • substituents can occur on the alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, heteroatoms, heterocycles, biomolecule or natural product 0 to 30 (preferably 0 to 10, particularly preferably 0 to 5) individually or in combination with one another; Fluorine, chlorine, bromine, iodine, hydroxyl, amide, ester, acid, amine, acetal, ketal, thiol, ether, phosphate, sulfate, sulfoxide, peroxide, sulfonic acid, thioether, nitrile, urea, carbamate, the following being preferred : Fluorine, chlorine, bromine, hydroxyl, amide, ester, acid, amine, ether, phosphate, sulfate, sulfoxide, thioether, nitrile, urea, carbamate, and particularly preferably: chlorine, hydroxyl, amide, ester, acid,
  • Fig. 2 Shown are some examples of possible structural formulas of the selectively cleavable connecting element G 2 , on the one hand with a reactive group capable of nitrone formation in bold (generally R, which in the examples is representative of other groups disclosed herein as hydroxylamino or aldehyde group are formed) and, on the other hand, are linked via a selectively cleavable bond to the only schematically shown compound to be immobilized, referred to herein as G 1 .
  • the selectively cleavable bond is interrupted by a serpentine line.
  • Part (A) of FIG. 2 shows acid-labile configurations of G 2 .
  • Suitable base-labile connecting elements are the hydroxylamine (a) or aldehyde-substituted (b) 9-fluorenyl-methoxycarbonyl protective groups (Fmoc) shown in part (C).
  • 3 shows a schematic representation of the possible by-products in the step-by-step synthesis of polymeric compounds using blocking reactions. Solid phase compounds are generally synthesized in several steps.
  • the synthesis can be carried out (a) in such a way that an additional reaction occurs after each reaction step (condensation or addition step) takes place, which chemically modifies the unreacted starting material, but not the intermediate product leading to the desired target compound Z 1 .
  • These modifications or blockages are represented by black dots at the terminus of the termination sequences A 1 to A 4 .
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a method for the directed immobilization or purification of target compounds, starting from a mixture of compounds resulting from FIG. 3, consisting of the desired target compound Z 2 , which has been selectively modified with suitable reagents, and a large number of termination sequences A'-A who do not wear this modification. This mixture is reacted with a surface which bears a reactive grouping which in turn allows a chemoselective reaction with the modified target compound Z 2 to form a nitrone (a).
  • the unmodified termination sequences A -A 4 can be separated from the immobilized target compound Z 3 (b), for example by simple processes such as washing, wiping, centrifuging, etc.
  • the target compound Z 3 immobilized on the surface can be used for other purposes such as e.g. B. downstream biological tests can be used immobilized. This is particularly advantageous, for example, if the surface is a planar surface, in which several different amino acid sequences may be attached to different distinct locations on the planar surface.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a method for the directed immobilization and preparative purification of target compounds, starting from a mixture of compounds consisting of the desired target compound Z 2 , which results analogously to FIG. 3, and which is selective with suitable reagents with the introduction of a selectively cleavable linker element
  • the unmodified termination sequences A -A 2 can be separated from the immobilized target compound Z 3 (b) by simple processes such as washing, wiping, centrifuging, etc. by selective splitting of the connecting element G (c), preferably at the one Binding indicated by the arrow, and optional further isolation steps, such as concentration, freeze-drying or solid phase extraction, the target compound Z is obtained in its unmodified form.
  • Possible configurations of G 2 are described in FIG. 2.
  • the splitting step c) is described in more detail in FIG. 6 using two examples.
  • FIG. 6 shows, by way of example, two structures of polymers immobilized on a surface via nitrone groups, which allow the release of the desired target compound.
  • 6A shows a structure which enables the desired target compound to be released as an amine by treatment with bases, in particular amines, preferably secondary amines or mixtures which contain appropriate bases (a).
  • FIG. 6B shows a structure which allows the desired target compound to be released as alcohol by treatment with acids, in particular acetic acid, sulfonic acid derivatives or a large number of Lewis acids or mixtures which contain the corresponding acids (b).
  • 7 shows some variants of the modification of cellulose surfaces.
  • the hydroxyl groups of cellulose can in a multi-stage reaction (T. Ast, N. Heine, L.
  • Germeroth, J. Schneider-Mergener, H. Wenschuh; efficient assembly of peptomers on continous surfaces, Tetrahedron Lett., 1999, 40, 4317-4318 ) are modified in such a way that amino groups that can be used for further reactions are present (a), a photolabile element (PL) being introduced between these amino groups and the surface (I), which can be obtained by irradiation with UV light from a meandering line broken bond can be split.
  • PL photolabile element
  • surface II and III are obtained, for example.
  • FIG. 8 shows the synthesis and immobilization of an amino acid sequence (IN) on a surface which has aldehyde functions (II), with the formation of a substituted nitrone.
  • the first building block is added to form a covalent bond.
  • this amino acid sequence is replaced by a) bromoacetylation, b) subsequent nucleophilic substitution by means of hydroxylamine and c) cleavage from the solid phase and removal of all side chain protective groups by means of TFA into those for immobilization appropriate amino acid sequence IN transferred.
  • the ⁇ -hydroxy-glycine-labeled amino acid sequence thus obtained is brought into contact with a suitable aldehyde-functionalized carrier (II) (d) and the amino acid sequence is immobilized on the surface of this carrier with the formation of a nitrone.
  • FIG. 9 shows the immobilization of an amino acid sequence (V) on a surface which has aldehyde functions (II), with the formation of a substituted nitrone, and the subsequent release of a modified amino acid sequence to obtain the nitrone.
  • the carrier II is brought into contact with compound V and the amino acid sequence is immobilized on the surface of the carrier II with the formation of a nitrone. Due to the photolabile structural element contained in II (cf. FIGS. 7, 1), the immobilized amino acid sequence can be released again by means of light while maintaining the nitron structure as a modified amino acid sequence (VI) (cf. Example 6b).
  • the modified amino acid quenz can be analyzed using various methods such as HPLC, CE, NMR, ER, UN-Nis spectroscopy and mass spectrometry.
  • Fig. 10 shows the HPLC chromatogram of the crude product of the synthesis of V (see Example 6a).
  • Several signals are visible in the UN trace at 220 nm shown above. There is no clear main product. However, the desired target compound N is contained in the analyzed crude product solution. This is clearly demonstrated by the mass spectra of selected HPLC measuring points shown in the lower part of the figure.
  • the mass spectrum belonging to area A of the UN track shows the expected mass for N ([M + l] + of 522.2 Da) with a retention time of 2.9-3.6 min.
  • the mass spectra belonging to the areas B and C of the UV trace show that these compounds are by-products which have not been elucidated in terms of structure and which have arisen in the synthesis of V.
  • FIG. 11 shows the HPLC chromatogram of the modified amino acid sequence VI (cf. Example 6b).
  • Several signals are visible in the UV trace at 220 nm shown above. There is a clear major product with a retention time of 9.8 minutes.
  • the desired target compound VI is contained in the analyzed solution. This is clearly demonstrated by the mass spectra of selected HPLC measuring points shown in the lower part of the figure.
  • the mass spectrum associated with the UV signal at a retention time of 9.8 minutes shows the mass expected for the target compound VI ([M + 1] + of 800.3 Da (theoretically 800.4)).
  • the comparison of the UV trace in FIG. 10 with that in FIG. 11 clarifies that the target compound has undergone a significant purification through the immobilization and subsequent washing, which can be demonstrated by HPLC-MS after cleavage from the surface.
  • FIG. 12 A glass surface modified with the peptide N-hydroxy-Gly-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH 2 (FIG. 8, IV) (cf. Example 5b) (amino acid sequence was extracted in 200 mM Acetate buffer pH 4.0 dissolved and at RT 1 nL of this solution in an arrangement of 26 rows and 63 columns (1638 spots in total) was applied to the aldehyde-functionalized glass surfaces (Example 1) using a Gesim nano plotter Spot-to-spot distance 0.8 mm. The glass surfaces treated in this way were then incubated for 2 hours at RT.
  • Example 7 relate to the functionalization of glass and cellulose, the surface of which is required as a surface for immobilization (Examples 1 to 4), the immobilization of various peptides provided with a reactive group on a surface (Examples 5 and 6) and the analysis of Kinase mediated peptide modification using the peptides immobilized according to the invention (Example 7).
  • the abbreviations listed below were used:
  • tert-butyl methyl ether 1,3-diisopropylcarbodiimide, N, N-diisopropylethylamine, acetic anhydride, urea, 40% hydroxylamine solution, piperidine, triethylamine, dichloromethane, diethyl ether, N, N-dimethylformamide, ethanol, methanol, and tetrahydrofuran come from Merck Euro lab (Darmstadt, Germany). Trifluoroacetic acid, dimethyl sulfoxide and thiourea were purchased from Fluka (Deisenhofen, Germany).
  • Adenosine 5'-triphosphate, 2-amino-2-hydroxymethyl-l, 3-propanediol hydrochloride, sodium chloride, magnesium chloride, 1,4-dithio-DL-threitol, sodium lauryl sulfate, polyoxyethylene sorbitant monolaurate, and ethylene glycol bis- (2-aminoethyl) -N, N, N ', N'-tetraacetic acid are from Sigma (Taufkirchen, Germany).
  • Rink amide MBHA resin (benzotriazol-l-yl) -N, N, N ', N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate and all Fmoc-amino acid pentafluorophenyl esters were obtained from Novabiochem (Bad Soden, Germany).
  • RP-18 HPLC-MS analyzes were performed by chromatography using a Hewlett Packard Series 1100 system (degasser G1322A, quaternary pump G1311A, automatic sampler G1313A, thermostatted column compartment G 1316A, variable UV detector G1314A) and coupled ESI-MS ( Finnigan LCQ ion trap mass spectrometer).
  • Preparative HPLC was carried out using a system from Merck Hitachi (Quaternary Pump L- 6250, Variable UV Detector L- / 400, Interface D-7000, Software: HPLC System Manager D- 7000 for NT 4.0) using a column from Merck Eurolab (LiChrospher 100, RP18, 10x250 mm) with a solvent flow of 6.0 mL / min.
  • the solvent system used was composed of components A (H 2 O / 0.1 vol% TFA) and B (CH 3 CN / 0.1 vol% TFA).
  • the peptides used for immobilization were synthesized as C-terminal peptide amides using a parallel “Syro” automatic synthesizer (MultiSynTech, Witten, Germany) according to the standard Fmoc protocol on Rink amide MBHA resin. However, an acetylation reaction was also carried out after each coupling step (acetic anhydride / DIPEA / DMF in a volume ratio of 1/2/7, 10 min RT, washing with 3 ⁇ DMF). The peptides obtained were analyzed by HPLC-MS after cleavage from the resin and cleavage of all protective groups and showed the desired molecular ion signals. After subsequent HPLC purification, the peptides were lyophilized and stored at -20 ° C.
  • Levulinic acid (Fluka, 61380) was dissolved 0.3 M in DMF. The resulting mixture was activated by the addition of half an equivalent of DIC for 15 min at RT. Aminopropylsilylated glass surfaces (2.5 x 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep TM, S4651) cleaned with compressed air were covered with a layer of the levulinic anhydride solution thus obtained and at three hours RT incubated. The glass surfaces treated in this way were then washed five times with 30 ml of DMF each for 3 minutes at RT. After three washes for three minutes each with 30 ml of DCM at RT, the glass surfaces were dried and stored at 4 ° C. until further use.
  • Example 2a 20 spots of the cellulose base membrane described in Example 2a) were modified analogously to Example 2b) with levulinic acid (cf. FIG. 7, c) instead of 4-carboxybenzaldehyde and stored at 4 ° C. until further use.
  • the Fmoc protective group was cleaved using 20% piperidine in DMF for 30 min at RT. After the coupling of the N-terminal leucine, the resin-bound peptide was reacted with 3 equivalents of bromoacetic anhydride in DMF for 40 min at RT. A nucleophilic substitution was then carried out by treatment with 25% solution of hydroxylamine in water / DMF (in a mixing ratio of 1/1), which gave the side-chain-protected, resin-bound target peptide.
  • the permanent protective groups fßu for serine and Pbf for arginine
  • the glass surfaces were then washed five times for 3 minutes each with 50 ml of water at RT and then twice each for 3 minutes with 50 ml of methanol at RT.
  • the glass surfaces treated in this way were dried and stored at 4 ° C. until further use.
  • a glass surface modified with the peptide (N-hydroxy-Gly) -Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH2 was washed with 10 ml 100 ⁇ M ATP in kinase buffer (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl , 30mM MgCl 2 , 4mM DTT, 2mM EGTA, pH 7.5) incubated at RT for 10 minutes. The glass surface was dried and then a second, unmodified glass surface of the same dimensions was placed on the peptide-modified glass surface.
  • kinase buffer 50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl , 30mM MgCl 2 , 4mM DTT, 2mM EGTA, pH 7.5
  • washing buffer 1% SDS and 1% Tween20 in 50mM TRIS buffer, pH 7.5, 200mM NaCl
  • the amount of radioactive phosphate incorporated in the glass surface-bound peptides was determined using a phosphorus-lean system (FLA-3000, FUJEFILM) (cf. FIG. 12).

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for immobilizing compounds on a surface, comprising the following steps: provision of a compound which is to be immobilized as a first reaction partner and provision of a surface as a second reaction partner, the first reaction partner comprising a first reactive group and the second reactive partner comprising a first reactive group; and reacting both reaction partners, whereby a nitron group is formed during the reaction of both reaction partners and the surface is a planar surface.

Description

Verfahren zur Immobilisierung von Nerbindungen und Anordnung von immobilisierten Nerbindungen Process for immobilizing Nerbindungen and arrangement of immobilized Nerbindungen
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Immobilisierung von Verbindungen auf einer Oberfläche, insbesondere von Polymerverbindungen, eine Struktur umfassend eine planare Oberfläche mit einer darauf immobilisierten Verbindung, Verfahren zur Herstellung einer Anordnung umfassend mindestens zwei verschiedene Verbindungen, bevorzugterweise polymere Verbindungen, an mindestens zwei verschiedenen Stellen einer planaren Oberfläche, eine damit herstellbare planare Oberfläche, ein Verfahren zur Bestimmung der Substratspezifität einer enzyma- tischen Aktivität sowie ein Verfahren zur Reinigung einer Verbindung, insbesondere einer po- lymeren Verbindung.The present invention relates to processes for immobilizing compounds on a surface, in particular polymer compounds, a structure comprising a planar surface with a compound immobilized thereon, processes for producing an arrangement comprising at least two different compounds, preferably polymeric compounds, at at least two different locations planar surface, a planar surface that can be produced with it, a method for determining the substrate specificity of an enzymatic activity and a method for cleaning a compound, in particular a polymeric compound.
Mit der ständig steigenden Verfügbarkeit von Sequenzinformationen aus den verschiedenen Genomprojekten gewann die Anordnung von Νukleinsäurefragmenten mit hoher Dichte auf einem Trägermaterial, sogenannten Chips oder Biochips, eine große Bedeutung, deren volles Potential jedoch erst mit der Verfügbarkeit neuerer Synthesetechniken sowie der Miniaturisierung ausgeschöpft werden konnte und zu einer Vielzahl von Anwendungen führte. Neben Nukleinsäuren wurden Naturstoffe bzw. Bibliotheken davon, aber auch Anordnungen von Oligopeptiden und Proteinen auf derartige Chips aufgebracht. Als Trägermaterialien für diese Anordnungen wurden dabei Zellulose (D.R. Englebretsen, D.R.K. Harding; 1994, High yield, directed immobilization of a peptide-ligand onto a beaded cellulose support, Pept. Res., 7, 322-326, R.Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217-9232; A.Krarner und J. Schneider-Mergener, Methods in Molecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Library Protocols, S. 25-39, edited by: S. Cabilly; Humana Press Inc., Totowa, NJ), Glas (S.P.A. Fodor, J.L.Read, M.C.Pirrung, L.Stryer, A.T.Lu, D.Solas; 1991, Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767-773 J. Robles, M. Beitran, V. Marchan, Y. Perez, I. Travesset, E. Pedroso, A. Grandas; 1999, Towards nucleopeptides containing any trifunctional amino acid, Tetrahedron, 55, 13251- 13264), Nitrozellulose (S.J. Hawthorne, M. Pagano, P. Harriott, D.W. Haiton, B. Walker; 1998, The synthesis and utilization of 2,4-dinitrophenyl-labeled irreversible peptidyl diazomethyl ke- tone inhibitors, Anal. Biochem., 261, 131-138), PTFE-Membranen, Gold (B.T. Houseman, M. Meksich; 1998, Efficient solid-phase synthesis of peptide-substituted alkanethiols for the prepa- ration of Substrates that support the adhesion of cells, J. Org. Chem., 63, 7552-7555), Titanoxid (SJ. Xiao, M. Textor, ND. Spencer, M. Wieland, B. Keller, H. Sigrist; 1997, Immobilization of the cell-adhesive peptide ARG-GLY-ASP-CYS (RGDC) on titanium surfaces by covalent chemical attachment, J. Materials Science-Materials in Medicine, 8, 867-872), Siliziumoxid und modifizierte Polypropylenoberflächen verwendet.With the ever-increasing availability of sequence information from the various genome projects, the arrangement of nucleic acid fragments with high density on a carrier material, so-called chips or biochips, became very important, but their full potential could only be exploited with the availability of newer synthesis techniques and miniaturization a variety of applications. In addition to nucleic acids, natural products or libraries thereof, but also arrangements of oligopeptides and proteins were applied to such chips. Cellulose (DR Englebretsen, DRK Harding; 1994, High yield, directed immobilization of a peptide-ligand onto a beaded cellulose support, Pept. Res., 7, 322-326, R. Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217-9232; A. Krarner and J. Schneider-Mergener, Methods in Molecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Library Protocols, Pp. 25-39, edited by: S. Cabilly; Humana Press Inc., Totowa, NJ), Glas (SPA Fodor, JLRead, MCPirrung, L.Stryer, ATLu, D.Solas; 1991, Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767-773 J. Robles, M. contribution, V. Marchan, Y. Perez, I. Travesset, E. Pedroso, A. Grandas; 1999, Towards nucleopeptides containing any trifunctional amino acid, tetrahedron , 55, 13251-13264), nitrocellulose (SJ Hawthorne, M. Pagano, P. Harriott, DW Haiton, B. Walker; 1998, The synthesis a nd utilization of 2,4-dinitrophenyl-labeled irreversible peptidyl diazomethyl ketone inhibitors, anal. Biochem., 261, 131-138), PTFE membranes, gold (BT Houseman, M. Meksich; 1998, Efficient solid-phase synthesis of peptide-substituted alkanethiols for the preparation of Substrates that support the adhesion of cells, J Org. Chem., 63, 7552-7555), titanium oxide (SJ. Xiao, M. Textor, ND. Spencer, M. Wieland, B. Keller, H. Sigrist; 1997, Immobilization of the cell-adhesive peptide ARG-GLY-ASP-CYS (RGDC) on titanium surfaces by covalent chemical attachment, J. Materials Science-Materials in Medicine, 8, 867-872), silicon oxide and modified polypropylene surfaces.
Mit der zunehmenden Bedeutung von Proteomics und deren biotechnologische Anwendung rücken Peptide und Proteine in den Vordergrund des Interesses. Generell sind es Proteine und meistens deren enzymatische Aktivitäten, die nahezu alle biochemischen Reaktionen innerhalb und außerhalb der Zelle ermöglichen. Die Verwendung von Anordnungen von Nukleinsäuren, mit denen entweder die Messenger-RNA (mRNA), die durch in der Zelle gerade aktive Gene generiert wurden, oder aber DNA-Kopien dieser mRNA nachgewiesen werden, sind zwar von großer Bedeutung, jedoch ist die damit erhältliche Information aus einer Reihe von Gründen nicht ausreichend, um die Vorgänge sowohl intrazellulärer wie auch extrazellulärer Prozesse zu verstehen und hiervon im Rahmen verschiedener biotechnologischer Anwendungen Gebrauch zu machen. Ein Grund besteht darin, dass die Menge an mRNA in einer Zelle oft nicht mit der entsprechenden, in der Zelle produzierten Proteinmenge korreliert. Außerdem können einmal hergestellte Proteine durch geringfügige chemische Modifikationen in der Zelle (post-translationale Modifikationen) erheblich in ihrer enzymatischen Aktivität (und damit in ihrer biologischen Funktion) beeinflußt werden. Somit besteht die Notwendigkeit, eine parallele Analyse der enzymatischen Aktivität möglichst vieler Proteine, insbesondere Enzyme, durchzuführen. Ein derartiger Ansatz erlaubt u. a. die sehr schnelle Bestimmung der Substratspezifität eines definierten Enzyms, welche wiederum eine wichtige Voraussetzung für das Design von Wissens-basierten Inhibitoren ist, oder die selektive Prüfung von Pharmaka bzw. Pharmaka-Kandidaten, insbesondere im Rahmen der Voraussage von Nebenwirkungen.With the increasing importance of proteomics and their biotechnological application, peptides and proteins are becoming the focus of interest. In general, it is proteins and mostly their enzymatic activities that enable almost all biochemical reactions inside and outside the cell. The use of arrays of nucleic acids, with which either the messenger RNA (mRNA) generated by genes that are currently active in the cell or DNA copies of this mRNA are detected, is of great importance, but is the one obtainable with it Information is insufficient for a number of reasons to understand the processes of both intracellular and extracellular processes and to use them in various biotechnological applications. One reason is that the amount of mRNA in a cell often does not correlate with the corresponding amount of protein produced in the cell. In addition, proteins that have been produced can be significantly influenced in their enzymatic activity (and thus in their biological function) by slight chemical modifications in the cell (post-translational modifications). It is therefore necessary to carry out a parallel analysis of the enzymatic activity of as many proteins as possible, in particular enzymes. Such an approach allows u. a. the very fast determination of the substrate specificity of a defined enzyme, which in turn is an important prerequisite for the design of knowledge-based inhibitors, or the selective testing of drugs or drug candidates, especially in the context of predicting side effects.
Grundsätzlich weist die Immobilisierung eine Reihe von Vorteilen auf. Dazu gehört unter anderem die erhöhte Stabilität der immobilisierten Verbindungen. Werden beispielsweise Nukleinsäuren oder Proteine immobilisiert, beobachtet man regelmäßig, dass sich deren Halbwertszeit bei Exposition gegenüber verschiedenen Medien deutlich erhöht, so auch bei solchen Medien, die eine Nuklease- oder Protease-Aktivität aufweisen. Ein Grund für die beobachtete erhöhte Halbwertszeit mag sicherlich in der verringerten Zugänglichkeit der Nukleinsäuren bzw. Protein für die entsprechenden degradativen Enzymaktivitäten sein. Ein weiterer Vorteil der Immobilisierung ist die Wiederverwendbarkeit der immobilisierten Verbindungen. Beispielsweise ist es möglich, durch Immobilisierung von Verbindungen an Trägermaterialien, die im Rahmen von chromatographischen Prozessen verwendet werden, nach Passage eines Mediums, das es aufzureinigen oder unter dem Einfluss der immobilisierten Verbindungen zu modifizieren gilt, und gegebenenfalls Regeneration des Trägermaterials, dieses Trägermaterial wieder zu verwenden. Beispiele für derartige Prozesse sind die Affinitätschromatographie oder die Biokonversion und Biotransformation.Basically, immobilization has a number of advantages. This includes the increased stability of the immobilized compounds. If, for example, nucleic acids or proteins are immobilized, it is regularly observed that their half-life increases significantly when exposed to various media, including media that have a nuclease or protease activity. One reason for the observed increased half-life may certainly be the reduced accessibility of the nucleic acids or protein for the corresponding degradative enzyme activities. Another advantage of immobilization is the reusability of the immobilized compounds. For example, by immobilizing compounds on support materials that are used in the context of chromatographic processes, after passing through a medium that is to be purified or modified under the influence of the immobilized compounds, and optionally regenerating the support material, this support material can be added again use. Examples of such processes are affinity chromatography or bioconversion and biotransformation.
Ein weitere Anwendung von immobilisierten Verbindungen bzw. Anordnungen von z. B. Nukleinsäuren oder Proteinen sind die eingangs erwähnten Biochips. Bei diesen ist eine genau definierte Korrelation zwischen der Art des immobilisierten Moleküls und seiner Positionierung oder Anordnung auf einer Oberfläche erforderlich.Another application of immobilized compounds or arrangements of e.g. B. Nucleic acids or proteins are the biochips mentioned at the beginning. These require a precisely defined correlation between the type of immobilized molecule and its positioning or arrangement on a surface.
Grundsätzlich gibt es zwei Methoden, Biomoleküle, wie zum Beispiel Oligopeptide oder Nukleinsäuren, mit einer Oberfläche (planarer Träger oder Harzkügelchen) bzw. einem Biopolymer (Proteinoberfläche und damit Biokonjugatbildung) zu verbinden. Einerseits können vorgefertigte (und gereinigte) Biomoleküle zur Immobilisierungsreaktion, die gerichtet oder ungerichtet sein kann, verwendet werden und andererseits können diese Biomoleküle direkt auf einer entsprechenden Oberfläche schrittweise synthetisiert werden. Im Stand der Technik wurden zum Beispiel Peptide auf Zellulose (R. Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217-9232; A.Kramer und J. Schneider-Mergener, Methods in Molecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Library Protocols, S. 25-39, edited by: S. Cabilly; Humana Press Inc., Totowa, NJ; Tö- pert, F., Oires, C, Landgraf, C, Oschkinat, H. and Schneider-Mergener, J., 2001, Synthesis of an array comprising 837 variants of the hYAP WW protein domain) oder auf Polypropylen (WO 92/04366) oder auf Glas (S.P.A. Fodor, J.L.Read, M.C.Pirrung, L.Stryer, A.T.Lu, D.Solas; 1991, Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767-773, J.P. Pel- lois, W. Wang, X.L. Gao; 2000, Peptide synthesis based on t-Boc chemistry and solution photo- generated acids, J. Comb. Chem., 2, 355-360) oder auf Chitin (W. Neugebauer, R.E. Williams, J.R. Barbier, R. Brzezinski, G. Willick; 1996, Peptide synthesis on chitin, Int. J. Pept. Prot. Res., 47, 269-275) oder an Separose (R. Gast, j. Glokler, M. Hoxter, M. Kiess, R. Frank, W. Tegge; 1999, Method for determining protein kinase Substrate specificities by the phosphorylation of peptide libraries on beads, phosphate-specific staining, automated sorting, and sequencing, Anal. Biochem., 276, 227-241) synthetisiert.There are basically two methods of connecting biomolecules, such as oligopeptides or nucleic acids, to a surface (planar support or resin beads) or a biopolymer (protein surface and thus bioconjugate formation). On the one hand, prefabricated (and purified) biomolecules can be used for the immobilization reaction, which can be directional or non-directional, and on the other hand these biomolecules can be synthesized step by step directly on a corresponding surface. In the prior art, for example, peptides on cellulose (R. Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217-9232; A.Kramer and J. Schneider-Mergener, Methods in Molecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Library Protocols, pp. 25-39, edited by: S. Cabilly; Humana Press Inc., Totowa, NJ; Töpert, F., Oires, C, Landgraf, C, Oschkinat, H. and Schneider-Mergener, J., 2001, Synthesis of an array comprising 837 variants of the hYAP WW protein domain) or on polypropylene (WO 92/04366) or on glass (SPA Fodor, JLRead, MCPirrung, L.Stryer, ATLu, D.Solas; 1991, Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767-773, JP Pellois, W. Wang, XL Gao; 2000, Peptide synthesis based on t-Boc chemistry and solution photo-generated acids, J. Comb. Chem., 2, 355-360) or on chitin (W. Neugebauer, RE Williams, JR Barbier, R. Brzezinski, G. Willick; 1996, Peptide synthesis on chitin, Int. J. Pept. Prot. Res., 47, 269-275) or an Separose (R. Gast, J. Glokler, M. Hoxter, M. Kiess, R. Frank, W. Tegge; 1999, Method for determining protein kinase Substrate specificities by the phosphorylation of peptide libraries on beads, phosphate-specific staining, automated sorting, and sequencing, anal. Biochem., 276, 227-241).
Auch Nukleinsäuren konnten so durch direkte Synthese auf geeigneten Oberflächen, wie zum Beispiel Glas (S.P.A. Fodor, J.L.Read, M.C.Pirrung, L.Stryer, A.T.Lu, D.Solas; 1991, Light- directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767-773, J. Robles, M. Beitran, V. Marchan, Y. Perez, I. Travesset, E. Pedroso, A. Grandas; 1999, Towards nucleopep- tides containing any trifunctional amino acid, Tetrahedron, 55, 13251-13264), direkt synthetisiert werden. Infolge der nicht immer vollständigen Ausbeuten der einzelnen Syntheseschritte bzw. Kopplungsschritte können gewisse Heterogenitäten in den verschiedenen Aminosäuresequenzen im vorstehend beschriebenen Sinne entstehen. Insbesondere bei Synthesen, die viele Reaktionsschritte erfordern, wie dies bei der Synthese von Aminosäuresequenzen der Fall ist (pro Aminosäurebaustein eine Kupplungsreaktion und eine Schutzgruppen-Abspaltung und am Ende der Synthese im allgemeinen eine Reaktion für die simultane Abspaltung aller Schutzgruppen der Seitenkettenfunktionen) kann das ein Problem darstellen. So ist zum Beispiel bei der Synthese einer Aminosäuresequenz, die aus 20 Aminosäurebausteinen oder 40 Aminosäurebausteinen besteht, und einer angenommenen durchschnittlichen Ausbeute von 95% für die nötigen 41 bzw. 81 Reaktionsschritte die zu erwartete theoretische Ausbeute nur noch 0.9541 = 0.122 (12.2 %) bzw. 0.9581 = 0.0157 (1.57 %). Selbst bei einer angenommen durchschnittlichen Ausbeute von 99 % ergeben sich für die oben aufgeführten Beispiele nur 66.2 % bzw. 44.3 %.Nucleic acids could also be synthesized by direct synthesis on suitable surfaces such as glass (SPA Fodor, JLRead, MCPirrung, L.Stryer, ATLu, D.Solas; 1991, Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767 -773, J. Robles, M. contribution, V. Marchan, Y. Perez, I. Travesset, E. Pedroso, A. Grandas; 1999, Towards nucleopeptides containing any trifunctional amino acid, Tetrahedron, 55, 13251-13264 ), can be synthesized directly. As a result of the not always complete yields of the individual synthesis steps or coupling steps, certain heterogeneities can arise in the different amino acid sequences in the sense described above. This can be the case in particular in syntheses that require many reaction steps, as is the case with the synthesis of amino acid sequences (one coupling reaction and one deprotection per amino acid unit and generally one reaction at the end of the synthesis for the simultaneous removal of all protective groups of the side chain functions) Pose problem. For example, in the synthesis of an amino acid sequence consisting of 20 amino acid units or 40 amino acid units and an assumed average yield of 95% for the required 41 or 81 reaction steps, the expected theoretical yield is only 0.95 41 = 0.122 (12.2%) or 0.95 81 = 0.0157 (1.57%). Even with an assumed average yield of 99%, only 66.2% and 44.3% result for the examples listed above.
Bei der Anwendung der Immobilisierungstechnologie beispielweise im Bereich der Biochips und insbesondere bei der Verwendung von Biochips zur Bestimmung der Substratspezifität von Enzymen wie zum Beispiel Kinasen, Phosphatasen, Acetyltransferasen, Glycosyltransferasen, Far- nesyltransferasen, Sulfatasen, Sulfotransferasen oder Proteasen, die auf definierte Anordnungen von sich in ihrer Aminosäuresequenz unterscheidenden Peptide zurückgreifen, werden infolge dieser Limitierungen neben der gewünschten Aminosäuresequenz in großer Vielzahl weitere Aminosäuresequenzen vorhanden sein, die sich durch das Fehlen einer oder mehrerer Aminosäurebausteine auszeichnen. Genau diese, dem Fachmann als Fehl- bzw. Abbruchsequenzen bekannten Nebenprodukte, können unter Umständen das Ergebnis der Inkubation mit einer, die auf der Oberfläche angeordneten Aminosäuresequenzen modifizierenden, enzymatischen Aktivität stark verfälschen bzw. die Interpretation der Ergebnisse erschweren. Um diese Nachteile zu vermeiden, kann die Immobilisierung von möglichst gereinigten, Biomolekülen hilfreich sein. Im Stand der Technik wurden Biomoleküle, wie zum Beispiel Peptide oder Nukleinsäuren, auf verschiedenen Oberflächen wie Glas (S.P.A. Fodor, J.L.Read, M.C.Pirrung, L.Stryer, A.T.Lu, D.Solas; 1991, Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767-773, J.P. Pellois, W. Wang, X.L. Gao; 2000, Peptide synthesis based on t-Boc chemistry and solution photogenerated acids, J. Comb. Chem., 2, 355-360, j. Robles, M. Beitran, V. Marchan, Y. Perez, I. Travesset, E. Pedroso, A. Grandas; 1999, Towards nucleopeptides containing any trifunctional amino acid, Tetrahedron, 55, 13251-13264), Zellulose (D.R. Englebretsen, D.R.K. Harding; 1994, High yield, directed immobilization of a peptide-ligand onto a beaded cellulose support, Pept. Res., 7, 322-326, R.Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the posi- tionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217- 9232; A.Kramer und J. Schneider-Mergener, Methods in Molecular Biology, vol 87: Combinato- rial Peptide Library Protocols, S. 25-39, edited by: S. Cabilly; Humana Press Inc., Totowa, NJ), Nitrozellulose (SJ. Hawthorne, M. Pagano, P. Harriott, D.W. Haiton, B. Walker; 1998, The synthesis and utilization of 2,4-dinitrophenyl-labeled irreversible peptidyl diazomethyl ketone in- hibitors, Anal. Biochem., 261, 131-138), Titanoxid (SJ. Xiao, M. Textor, ND. Spencer, M. Wieland, B. Keller, H. Sigrist; 1997, Immobilization of the cell-adhesive peptide ARG-GLY-ASP- CYS (RGDC) on titanium surfaces by covalent chemical attachment, J. Materials Science- Materials in Medicine, 8, 867-872) oder Gold (B.T. Houseman, M. Meksich; 1998, Efficient solid-phase synthesis of peptide-substituted alkanethiols for the preparation of Substrates that support the adhesion of cells, J. Org. Chem., 63, 7552-7555) immobilisiert.When using immobilization technology, for example in the field of biochips and in particular when using biochips to determine the substrate specificity of enzymes such as kinases, phosphatases, acetyltransferases, glycosyltransferases, farnesyltransferases, sulfatases, sulfotransferases or proteases, which depend on defined arrangements Peptides differing in their amino acid sequence, due to these limitations, in addition to the desired amino acid sequence, a large number of further amino acid sequences will be present, which are characterized by the lack of one or more amino acid building blocks. Exactly these by-products, known to those skilled in the art as faulty or terminating sequences, can, under certain circumstances, strongly falsify the result of the incubation with an enzymatic activity which modifies the amino acid sequences arranged on the surface, or make it difficult to interpret the results. In order to avoid these disadvantages, the immobilization of biomolecules that have been cleaned as far as possible can be helpful. In the prior art, biomolecules, such as peptides or nucleic acids, on various surfaces such as glass (SPA Fodor, JLRead, MCPirrung, L.Stryer, ATLu, D.Solas; 1991, Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science , 251, 767-773, JP Pellois, W. Wang, XL Gao; 2000, Peptide synthesis based on t-Boc chemistry and solution photogenerated acids, J. Comb. Chem., 2, 355-360, J. Robles, M Contribution, V. Marchan, Y. Perez, I. Travesset, E. Pedroso, A. Grandas; 1999, Towards nucleopeptides containing any trifunctional amino acid, Tetrahedron, 55, 13251-13264), cellulose (DR Englebretsen, DRK Harding; 1994, High yield, directed immobilization of a peptide-ligand onto a beaded cellulose support, Pept. Res., 7, 322-326, R. Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217-9232; A.Kramer and J. Schneider-Mergener, Methods in Molecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Library Protocols, pp. 25-39, edited by: S. Cabilly; Humana Press Inc., Totowa, NJ), nitrocellulose (SJ. Hawthorne, M. Pagano, P. Harriott, DW Haiton, B. Walker; 1998, The synthesis and utilization of 2,4-dinitrophenyl-labeled irreversible peptidyl diazomethyl ketone in - hibitors, Anal. Biochem., 261, 131-138), titanium oxide (SJ. Xiao, M. Textor, ND. Spencer, M. Wieland, B. Keller, H. Sigrist; 1997, Immobilization of the cell-adhesive peptide ARG-GLY-ASP-CYS (RGDC) on titanium surfaces by covalent chemical attachment, J. Materials Science-Materials in Medicine, 8, 867-872) or Gold (BT Houseman, M. Meksich; 1998, Efficient solid-phase synthesis of peptide-substituted alkanethiols for the preparation of Substrates that support the adhesion of cells, J. Org. Chem., 63, 7552-7555).
Eine weitere Unterscheidung der Immobilisierung kann auf der Grundlage der Orientierung oder Bindung der einzelnen immobilisierten Verbindung relativ zur Oberfläche vorgenommen werden. Hier kann zwischen spezifischer und unspezifischer Immobilisierung unterschieden werden. Bei unspezifischer Immobilisierung erfolgt in einem Immobilisierungsereignis der Kontakt zwischen der zu immobilisierenden Verbindung und der Oberfläche, auf bzw. an der die Verbindung immobilisiert wird, in unterschiedlicher Weise. Mit anderen Worten, es reagieren entweder verschiedene in der zu immobilisierenden Verbindung enthaltene reaktive Gruppen mit der Oberfläche oder aber es reagieren verschiedene, auf der Oberfläche vorhandene reaktive Gruppierungen mit einer reaktiven Gruppe der zu immobilisierenden Verbindung (Querverήetzung). Infolgedessen kommt es zur Ausbildung einer Population von immobilisierten Verbindungen, die hinsichtlich ihrer Bindung an die Oberfläche heterogen sind. Diese unterschiedliche Art der Immobilisierung kann zu einem oftmals unerwünschten unterschiedlichen Verhalten der immobilisierten Verbindung fuhren. Zum Beispiel können bei der Immobilisierung eines Substrates für eine Kinase auf oder an einer Oberfläche unter Nutzung der innerhalb dieses Substrates enthaltenen A- minogruppen mehrere (abhängig von der Anzahl der in der zu immobilisierenden Verbindung vorhandenen Aminogruppen) Möglichkeiten der Reaktion und damit der endgültigen Orientierung der Verbindung auf der Oberfläche bestehen. Werden dabei bei der nachgeschalteten Inkubation dieser immobilisierten Verbindung (Kinasesubstrat) mit einer mindestens eine Kinaseak- tivität enthaltenden biologischen Flüssigkeit eben eine oder mehrere dieser Aminogruppen für die effektive Ausbildung eines Emzym Substrat/Komplexes benötigt, kann eine solche unspezifische Immobilisierung dazu führen, das nur eine geringe Population der immobilisierten Substrate in der richtigen Art und Weise verankert ist und damit das Meßsignal unterhalb der Nachweisgrenze liegt. Daher ist eine spezifische oder auch gerichtete Immobilisierung von großem Vorteil. Hier erfolgt in einem Immobilsierungsereignis der Kontakt zwischen der zu immobilisierenden Verbindung und der Oberfläche, auf bzw. an der die Verbindnung immobilisiert wird, jeweils in der gleichen Art und Weise und alle Verbindungen sind in einer definierten und vorhersagbaren Orientierung auf oder an der Oberfläche gebunden.A further differentiation of the immobilization can be made based on the orientation or binding of the individual immobilized compound relative to the surface. A distinction can be made here between specific and non-specific immobilization. In the case of non-specific immobilization, the contact between the compound to be immobilized and the surface on or on which the compound is immobilized takes place in different ways in an immobilization event. In other words, either different reactive groups contained in the compound to be immobilized react with the surface or different reactive groups present on the surface react with a reactive group of the compound to be immobilized (crosslinking). As a result, a population of immobilized compounds is formed which are heterogeneous in terms of their surface binding. This different type of immobilization can lead to an often undesirable different behavior of the immobilized Connection. For example, when immobilizing a substrate for a kinase on or on a surface using the amino groups contained within this substrate, several (depending on the number of amino groups present in the compound to be immobilized) options for the reaction and thus the final orientation of the There is a connection on the surface. If, during the subsequent incubation of this immobilized compound (kinase substrate) with a biological fluid containing at least one kinase activity, one or more of these amino groups are required for the effective formation of an enzyme substrate / complex, such non-specific immobilization can lead to only one small population of the immobilized substrates is anchored in the correct manner and thus the measurement signal is below the detection limit. Therefore, a specific or directed immobilization is of great advantage. In an immobilization event, the contact between the compound to be immobilized and the surface on or on which the connection is immobilized takes place in the same way, and all connections are bound to or on the surface in a defined and predictable orientation.
Bei dieser Form der Immobilisierung handelt es sich in der Regel um eine kovalente Immobilisierung, wobei hier eine chemoselektive Reaktion zwischen der zu immobilisierenden Verbindung und der Oberfläche (des Trägermaterials) erfolgt. Hierzu können eine Reihe von Reaktionen verwendet werden, die dem Fachmann auf diesem Gebiet als solche bekannt (G.A. Lemieux und C.R. Bertozzi, 1998, chemoselective ligation reactions with proteins, oligosaccharides and cells, TIBTECH, 16, 506-513) und in Fig. 1 dargestellt sind. Die chemoselektive Reaktion kann grundsätzlich durch zwei Mechanismen bedingt werden. Bei einem Mechanismus weist die zu immobilisierende Verbindung eine reaktive Gruppe auf, die mit der Oberfläche spezifisch reagiert. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, dass die besagte reaktive Gruppe nur einmal an der zu immobilisierenden Verbindung vorhanden ist. Bei dem zweiten Mechanismus ist die reaktive Gruppe möglicherweise mehrfach vorhanden, jedoch unterscheiden sich die Gruppen in ihrer Reaktivität, so dass lediglich das Vorliegen bestimmter Reaktionsbedingungen wie pH Wert oder dergleichen zu einer selektiven Umsetzung mit der Oberfläche führt.This type of immobilization is usually a covalent immobilization, with a chemoselective reaction between the compound to be immobilized and the surface (of the carrier material). A number of reactions can be used for this purpose, which are known to those skilled in the art as such (GA Lemieux and CR Bertozzi, 1998, chemoselective ligation reactions with proteins, oligosaccharides and cells, TIBTECH, 16, 506-513) and in FIG. 1 are shown. The chemoselective reaction can basically be caused by two mechanisms. In one mechanism, the compound to be immobilized has a reactive group that reacts specifically with the surface. This can be accomplished in that the said reactive group is present only once on the compound to be immobilized. In the second mechanism, the reactive group may be present several times, but the groups differ in their reactivity, so that only the presence of certain reaction conditions such as pH or the like leads to a selective reaction with the surface.
Die Verwendung von immobilisierten Verbindungen wie Aminosäuresequenzen in Form von Biochips macht es erforderlich, dass sowohl die Verbindungen als auch die Verknüpfung zwischen der Oberfläche und der immobilisierten Verbindung den jeweiligen Test- oder Untersu- chungsbedingungen standhalten. Weiterhin besteht in der Technik zunehmend das Bedürfnis nach einer Quantifizierung der Wechselwirkung zwischen der immobilisierten Verbindung und einem Agens, das in einer Probe enthalten ist, die mittels der immobilisierten Verbindung untersucht und gegebenenfalls quantifiziert werden soll. Dies wiederum setzt voraus, dass die tatsächliche Beladungsdichte der Oberfläche mit der immobilisierten Verbindung bekannt ist bzw. zerstörungsfrei bestimmt werden kann.The use of immobilized compounds such as amino acid sequences in the form of biochips makes it necessary for both the compounds and the link between the surface and the immobilized compound to pass the respective test or investigation. conditions. Furthermore, there is an increasing need in the art for a quantification of the interaction between the immobilized compound and an agent which is contained in a sample which is to be examined and, if appropriate, quantified by means of the immobilized compound. This in turn presupposes that the actual loading density of the surface with the immobilized compound is known or can be determined non-destructively.
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Immobilisierung von Verbindungen bereitzustellen, das den vorstehend beschriebenen Bedürf issen gerecht wird. Weiterhin lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das eine einfache Immobilisierung von Verbindungen bei gleichzeitiger möglicher Modifizierbarkeit des für die Immobilisierung verwendeten Linkers, insbesondere nach dessen Einbau zwischen Oberfläche und zu immobilisierender Verbindung erlaubt.The present invention was therefore based on the object of providing a method for immobilizing compounds which meets the needs described above. The invention was also based on the object of providing a method which allows simple immobilization of compounds with simultaneous possible modification of the linker used for the immobilization, in particular after it has been installed between the surface and the compound to be immobilized.
Eine weitere der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, ein Verfahren zur Reinigung von Verbindungen bereitzustellen, wobei eine zuverlässige Abtrennung von bei der Synthese derselben entstandenen Nebenprodukten, insbesondere Abbruchsequenzen, sichergestellt wird.Another object of the invention was to provide a process for the purification of compounds, a reliable separation of by-products formed during the synthesis thereof, in particular termination sequences, being ensured.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in einem ersten Aspekt gelöst durch ein Verfahren zur Immobilisierung von Verbindungen auf einer Oberfläche, das die SchritteAccording to the invention, the object is achieved in a first aspect by a method for immobilizing compounds on a surface, which comprises the steps
Bereitstellen einer zu immobilisierenden Verbindung als ersten Reaktionspartner und einer Oberfläche als zweiten Reaktionspartner, wobei der erste Reaktionspartner eine erste reaktive Gruppe und der zweite Reaktionspartner eine erste reaktive Gruppe umfasst, undProviding a compound to be immobilized as a first reaction partner and a surface as a second reaction partner, the first reaction partner comprising a first reactive group and the second reaction partner comprising a first reactive group, and
Reagieren der beiden ReaktionspartnerReact the two reactants
umfaßt, wobei beim Reagieren der beiden Reaktionspartner eine Nitron-Gruppe ausgebildet wird und die Oberfläche eine planare Oberfläche ist. In einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Immobilisierung von polymeren Verbindungen auf einer Oberfläche, wobei die einzelnen polymeren Verbindungen aus mehreren Untereinheiten aufgebaut sind und das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:comprises, a nitron group being formed when the two reactants react and the surface being a planar surface. In a second aspect, the object is achieved by a method for immobilizing polymeric compounds on a surface, the individual polymeric compounds being composed of a plurality of subunits and the method comprising the following steps:
a) Bereitstellen einer in Lösung vorliegenden zu immobilisierenden polymeren Verbindung als ersten Reaktionspartner und einer Oberfläche als zweiten Reaktionspartner, wobei der erste Reaktionspartner eine erste reaktive Gruppe und der zweite Reaktionspartner eine erste reaktive Gruppe umfasst; unda) providing a polymeric compound to be immobilized in solution as the first reaction partner and a surface as the second reaction partner, the first reaction partner comprising a first reactive group and the second reaction partner comprising a first reactive group; and
b) Reagieren der beiden Reaktionspartner unter Ausbildung einer Nitron-Gruppe, insbesondere zwischen der polymeren Verbindung und der Oberfläche.b) reacting the two reactants to form a nitron group, in particular between the polymeric compound and the surface.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Nitrongruppe zwischen dem ersten und dem zweiten Reaktionspartner ausgebildet wird.In one embodiment of the method according to the invention it is provided that the nitron group is formed between the first and the second reaction partner.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Nitrongruppe aus Teilen der ersten reaktiven Gruppe des ersten Reaktionspartners und der ersten reaktiven Gruppe des zweiten Reaktionspartners gebildet wird.In a further embodiment of the method according to the invention it is provided that the nitron group is formed from parts of the first reactive group of the first reaction partner and the first reactive group of the second reaction partner.
In einer noch weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die erste reaktive Gruppe der zu immobilisierenden Verbindung eine reaktive Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die Hydroxylamine, bevorzugt N-subtituierte Hydroxylamine; Aldehyde; Ketone; Acetale; Ketale; Thiocarbonylverbindungen; Thioketale und Thioacetale umfasst.In a still further embodiment of the method according to the invention it is provided that the first reactive group of the compound to be immobilized is a reactive group which is selected from the group consisting of hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines; aldehydes; ketones; acetals; ketals; thiocarbonyl; Includes thioketals and thioacetals.
In einer Ausführungsform der erfmdungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die erste reaktive Gruppe der Oberfläche eine reaktive Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die Hydroxylamine, bevorzugt N-subtituierte Hydroxylamine, Aldehyde, Ketone, Acetale, Ketale, Thiocarbonylverbindungen, Thioketale und Thioacetale umfasst.In one embodiment of the method according to the invention it is provided that the first reactive group of the surface is a reactive group which is selected from the group consisting of hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines, aldehydes, ketones, acetals, ketals, thiocarbonyl compounds, thioketals and thioacetals includes.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass, dass das Reagieren eine chemoselektive Reaktion ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Immobilisierung eine gerichtete Immobilisierung ist.In a preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that the reaction is a chemoselective reaction. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that the immobilization is a directed immobilization.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die zu immobilisierende Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, die Nukleinsäuren, Gene, chromosomale Nukleinsäuren, cDNA, RNA, Oligonukleotide, Polynukleotide, Primer, Sonden, PNA, Peptide, Polypeptide, Proteindomänen, Proteine, Zucker, Polyzucker, Lipide, Polylipide, Coenzyme, Naturstoffe und niedermolekulare Verbindungen sowie Derivate und Analoga von den vorstehend genannten Gruppen umfasst.In a very particularly preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that the compound to be immobilized is selected from the group consisting of nucleic acids, genes, chromosomal nucleic acids, cDNA, RNA, oligonucleotides, polynucleotides, primers, probes, PNA, peptides, polypeptides, protein domains , Proteins, sugars, poly sugars, lipids, polylipids, coenzymes, natural products and low molecular compounds as well as derivatives and analogs of the above-mentioned groups.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass zumindest eine der Untereinheiten ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aminosäuren, Nukleotide, Kohlenhydrate, Aminoalkohole, Polyalkohole, Diole, Terpene, Lipide, Olefine, Epoxide, Halogenalkane, Alkohole, Polyamine, Diamine, Amine, Aminothiole, Mercaptoalkohole, Polythiole, Dithiole und Thiole umfasst.In one embodiment of the method according to the invention it is provided that at least one of the subunits is selected from the group consisting of amino acids, nucleotides, carbohydrates, amino alcohols, polyalcohols, diols, terpenes, lipids, olefins, epoxies, haloalkanes, alcohols, polyamines, diamines, amines , Aminothiols, mercapto alcohols, polythiols, dithiols and thiols.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Oberfläche eine planare Oberfläche ist.In a further embodiment of the method according to the invention it is provided that the surface is a planar surface.
In einer noch weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die planare Oberfläche ein Chip ist, bevorzugterweise die Oberfläche eines Chips.In yet another embodiment of the method according to the invention it is provided that the planar surface is a chip, preferably the surface of a chip.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Oberfläche ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die Silikate, Keramik, Glas, Metalle, organische Trägermaterialien, Cellulose, Nitrocellulose, Chitin, PTFE, Polypropylen, Polystyrol, Copolymere, Gold, Platin, Silber, Kupfer, Silicium, Titandioxid, magnetische Materialien, magnetisierbare Materialien und Siliciumoxid umfasst.In a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the surface comprises a material that is selected from the group consisting of silicates, ceramics, glass, metals, organic carrier materials, cellulose, nitrocellulose, chitin, PTFE, polypropylene, polystyrene, copolymers, Gold, platinum, silver, copper, silicon, titanium dioxide, magnetic materials, magnetizable materials and silicon oxide.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die planare Oberfläche eine nicht-poröse Oberfläche ist. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Reaktion der zu immobilisierenden Verbindung mit der Oberfläche unter Mikrowellenbestrahlung erfolgt.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the planar surface is a non-porous surface. In a very particularly preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that the reaction of the compound to be immobilized with the surface takes place under microwave radiation.
In einer bevorzugteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Nitronstruktur eine Struktur gemäß Formel (I) aufweistIn a more preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that the nitron structure has a structure according to formula (I)
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0001
wobeiin which
der Rest X die Oberfläche, insbesondere eine Oberfläche eines Festphasenträgers, ist und zumindest einer der Reste Y oder Z eine immobilisierte Verbindung ist; oderthe radical X is the surface, in particular a surface of a solid phase support, and at least one of the radicals Y or Z is an immobilized compound; or
zumindest einer der Reste Y oder Z eine Oberfläche, insbesondere eine Oberfläche eines Festphasenträgers, ist und der Rest X eine immobilisierte Verbindung ist.at least one of the radicals Y or Z is a surface, in particular a surface of a solid phase support, and the radical X is an immobilized compound.
In einer noch bevorzugteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass zumindest Z oder Y oder X eine Oberfläche ist und der zweite Reaktionspartner die Struktur F-R1- umfasst, wobeiIn an even more preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that at least Z or Y or X is a surface and the second reaction partner comprises the structure FR 1 -, wherein
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe, die Hydroxylamine, bevorzugterweise N-substituierte Hydroxylamine; Aldehyde; Ketone; Acetale; Ketale; Thiocarbonylverbindungen; Thioketale und Thioacetale umfasst undR 1 is selected from the group consisting of hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines; aldehydes; ketones; acetals; ketals; thiocarbonyl; Includes thioketals and thioacetals and
F eine mit R1 funktionalisierte Verbindung oder ein mit R1 funktionalisiertes Material ist.F is a compound functionalized with R 1 or a material functionalized with R 1 .
In einer noch weiter bevorzugteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass Z oder Y oder X eine immobilisierte Verbindung ist und der erste Reaktionspartner die Struktur G-R2- umfasst, wobei R2 ausgewählt ist aus der Gruppe, die Hydroxylamine, bevorzugt N-substituierte Hydroxylamine; Aldehyde; Ketone; Acetale; Ketale; Thiocarbonylverbindungen; Thioketale und Thioacetale umfasst undIn an even more preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that Z or Y or X is an immobilized compound and the first reaction partner comprises the structure GR 2 -, wherein R 2 is selected from the group consisting of hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines; aldehydes; ketones; acetals; ketals; thiocarbonyl; Includes thioketals and thioacetals and
G eine mit R2 funktionalisierte Verbindung ist.G is a compound functionalized with R 2 .
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die immobili- sierte Verbindung eine Struktur G -G - aufweist, wobeiIn one embodiment of the method according to the invention it is provided that the immobilized compound has a structure G -G -, wherein
G1 ausgewählt ist aus der Gruppe, die Nukleinsäuren, Gene, chromosomale Nukleinsäuren, cDNA, RNA, Oligonukleotide, Polynukleotide, Primer, PNA, Peptide, davon umfasst Polypepti- de, Proteindomänen, Proteine, Zucker, Polyzucker, Lipide, Polylipide, Coenzyme, Naturstoffe, und niedermolekulare Verbindungen sowie Derivate und Analoga davon umfasst, undG 1 is selected from the group consisting of nucleic acids, genes, chromosomal nucleic acids, cDNA, RNA, oligonucleotides, polynucleotides, primers, PNA, peptides, of which polypeptides, protein domains, proteins, sugars, poly sugars, lipids, polylipids, coenzymes, Includes natural products, and low molecular weight compounds and derivatives and analogues thereof, and
G2 ein Verbindungselement ist, das G1 und die Nitrongruppe direkt verbindet und das Verbindungselement selektiv an der Verknüpfungsstelle zu G1 oder selektiv zwischen G1 und der Nitrongruppe spaltbar ist. 'G 2 is a connecting element which connects G 1 and the nitron group directly and the connecting element can be split selectively at the point of connection to G 1 or selectively between G 1 and the nitron group. '
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass das Verbindungselement G2 ausgewählt ist aus der Gruppe, die zusätzlich funktionalisierte Schutzgruppen umfasst, wobei bevorzugterweise die Schutzgruppen solche für Amine, Alkohole, Dio- le, Carbonsäuren, Carbonylgruppen und Thiole sind.In a further embodiment of the method according to the invention it is provided that the connecting element G 2 is selected from the group which additionally comprises functionalized protective groups, the protective groups preferably being those for amines, alcohols, diols, carboxylic acids, carbonyl groups and thiols.
In einem dritten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Struktur, die eine planare Oberfläche, bevorzugterweise eine Oberfläche eines Festphasenträgers, mit einer darauf immobilisierten Verbindung, umfaßt und wobei die Struktur eine Nitrongruppe umfasst.In a third aspect, the object is achieved by a structure which comprises a planar surface, preferably a surface of a solid phase support, with a compound immobilized thereon, and the structure comprising a nitron group.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur ist vorgesehen, dass die immobilisierte Verbindung eine polymere Verbindung ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur ist vorgesehen, dass die Nitrongruppe zwischen der Oberfläche und der immobilisierten Verbindung angeordnet ist.In one embodiment of the structure according to the invention it is provided that the immobilized compound is a polymeric compound. In a preferred embodiment of the structure according to the invention it is provided that the nitron group is arranged between the surface and the immobilized compound.
In einer bevorzugteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur ist vorgesehen, dass zwischen der Nitrongruppe und der immobilisierten Verbindung ein Verbindungselement angeordnet ist.In a more preferred embodiment of the structure according to the invention it is provided that a connecting element is arranged between the nitron group and the immobilized connection.
Die Aufgabe wird in einem vierten Aspekt gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung, die mindestens zwei verschiedene Verbindungen, insbesondere polymere Verbindungen, an mindestens zwei verschiedenen Stellen einer planaren Oberfläche umfaßt, wobei die erste Verbindung an einer ersten Stelle der planaren Oberfläche und die zweite Verbindung an einer zweiten Stelle der planaren Oberfläche nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren immobilisiert wird.In a fourth aspect, the object is achieved by a method for producing an arrangement which comprises at least two different compounds, in particular polymeric compounds, at at least two different locations on a planar surface, the first connection at a first location on the planar surface and the second Connection is immobilized at a second location on the planar surface by one of the methods according to the invention.
In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine planare Oberfläche, die nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist.In a further aspect, the object is achieved by a planar surface which can be produced by one of the methods according to the invention.
Die Aufgabe wird in einem noch weiteren Aspekt erfindungsgemäß gelöst durch eine planare Oberfläche, die eine daran kovalent immobilisierte Verbindung, insbesondere eine polymere Verbindung, umfaßt, wobei zwischen der immobilisierten Verbindung und der Oberfläche eine Nitrongruppe angeordnet ist.In another aspect, the object is achieved according to the invention by a planar surface which comprises a compound covalently immobilized thereon, in particular a polymeric compound, a nitron group being arranged between the immobilized compound and the surface.
Die Aufgabe wird in einem siebten Aspekt erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung umfassend mindestens zwei verschiedene Verbindungen, bevorzugterweise polymere Verbindungen, an mindestens zwei verschiedenen Stellen einer planaren Oberfläche, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist.In a seventh aspect, the object is achieved according to the invention by an arrangement comprising at least two different compounds, preferably polymeric compounds, at at least two different locations on a planar surface which can be produced by the method according to the invention.
In einer Ausführungsform umfaßt die Anordnung die erfindungsgemäße planare Oberfläche.In one embodiment, the arrangement comprises the planar surface according to the invention.
In einem achten Aspekt wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung umfassend mindestens zwei verschiedene Verbindungen, bevorzugterweise polymere Verbindungen, an mindestens zwei verschiedenen Stellen einer planaren Oberfläche, die die erfindungsgemäße planare Oberfläche umfaßt. In einem neunten Aspekt wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung der Substratspezifität einer enzymatischen Aktivität, das die folgenden Schritte umfaßt:In an eighth aspect, the object is achieved according to the invention by an arrangement comprising at least two different compounds, preferably polymeric compounds, at at least two different locations on a planar surface which comprises the planar surface according to the invention. In a ninth aspect, the object is achieved according to the invention by a method for determining the substrate specificity of an enzymatic activity, which comprises the following steps:
Bereitstellen eines Satzes von Aminosäuresequenzen auf der planaren Oberfläche eines Trägermaterials, wobei die Aminosäuresequenzen gerichtet immobilisiert sind,Providing a set of amino acid sequences on the planar surface of a carrier material, the amino acid sequences being directionally immobilized,
Kontaktieren und/oder Inkubieren einer enzymatischen Aktivität mit dem Satz von Aminosäuresequenzen, undContacting and / or incubating an enzymatic activity with the set of amino acid sequences, and
Nachweis einer Reaktion zwischen einer der immobilisierten Aminosäuresequenzen und der enzymatischen Aktivität,Detection of a reaction between one of the immobilized amino acid sequences and the enzymatic activity,
wobeiin which
die planare Oberfläche eine erfindungsgemäße planare Oberfläche oder eine planare O- berfläche einer erfindungsgemäßen Anordnung ist, undthe planar surface is a planar surface according to the invention or a planar surface of an arrangement according to the invention, and
bei der Umsetzung der enzymatischen Aktivität mit dem Satz von Aminosäuren eine Änderung des Molekulargewichts mindestens einer der Aminosäuresequenzen erfolgt.when the enzymatic activity is implemented with the set of amino acids, the molecular weight of at least one of the amino acid sequences is changed.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Substratspezifität einer enzymatischen Aktivität ist vorgesehen, dass der Nachweis der Reaktion an der oder unter Verwendung der auf der Oberfläche des Trägermaterials immobilisierten Aminosäuresequenz erfolgt.In one embodiment of the method according to the invention for determining the substrate specificity of an enzymatic activity, it is provided that the reaction is detected on or using the amino acid sequence immobilized on the surface of the carrier material.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Substratspezifität einer enzymatischen Aktivität ist vorgesehen, dass die Änderung des Molekulargewichts durch Ausbildung oder Spaltung einer kovalenten Bindung an einer der Aminosäuresequenzen erfolgt, insbesondere an derjenigen Aminosäuresequenz, die mit der enzymatischen Aktivität reagiert. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Substratspezifität einer enzymatischen Aktivität ist vorgesehen, dass der Nachweis der Reaktion durch Detektion der Änderung des Molekulargewichts erfolgt.In a preferred embodiment of the method according to the invention for determining the substrate specificity of an enzymatic activity, it is provided that the change in molecular weight takes place by the formation or cleavage of a covalent bond to one of the amino acid sequences, in particular to the amino acid sequence which reacts with the enzymatic activity. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention for determining the substrate specificity of an enzymatic activity, it is provided that the reaction is detected by detecting the change in the molecular weight.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen -Verfahrens zur Bestimmung der Substratspezifität einer enzymatischen Aktivität ist vorgesehen, dass der Nachweis durch ein Nachweisverfahren erfolgt, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die Autoradiogra- phie, Plasmonresonanzspektroskopie, Fluoreszenzspektroskopie, UV-Spektroskopie, Infrarotspektroskopie, Elektronenmikroskopie, Atom-Kraftmikroskopie und Rastertunnelmikroskopie umfasst.In a very particularly preferred embodiment of the method according to the invention for determining the substrate specificity of an enzymatic activity, it is provided that the detection is carried out by a detection method which is selected from the group consisting of autoradiography, plasmon resonance spectroscopy, fluorescence spectroscopy, UV spectroscopy, infrared spectroscopy, Includes electron microscopy, atomic force microscopy and scanning tunneling microscopy.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zu detektierenden Einheiten in einer nachgeschalteten Reaktion über spezifisch bindende oder spezifisch reagierende, bevorzugterweise markierte Reagenzien eingebracht werden, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die Antikörper, Enzyme, Proteine, Chelatoren, synthetische Rezeptoren, Amine und Thiole umfasst.In a further embodiment it is provided that the units to be detected are introduced in a subsequent reaction via specifically binding or specifically reacting, preferably labeled reagents, which are selected from the group consisting of antibodies, enzymes, proteins, chelators, synthetic receptors, amines and Thiols includes.
In einer noch weiteren AusMirungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Substratspezifität einer enzymatischen Aktivität ist vorgesehen, dass die enzymatische Aktivität ausgewählt ist aus der Gruppe, die Kinasen, Sulfotransferasen, Glycosyltransferasen, Ace- tyltransferasen, Farnesyltransferasen, Palmityltransferasen, Phosphatasen, Sulfatasen, Esterasen, Lipasen, Acetylasen und Proteasen umfasst.In yet another embodiment of the method according to the invention for determining the substrate specificity of an enzymatic activity, it is provided that the enzymatic activity is selected from the group consisting of kinases, sulfotransferases, glycosyltransferases, acetyltransferases, farnesyltransferases, palmityltransferases, phosphatases, sulfatases, esterases, lipases , Acetylases and proteases.
In einem zehnten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Reinigung einer Verbindung, insbesondere einer polymeren Verbindung, das die folgenden Schritte umfaßt:In a tenth aspect, the object is achieved by a method for purifying a compound, in particular a polymeric compound, which comprises the following steps:
Bereitstellen eines Gemisches von Verbindungen, wobei das Gemisch so zusammengesetzt ist, dass das Gemisch zumindest eine mit einer oder mehreren reaktiven Gruppe(n) ausgestattete zu immobilisierende chemische Verbindung, insbesondere eine polymere Verbindung, zusammen mit einem oder mehreren diese reaktive(n) Gruppe(n) nicht enthaltenden Nebenprodukten umfasst,Providing a mixture of compounds, the mixture being composed such that the mixture contains at least one chemical compound to be immobilized which is provided with one or more reactive groups, in particular a polymeric compound, together with one or more reactive groups. n) includes non-containing by-products,
Immobilisieren der die reaktive(n) Gruppe(n) enthaltenden chemischen Verbindung an einer Oberfläche, insbesondere eines Festphasenträgers, durch Reaktion der die reakti- ve(n) Gruppe(n) enthaltenden chemischen Verbindung mit der Oberfläche unter Ausbilden einer oder mehrerer kovalenter Bindung(en) zwischen der Verbindung und der Oberfläche, wobei zwischen der Oberfläche und der immobilisierten Verbindung zumindest eine Nitrongruppierung durch die Reaktion ausgebildet wird oder zumindest vorhanden ist, undImmobilizing the chemical compound containing the reactive group (s) on a surface, in particular a solid phase support, by reaction of the reactive ve (n) group-containing chemical compound with the surface to form one or more covalent bond (s) between the compound and the surface, wherein between the surface and the immobilized compound at least one nitron grouping is formed by the reaction or at least present is and
Entfernen der nicht immobilisierten chemischen Verbindung(en) und der nicht immobilisierten Nebenprodukte.Remove the non-immobilized chemical compound (s) and the non-immobilized by-products.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erfϊndungsgemäße Verfahren zur Reinigung einer Verbindung einen weiteren Schritt umfaßt:In one embodiment it is provided that the method according to the invention for cleaning a compound comprises a further step:
Abspalten der immobilisierten Verbindung von der Oberfläche, insbesondere durch Spalten einer anderen, als der im zweiten Schritt ausgebildeten, kovalenten Bindung.Cleaving off the immobilized compound from the surface, in particular by cleaving a covalent bond other than the one formed in the second step.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Oberfläche des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung einer Verbindung eine reaktive Gruppe umfasst.In a further embodiment it is provided that the surface of the method according to the invention for cleaning a compound comprises a reactive group.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die eine oder mehreren kovalenten Bindung(en) durch Reaktion der reaktiven Gruppe(n) auf der Verbindung mit einer oder mehreren der reaktive(n) Gruppe(n) auf der Oberfläche ausgebildet wird/werden.In yet another embodiment it is provided that the one or more covalent bonds are formed by reaction of the reactive group (s) on the compound with one or more of the reactive group (s) on the surface.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die reaktive Gruppe ausgewählt ist aus der Gruppe, die Hydroxylamine, bevorzugt N-subtituierte Hydroxylamine; Aldehyde; Ketone; Acetale; Ketale; Thiocarbonylgruppen; Thioketale und Thioacetale umfasst.In one embodiment it is provided that the reactive group is selected from the group consisting of hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines; aldehydes; ketones; acetals; ketals; thiocarbonyl; Includes thioketals and thioacetals.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die reaktive Gruppe in der Verbindung mehrfach enthalten ist, bevorzugterweise 2-mal bis 50-mal, bevorzugtererweise 2- 10 mal.In a preferred embodiment it is provided that the reactive group is contained in the compound several times, preferably 2 times to 50 times, preferably 2 to 10 times.
In einer noch bevorzugteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung einer Verbindung ist vorgesehen, dass infolge der einen oder mehreren kovalenten Bindung(en) zwischen der Verbindung und der Oberfläche die erfindungsgemäße Struktur ausgebildet wird. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung einer Verbindung ist vorgesehen, dass die Oberfläche planar ist.In an even more preferred embodiment of the method according to the invention for cleaning a connection, it is provided that the structure according to the invention is formed as a result of the one or more covalent bond (s) between the connection and the surface. In one embodiment of the method according to the invention for cleaning a connection, it is provided that the surface is planar.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung einer Verbindung ist vorgesehen, dass die Oberfläche aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die Festphasenträger für Synthese, Aktivkohle, anorganische Partikel, Magnetpartikel und magnetisierbare Partikel, für Chromatographie oder Festphasenextraktion geeignete Materialien, Siliciumdioxid, Glas, Cellulose, Chitin, Baumwolle, Polyolefϊne, Titanoxid, Gold, Platin, Silber, Kupfer, halogenierte Polyolefine wie PVDF oder PVC sowie Polytetrafluoroethy- len und Keramik umfasst.In a further embodiment of the method according to the invention for cleaning a compound, it is provided that the surface consists of a material selected from the group consisting of solid phase supports for synthesis, activated carbon, inorganic particles, magnetic particles and magnetizable particles, materials suitable for chromatography or solid phase extraction , Silicon dioxide, glass, cellulose, chitin, cotton, polyolefins, titanium oxide, gold, platinum, silver, copper, halogenated polyolefins such as PVDF or PVC, and polytetrafluoroethylene and ceramic.
In einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung einer Verbindung ist vorgesehen, dass die Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, die Nukleinsäuren, Gene, chromosomale Nukleinsäuren, cDNA, RNA, Oligonukleotide, Polynukleotide, Primer, Sonden, PNA, Peptide, Polypeptide, Proteindomänen, Proteine, Zucker, Polyzucker, Lipide, Polylipide, Coenzyme, Naturstoffe, und niedermolekulare Verbindungen sowie Derivate und Analoga davon umfasst.In yet another embodiment of the method according to the invention for purifying a compound, it is provided that the compound is selected from the group consisting of nucleic acids, genes, chromosomal nucleic acids, cDNA, RNA, oligonucleotides, polynucleotides, primers, probes, PNA, peptides, polypeptides, Protein domains, proteins, sugars, poly sugars, lipids, polylipids, coenzymes, natural products, and low-molecular compounds and derivatives and analogues thereof.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung einer Verbindung ist vorgesehen, dass die Verbindung ein Polypeptid ist, das 2 bis 1000 Aminosäuren, bevorzugterweise 3 bis 200 Aminosäuren, bevorzugtererweise 4 bis 100 Aminosäuren und noch bevorzugter 5 bis 20 Aminosäuren umfasst.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention for purifying a compound, it is provided that the compound is a polypeptide which comprises 2 to 1000 amino acids, preferably 3 to 200 amino acids, preferably 4 to 100 amino acids and even more preferably 5 to 20 amino acids.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung einer Verbindung ist vorgesehen, dass eine oder mehrere der reaktiven Gruppen direkt oder indirekt mit der termi- nalen Untereinheit der zu immobilisierenden Verbindung, insbesondere der polymeren zu immobilisierenden Verbindung, verbunden ist/sind.In one embodiment of the method according to the invention for cleaning a compound, it is provided that one or more of the reactive groups is / are connected directly or indirectly to the terminal subunit of the compound to be immobilized, in particular the polymeric compound to be immobilized.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung einer Verbindung ist vorgesehen, dass eine oder mehrere der reaktiven Gruppen direkt oder indirekt mit der Seitenkette der N-terminalen Aminosäure des Polypeptids verbunden ist/sind. In einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung einer Verbindung ist vorgesehen, dass die Verbindung, insbesondere das Peptid oder Polypeptid ein Substrat für eine enzymatische Aktivität ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die Kinasen, Sul- fotransferasen, Glycosyltransferasen, Acetyltransferasen, Farnesyltransferasen, Palmityltransfe- rasen, Phosphatasen, Sulfatasen, Esterasen, Lipasen, Acetylasen, Proteasen umfasst.In a further embodiment of the method according to the invention for purifying a compound, it is provided that one or more of the reactive groups is / are connected directly or indirectly to the side chain of the N-terminal amino acid of the polypeptide. In a still further embodiment of the method according to the invention for purifying a compound, it is provided that the compound, in particular the peptide or polypeptide, is a substrate for an enzymatic activity which is selected from the group consisting of kinases, sulphotransferases, glycosyl transferases, acetyl transferases, Farnesyltransferases, palmityltransferases, phosphatases, sulfatases, esterases, lipases, acetylases, proteases.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung einer Verbindung ist vorgesehen, dass die Umsetzung eine chemoselektive Reaktion ist.In one embodiment of the method according to the invention for purifying a compound, it is provided that the reaction is a chemoselective reaction.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung einer Verbindung ist vorgesehen, dass die Umsetzung innerhalb eines Zeitraums von 0,1 Sekunde bis zu 2 Stunden, bevorzugterweise innerhalb eines Zeitraums von 1 Sekunde bis 1 Stunde und bevorzugtererweise innerhalb von weniger als 10 Minuten erfolgt.In a preferred embodiment of the process according to the invention for purifying a compound, the reaction is carried out within a period of 0.1 second to 2 hours, preferably within a period of 1 second to 1 hour and preferably within less than 10 minutes.
Die große Anwendungsbreite der vorliegenden Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass für die Immobilisierungsreaktionen Bedingungen gefunden wurden, die es ermöglichen, die Inimobilisierung in Bezug auf eine Vielzahl im Substrat möglicherweise vorhandener weiterer funktioneller Gruppen, insbesondere solchen, die typischerweise in Peptiden oder Proteinen auftreten können, chemoselektiv zu führen. Im Stand der Technik sind Verfahren beschrieben, die die Reaktion in wasserfreien Lösungsmitteln führen. Dabei erfolgt die Reaktion unter Zusatz von wasserentziehenden Hilfsstoffen und oder unter Einsatz von zumindest einem Reak- tanden in hoher Konzentration (> 10 mM) oder in großem Überschuss. Im Gegensatz dazu wird die erfindungsgemäße Immobilisierungsreaktion in ihren verschiedenen Ausführungs- und Verwendungsformen bevorzugt in wäßrigen Medien bei saurem pH im Bereich zwischen 1 und 6,5, bevorzugt zwischen 2 und 5,5 und besonders bevorzugt zwischen 3 und 4,5, gegebenenfalls unter Verwendung eines organischen Co-Solvens (wie MeOH, DMSO oder Glycerin) durchgeführt. Unter diesen Bedingungen reagieren z.B. keine in der zu immobilisierenden Verbindung eventuell vorhanden Aminofünktionen, sondern nur N-Hydroxy-substituierte Amine, die in die zu immobilisierende Verbindung eingebaut bzw. in dieser vorhanden sind zum Zwecke der Immobilisierung.The great breadth of application of the present invention is based on the surprising finding that conditions have been found for the immobilization reactions which make it possible to immobilize in relation to a large number of other functional groups which may be present in the substrate, in particular those which can typically occur in peptides or proteins to lead chemoselectively. The prior art describes processes which carry out the reaction in anhydrous solvents. The reaction is carried out with the addition of dehydrating auxiliaries and or using at least one reactant in high concentration (> 10 mM) or in large excess. In contrast, the immobilization reaction according to the invention in its various embodiments and uses is preferably used in aqueous media at an acidic pH in the range between 1 and 6.5, preferably between 2 and 5.5 and particularly preferably between 3 and 4.5, if appropriate using an organic co-solvent (such as MeOH, DMSO or glycerin). Under these conditions e.g. no amino functions possibly present in the compound to be immobilized, but only N-hydroxy-substituted amines which are incorporated into the compound to be immobilized or are present in the compound for the purpose of immobilization.
Die vorstehend genannten Reaktionsbedingungen gelten für eine jegliche hierin offenbarte Immobilisierungsreaktion, einschließlich solcher Immobilisierungsreaktionen, wie sie im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung einer Verbindung, insbesondere einer polymeren Verbindung, verwendet werden.The above reaction conditions apply to any immobilization reaction disclosed herein, including such immobilization reactions as described in the context of the process according to the invention for the purification of a compound, in particular a polymeric compound.
Der Erfindung liegt des weiteren die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass mit der Verwendung oder Ausbildung der Nitrongruppe, bevorzugter Weise verwendet als Linker bzw. Element einer Linkerstruktur, eine Immobilisierung gewährleistet bzw. möglich wird, die besonders lagerstabil ist, insbesondere hinsichtlich des Einflusses von Sauerstoff und Luftfeuchtigkeit. Insgesamt zeichnet sich eine derartige Immobilisierung auch dadurch aus, dass sie insbesondere gegenüber solchen Bedingungen, wie sie typischerweise bei der Durchführung biologischer Tests (engl. assays) verwendet werden, stabil sind und gleichzeitig aus vergleichsweise leicht verfügbaren Ausgangskomponenten hergestellt werden können.The invention is further based on the surprising finding that the use or formation of the nitron group, preferably used as a linker or element of a linker structure, ensures or possible immobilization that is particularly stable in storage, in particular with regard to the influence of oxygen and Humidity. Overall, such an immobilization is also characterized in that it is stable, in particular, under conditions such as are typically used when carrying out biological tests (English assays) and at the same time can be produced from comparatively readily available starting components.
Ein weiterer überraschender Vorteil bei der Verwendung einer Nitron-Gruppe oder Nitron- Linkers im vorstehend beschriebenen Sinne besteht darin, dass sich der Verlauf der Immobilisierungsreaktion in sehr einfacher Weise verfolgen läßt. Dies kann durch spektroskopische Verfahren, insbesondere FT-LR und UV/NIS-Spektroskopie erfolgen, wobei in der ER-Spektroskopie Νitrone eine sehr charakteristische starke Absorption im Bereich zwischen 1200 und 1300 cm"1 zeigen. Diese spektroskopischen Verfahren sind auch zur ortsaufgelösten Quantifizierung der Immobilisierungseffizienz geeignet.Another surprising advantage of using a nitron group or nitron linker in the sense described above is that the course of the immobilization reaction can be followed in a very simple manner. This can be done by spectroscopic methods, in particular FT-LR and UV / NIS spectroscopy, whereby in the ER spectroscopy Νitrone show a very characteristic strong absorption in the range between 1200 and 1300 cm "1. These spectroscopic methods are also for spatially resolved quantification of the Immobilization efficiency suitable.
Aus der Verwendung einer Νitron-Gruppe zur Immobilisierung ergeben sich weiterhin überraschende Vorteile bzw. Anwendungen dadurch, dass infolge der inhärenten Labilität der Νitron- Gruppe gegenüber Dipolarophilen im Sinne von 1,3-dipolaren Cycloadditionen nachträglich, d.h. nach erfolgter Immobilisierung unter Ausbildung der Νitron-Gruppe, eine Vielzahl von modifizierten, insbesondere heterozyklischen Linkern hergestellt werden können. Durch gezielte Veränderung der verwendeten Linkerstruktur läßt sich in Tests von inimmobilisierten Verbindungen gegenüber einer enzymatischen Aktivität häufig das Signal/Rausch- Verhältnis optimieren.The use of a Νitron group for immobilization also has surprising advantages or applications in that, owing to the inherent lability of the Νitron group towards dipolarophiles in the sense of 1,3-dipolar cycloadditions, i.e. after immobilization with the formation of the Νitron group, a large number of modified, in particular heterocyclic linkers can be produced. By specifically changing the linker structure used, the signal / noise ratio can often be optimized in tests of in-immobilized compounds compared to an enzymatic activity.
Insbesondere bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Reinigung von Verbindungen erlaubt die Immobilisierung durch Bildung einer Νitron-Gruppe eine leichte Abtrennung von insbesondere bei der Synthese der zu immobilisierenden polymeren Verbindungen entstandener Nebenprodukte, insbesondere der Entfernung der bei der Oligomersynthese erhaltenen Abbruchsequenzen. Das anschließende Freisetzen der Verbindung von der festen Phase unter Verwendung von leicht flüchtigen oder zumindest leicht entfernbaren Reagenzien wird durch den Einbau eines selektiv spaltbaren Verbindungselements gewährleistet.In particular in the process according to the invention for the purification of compounds, the immobilization by formation of a Gruppeitron group allows an easy separation of by-products which have arisen especially in the synthesis of the polymeric compounds to be immobilized, in particular the removal of the termination sequences obtained in the oligomer synthesis. The subsequent release of the compound from the solid phase using of volatile or at least easily removable reagents is ensured by the installation of a selectively cleavable connecting element.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Verbindungen, die die Gruppe mit der allgemeinen Strukturformel (I) enthalten, und deren Verwendung als Linker, insbesondere als Linker für die Irnrnobilisierung von Verbindungen auf Festphasenträgern.The present invention relates generally to compounds which contain the group having the general structural formula (I) and their use as a linker, in particular as a linker for the immobilization of compounds on solid phase supports.
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
Die Verwendung der Struktur (I), hierin als Nitron-Gruppe bezeichnet, als Linker im vorstehend erwähnten Sinne bringt entscheidende Vorteile insbesondere bei der Herstellung von Molekülar- rays auf festen, bevorzugt planaren, Trägern und beim Festphasenscreening derselben, aber auch bei der präparativen Aufreinigung von komplexen Synthesegemischen oder von komplex zusammengesetzten, beispielsweise biologischen Proben. Ebenso können diese Linker zur Herstellung von Materialien für die Affmitätschromatographie verwendet werden. Dabei ist die Natur der zu immobilisierenden Verbindung in weiten Grenzen frei wählbar.The use of structure (I), referred to herein as the nitrone group, as a linker in the sense mentioned above brings decisive advantages, in particular in the production of molecular arrays on solid, preferably planar, supports and in solid-phase screening thereof, but also in preparative purification of complex synthesis mixtures or of complex compositions, for example biological samples. These linkers can also be used to produce materials for affinity chromatography. The nature of the connection to be immobilized can be freely selected within wide limits.
Bezugnehmend auf die Struktur (I) sind folgende Kombinationen zwischen der Position des (Festphasen)-Oberfläche und der immobilisierten Verbindung möglich:With reference to structure (I), the following combinations between the position of the (solid phase) surface and the immobilized compound are possible:
X ist entweder eine Oberfläche, insbesondere eine Oberfläche eines Festphasenträgers, und einer der Reste Y oder Z unabhängig voneinander eine immobilisierte Verbindung, oder es ist zumindest einer der Reste Y oder Z eine Oberfläche, insbesondere eine Oberfläche eines Festphasenträgers, und der Rest X eine immobilisierte Verbindung.X is either a surface, in particular a surface of a solid phase support, and one of the radicals Y or Z independently of one another is an immobilized compound, or at least one of the radicals Y or Z is a surface, in particular a surface of a solid phase support, and the rest X is an immobilized Connection.
Die Oberfläche (in (I) bezeichnet als X oder Y oder Z) besteht aus einem bevorzugt festen Träger F, der mit R1 funktionalisiert ist. Darunter versteht man, dass sich an der Oberfläche von F zumindest ein Satz, d. h. eine Sorte, reaktiver Gruppen R1 befindet, die mit F bevorzugterweise kovalent verknüpft sind. R1 umfaßt dabei bevorzugterweise die funktioneilen Gruppen der Hydroxylamine, bevorzugt N-substituierte Hydroxylamine, Aldehyde, Ketone, Acetale, Ketale, Thiocarbonylverbindungen, Thioketale und Thioacetale.The surface (denoted as X or Y or Z in (I)) consists of a preferably solid support F which is functionalized with R 1 . This means that on the surface of F there is at least one set, ie a type, of reactive groups R 1 , which are preferably covalently linked to F. R 1 preferably comprises the functional groups of Hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines, aldehydes, ketones, acetals, ketals, thiocarbonyl compounds, thioketals and thioacetals.
Die zu immobilisierende Verbindung, wie sie in der erfindungsgemäßen Linkerstruktur, die in (I) dargestellt ist, in X oder Y oder Z enthalten ist, kann sich zusammensetzen aus einer Gruppie- rang G, die mit einer reaktiven Gruppe R funktionalisiert ist, wobei R die Verbindungsklassen der Hydroxylamine, bevorzugt N-substituierte Hydroxylamine, Aldehyde, Ketone, Acetale, Ketale, Thiocarbonylverbindungen, Thioketale und Thioacetale umfaßt.The compound to be immobilized, as contained in X or Y or Z in the linker structure according to the invention, which is shown in (I), can be composed of a group rank G which is functionalized with a reactive group R, where R the compound classes of the hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines, aldehydes, ketones, acetals, ketals, thiocarbonyl compounds, thioketals and thioacetals.
Bei der Immobilisierung reagieren die reaktiven Gruppen der Oberfläche (R1) in einer bevorzugt chemoselektiven Reaktion mit der entsprechenden reaktiven Gruppe der zu immobilisierenden Verbindung (R2). Beispielsweise können entsprechende hydroxylaminfunktionalisierte zu im- mobilisierende Verbindungen (G-R ) mit den carbonyl-oder thiocarbonyl-funktionalisierten O- berflächen (F-R1) unter Nitronbildung reagieren. Ebenso können entsprechende Hydroxylamin- derivate, die auf einer Oberfläche präsentiert werden, als reaktive Gruppe mit den Carbonyl- /Thiocarbonylfünktionalitäten einer zu immobilisierenden Verbindung (R2) unter Nitronbildung reagieren.During the immobilization, the reactive groups of the surface (R 1 ) react in a preferably chemoselective reaction with the corresponding reactive group of the compound (R 2 ) to be immobilized. For example, corresponding hydroxylamine-functionalized compounds (GR) to be immobilized can react with the carbonyl- or thiocarbonyl-functionalized surfaces (FR 1 ) with the formation of nitrone. Likewise, corresponding hydroxylamine derivatives, which are presented on a surface, can react as a reactive group with the carbonyl / thiocarbonyl functionalities of a compound (R 2 ) to be immobilized with the formation of nitron.
Als Materialien für das Trägermaterial F oder für die Oberfläche können im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl funktionalisierter bzw. funktionalisierbarer Materialien verwendet werden. Diese Materialien sind beispielsweise Verbindungen wie Silikate, Keramik, Glas, Metalle, organische Trägermaterialien, Cellulose, Nitrocellulose, PTFE, Polypropylen, Polystyrol, Copolymere, Gold, Platin, Silber, Kupfer, Silicium, Titandioxid, Siliciumoxid, magnetisierbare und magnetische Materialien. Diese und andere Materialien können entweder alleine oder in Kombination miteinander oder mit anderen Materialien verwendet werden.A large number of functionalized or functionalizable materials can be used as materials for the carrier material F or for the surface in the context of the present invention. These materials are, for example, compounds such as silicates, ceramics, glass, metals, organic carrier materials, cellulose, nitrocellulose, PTFE, polypropylene, polystyrene, copolymers, gold, platinum, silver, copper, silicon, titanium dioxide, silicon oxide, magnetizable and magnetic materials. These and other materials can be used either alone or in combination with each other or with other materials.
Die immobilisierte Verbindung allgemein und speziell die immobilisierte Verbindung G kann aus einer Vielzahl von Verbindungen und Verbindungsklassen ausgewählt sein. So kann G sein: Nukleinsäuren, Gene, chromosomale Nukleinsäuren, cDNA, RNA, Oligonukleotide, Polynukleotide, Primer, PNA, Peptide, Polypeptide, Proteindomänen, Proteine, Zucker, Polyzucker, Lipide, Polylipide, Coenzyme, Naturstoffe, und niedermolekulare Verbindungen. Weiterhin kann G ausgewählt sein aus der Gruppe von Verbindungen, die durch Derivatisierung von den vorstehend genannten Verbindungen und Verbindungsklassen gewonnen oder abgeleitet werden können. Weiterhin kann die immobilisierte Verbindung bzw. G ausgewählt sein aus der nen. Weiterhin kann die immobilisierte Verbindung bzw. G ausgewählt sein aus der Gruppe von Verbindungen, Kombinationen einzelner oder mehrerer der in den vorstehenden Gruppen genannten Verbindungen oder Verbindungsklassen. Derartige Verbindungen werden hierin auch als Hybridverbindungen bezeichnet. Beispiele hierfür sind Glycopeptide oder Glycolipide, PNAs und dergleichen.The immobilized compound in general and specifically the immobilized compound G can be selected from a large number of compounds and classes of compounds. So G can be: nucleic acids, genes, chromosomal nucleic acids, cDNA, RNA, oligonucleotides, polynucleotides, primers, PNA, peptides, polypeptides, protein domains, proteins, sugars, poly sugars, lipids, polylipids, coenzymes, natural products, and low molecular weight compounds. Furthermore, G can be selected from the group of compounds which can be obtained or derived from the above-mentioned compounds and classes of compounds by derivatization. Furthermore, the immobilized compound or G can be selected from the NEN. Furthermore, the immobilized compound or G can be selected from the group of compounds, combinations of one or more of the compounds or classes of compounds mentioned in the above groups. Such compounds are also referred to herein as hybrid compounds. Examples include glycopeptides or glycolipids, PNAs and the like.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die immobilisierte Verbindung, die hierin auch mit G bezeichnet wird, eine Struktur G!-G2 aufweist, wobei G2 einAnother embodiment of the present invention provides that the immobilized compound, which is also referred to herein as G, has a structure G ! -G 2 , where G 2 is a
1 91 9
Verbindungselement ist, das G und R verbindet und nach erfolgter Immobilisierung selektiv spaltbar ist, bevorzugt an der Verknüpfungsstelle zu G1. Derartige Verbindungselemente ermöglichen nach erfolgter Immobilisierung zum Zwecke der präparativen Reinigung (oder für analytische Zwecke) die bevorzugt rückstandsfreie Abspaltung der immobilisierten Verbindung vom Festphasenträger. Als Verbindungselemente sind bevorzugt modifizierte Standardschutzgruppen, die an geeigneter Position durch R2 modifiziert sind, insbesondere Schutzgruppen für Amine, Alkohole, Diole, Carbonsäuren, Carbonylgruppen und Thiole (T. W. Greene, P. G. M Wuts: Pro- tective Groups in Organic Synthesis, 2. Auflage, John Wileys & Sons New York, 1991), geeignet. Je nach Art der modifizierten Schutzgruppe, die gewählt wird, läßt sich die Labilität der Bindung gegenüber spezifischen Reaktionsbedingungen einstellen. Fig. 2 zeigt exemplarisch entsprechende modifizierte Schutzgruppen, die gegenüber Säuren, bzw. Licht oder Basen labil sind. Die abgebildeten Beispiele sollen lediglich das Prinzip verdeutlichen, stellen aber keineswegs eine Beschränkung des Schutz- und Offenbarungsgehaltes dar.Is connecting element that connects G and R and is selectively cleavable after immobilization, preferably at the point of connection to G 1 . After immobilization for the purpose of preparative cleaning (or for analytical purposes), such connecting elements allow the preferably residue-free removal of the immobilized compound from the solid phase support. Preferred connecting elements are modified standard protective groups which are modified by R 2 at a suitable position, in particular protective groups for amines, alcohols, diols, carboxylic acids, carbonyl groups and thiols (TW Greene, PG M Wuts: Protective Groups in Organic Synthesis, 2nd edition , John Wileys & Sons New York, 1991). Depending on the type of modified protective group that is selected, the lability of the bond to specific reaction conditions can be adjusted. 2 shows, by way of example, corresponding modified protective groups which are unstable towards acids or light or bases. The examples shown are only intended to clarify the principle, but in no way represent a limitation of the protection and disclosure content.
Hinsichtlich der Ausgestaltung von G1 gilt das zur Ausgestaltung der immobilisierten Verbindung allgemein und speziell der immobilisierten Verbindung G hierin Gesagte.With regard to the configuration of G 1 , what has been said here regarding the configuration of the immobilized connection in general and specifically the immobilized connection G applies.
Der Begriff der planaren Oberfläche bezeichnet solche Oberflächen, die im wesentlichen zwei- dimensional ausgerichtet sind. Insbesondere ist gemäß der vorliegenden Erfindung nicht vorgesehen, dass die Oberfläche eine sphärische Oberfläche darstellt oder einen wesentlichen Teil einer solche. Bei der Ausgestaltung der planaren Oberfläche ist dabei bevorzugt, dass die distink- ten Orte, an denen jeweils eine Verbindung immobilisiert ist, nicht oder zumindest nicht wesentlich durch eine dreidimensionale Struktur von einem anderen distinkten Ort auf der Oberfläche getrennt ist. Der Begriff der nicht-porösen Oberfläche soll hierin insbesondere jene Oberflächen bezeichnen, bei denen Kapillarkräfte an der Oberfläche nicht bzw. im wesentlichen nicht auftreten.The term planar surface denotes surfaces that are essentially two-dimensionally aligned. In particular, it is not provided according to the present invention that the surface is a spherical surface or an essential part of such. In the configuration of the planar surface, it is preferred that the distinct locations at which a connection is immobilized are not, or at least not significantly, separated from another distinct location on the surface by a three-dimensional structure. The term “non-porous surface” is intended to refer to those surfaces in which capillary forces do not or essentially do not occur on the surface.
Unter „gerichteter Immobilisierung" soll hierin insbesondere verstanden werden, dass eine jede immobilisierte bzw. zu immobilisierende Verbindung über eine definierte reaktive Gruppe oder Ansammlung reaktiver Gruppen an die Oberfläche gebunden wird bzw. ist. Ist z. B. die für die Immobilisierung wichtige reaktive Gruppe selektiv am N-Terminus eines Peptids angebracht, so ist bei einer gerichteten Immobilisierung vermittels dieser N-terminalen reaktiven Gruppe gewährleistet, dass alle Seitenkettenfunktionalitäten für nachgeschaltete, z. B. biologische Tests an der immobilisierten Verbindung zur Verfügung stehen und nicht durch die Immobilisierung modifiziert wurden.“Directed immobilization” is to be understood here in particular to mean that each immobilized or immobilized compound is or is bound to the surface via a defined reactive group or accumulation of reactive groups. It is, for example, the reactive group important for the immobilization Selectively attached to the N-terminus of a peptide, directed immobilization using this N-terminal reactive group ensures that all side chain functionalities are available for subsequent, e.g. biological tests on the immobilized compound and have not been modified by the immobilization ,
Unter dem Begriff „Anordnung" wird hierin insbesondere verstanden, dass eine jede spezifische immobilisierte Verbindung an einem bestimmten Ort auf einer Oberfläche immobilisiert ist. Bevorzugter Weise kann dabei jeder dieser Orte auf der Oberfläche identifiziert bzw. angesprochen werden. Bei den Orten handelt es sich somit um distinkte Orte, an denen jeweils im wesentlichen eine Spezies der immobilisierten Verbindung immobilisiert ist. Mit anderen Worten, es existiert eine Karte, aus der die Lage einer jeden der immobilisierten Verbindungen auf der Oberfläche abgeleitet werden kann. In der Regel ist von jeder einzelnen immobilisierten Verbindung an einem bestimmten Ort nicht nur ein Molekül, sondern eine Vielzahl identischer Moleküle immobilisiert (abhängig von der Funktionalisierungsdichte auf der Oberfläche sind das typischerweise zwischen 1 frnol und 1 μmol/cm2).The term “arrangement” is understood here in particular to mean that each specific immobilized compound is immobilized at a specific location on a surface. Preferably, each of these locations can be identified or addressed on the surface. The locations are thus about distinct locations where essentially each species of the immobilized compound is immobilized. In other words, there is a map from which the location of each of the immobilized compounds on the surface can be deduced. As a rule, each is immobilized Connection is immobilized at a certain location not just one molecule, but a large number of identical molecules (depending on the density of functionalization on the surface, this is typically between 1 frnol and 1 μmol / cm 2 ).
Als weitere Maßnahme bei der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnungen kann vorgesehen sein, dass diejenigen Stellen oder Bereiche der Oberfläche, die nicht mit einer immobilisierten Verbindung versehen sind, blockiert sind. Durch die Blockierung wird gewährleistet, dass während oder nach der chemoselektiven Reaktion der zu immobilisierenden Verbindung mit den ggf. funktionalisierten Oberflächen noch nicht umgesetzte, aber noch reaktive Gruppierungen oder Gruppen auf der Oberfläche inaktiviert werden.As a further measure in the configuration of the arrangements according to the invention, it can be provided that those places or areas of the surface that are not provided with an immobilized connection are blocked. The blocking ensures that during or after the chemoselective reaction of the compound to be immobilized with the possibly functionalized surfaces, unreacted but still reactive groups or groups on the surface are inactivated.
Diese Blockierungsreaktion ist insbesondere für nachgeschaltete biologische Tests notwendig, da sonst eine beispielsweise zugesetzte enzymatische Aktivität oder andere Bestandteile einer eingesetzten biologischen Probe unspezifisch mit diesen, noch nicht blockierten, reaktiven Gruppen auf der Oberfläche reagieren und damit eventuell für ein großes Hintergrundsignal sorgen können. Solche unspezifischen Reaktionen mit Oberflächen sind eine häufige Ursache für ungünstige Signal-Rausch- Verhältnisse bei biochemischen Analysen. Für dieses Blockieren eignen sich solche Verbindungen, die sterisch nicht anspruchsvoll sind, sehr gut mit den zu blockierenden Gruppen reagieren und möglichst günstige Oberflächeneigenschaften generieren. Die Auswahl dieser Verbindungen wird in Abhängigkeit von der Art der Probe bzw. des Wechselwirkungspartners, der mit einer der Aminosäuresequenz in Wechselwirkung tritt, abhängen. Die Verbindung wird hydrophil ausgestaltet, wenn bekannt ist, dass die enzymatische Aktivität bevorzugt an hydrophoben Oberflächen unspezifisch bindet und hydrophob, wenn bekannt ist, dass die enzymatische Aktivität bevorzugt an hydrophilen Oberflächen unspezifisch bindet. So ist es dem Fachmann bekannt, dass ein Biomolekül, wie zum Beispiel ein Protein, eine dreidimensionale, genau definierte Struktur für die korrekte biologische Funktion benötigt. Diese Tertiärstruktur ist deutlich von der Umgebung abhängig. So besitzt ein Protein in Wasser, als hydrophilem Lösungsmittel, die Tendenz, alle oder besser gesagt möglichst viele hydrophobe Gruppierungen im Inneren zu verbergen. Gelangt ein solches Protein in eine mehr hydrophobe Umgebung (hydrophobe Oberfläche), kann es deshalb zum Um- bzw. Auffalten des Proteins und damit zur Inakti- vierung kommen. Auf der anderen Seite sind Proteine bekannt, die in ihrer natürlichen Vorkommensweise innerhalb von (hydrophoben) Biomembranen vorliegen. Solche Proteine würden sich beim Inkontaktkommen mit einer hydrophilen Oberfläche umfalten und dabei denaturieren bzw. inaktiviert werden. In einem solchen Fall ist eine hydrophobe Oberfläche wünschenswert.This blocking reaction is particularly necessary for downstream biological tests, since otherwise an added enzymatic activity or other components of a biological sample used, for example, are unspecific with these, not yet blocked, reactive groups can react on the surface and possibly provide a large background signal. Such non-specific reactions with surfaces are a common cause of unfavorable signal-to-noise ratios in biochemical analyzes. Compounds which are not sterically demanding, react very well with the groups to be blocked and generate surface properties which are as favorable as possible are suitable for this blocking. The selection of these compounds will depend on the type of sample or interaction partner that interacts with one of the amino acid sequences. The compound is made hydrophilic if it is known that the enzymatic activity preferably binds non-specifically to hydrophobic surfaces and hydrophobic if it is known that the enzymatic activity preferably binds non-specifically to hydrophilic surfaces. It is known to the person skilled in the art that a biomolecule, such as a protein, requires a three-dimensional, precisely defined structure for the correct biological function. This tertiary structure is clearly dependent on the environment. A protein in water, as a hydrophilic solvent, has a tendency to hide all, or rather, as many, hydrophobic groups as possible inside. If such a protein gets into a more hydrophobic environment (hydrophobic surface), the protein can therefore be refolded or unfolded and thus inactivated. On the other hand, proteins are known that are naturally present within (hydrophobic) biomembranes. Such proteins would fold over when they came into contact with a hydrophilic surface and thereby denatured or inactivated. In such a case, a hydrophobic surface is desirable.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung und deren verschiedenen Verwendungen und Anwendungen ist vorgesehen, dass die verschiedenen immobilisierten Verbindungen Aminosäuresequenzen, d. h. Peptide, Oligopeptide, Polypeptide oder Proteine sind, insbesondere Substrate oder mögliche Substrate von enzymatischen Aktivitäten sind, die als Wechselwirkungspartner in Proben enthalten sind, denen gegenüber die erfindungsgemäße Anordnung exponiert wird. Unter enzymatischen Aktivitäten sind hierin allgemein solche enzymatischen Aktivitäten verstanden, die sich dadurch auszeichnen, dass sie eine Atomgruppe, ein Molekül oder eine Molekülgruppe auf ein Molekül übertragen. Dabei sind unter enzymatischen Aktivitäten hierin insbesondere Kinasen, Sulfotransferasen, Glycosyltransferasen, Acetyltransfe- rasen, Farnesyltransferasen, Palmityltransferasen, Phosphatasen, Sulfatasen, Esterasen, Lipasen, Acetylasen und Proteasen zu verstehen. Die enzymatische Aktivität wird entsprechend gegebenenfalls eine oder mehrere der Aminosäuresequenzen der Anordnung, also eine oder mehrere der Aminosäuresequenzen auf dem Chip, hinsichtlich des Molekulargewichtes verändern. Eine derartige Veränderung des Molekulargewichts kann in einer Verringerung oder Erhöhung desselben bestehen und weitere Änderungen der physikochemischen Eigenschaften der Aminosäuresequenzen oder der distinkten Orte, an denen sich jeweils eine Species von Aminosäuresequenz befindet, nach sich ziehen.In a preferred embodiment of the arrangement according to the invention and its various uses and applications, it is provided that the various immobilized compounds are amino acid sequences, ie peptides, oligopeptides, polypeptides or proteins, in particular are substrates or possible substrates of enzymatic activities which are contained in samples as interaction partners , to which the arrangement according to the invention is exposed. Here, enzymatic activities are generally understood to mean those enzymatic activities which are distinguished by the fact that they transfer an atomic group, a molecule or a group of molecules to a molecule. Here, enzymatic activities are to be understood in particular as kinases, sulfotransferases, glycosyltransferases, acetyltransferases, farnesyltransferases, palmityltransferases, phosphatases, sulfatases, esterases, lipases, acetylases and proteases. The enzymatic activity is accordingly, if appropriate, one or more of the amino acid sequences of the arrangement, that is to say one or more of the Amino acid sequences on the chip, change in terms of molecular weight. Such a change in molecular weight may be a decrease or increase in it, and may result in further changes in the physicochemical properties of the amino acid sequences or the distinct locations where a species of amino acid sequence is located.
Der Nachweis darüber, dass an einer oder mehreren der verschiedenen Aminosäuresequenzspe- cies ein Bindungsereignis und, sofern der Wechselwirkungspartner der Aminosäuresequenz eine enzymatische Aktivität ist oder diese trägt, eine enzymatische Umsetzung an der jeweiligen A- minosäuresequenz erfolgt ist, kann dabei unter Verwendung von verschiedenen Techniken erfolgen, die dem Fachmann bekannt sind. So ist es möglich, eine Spaltungsreaktion, z. B. vermittelt durch eine Protease, durch Änderung der Fluoreszenz eines geeigneten, an die Oberfläche gebundenen Substratmoleküles zu verfolgen. Prinzipiell können alle Reaktionen, bei denen das an die Oberfläche gebundene Molekül durch Übertragung von weiteren Molekülen (Co-Substraten) im Molekulargewicht verändert wird, durch Einbringen einer radioaktiven Markierung in das Co-Substrat verfolgt werden. Dazu muß nach der erfolgten Reaktion die in das an die Oberfläche gebundene, modifizierte Molekül eingebaute Radioaktivität quantifiziert werden. Mit Hilfe solcher radioaktiven Markierungen können alle Transferasen, wie beispielsweise Kinasen, Ace- tyltransferasen, Farnesyltransferasen und Glycosyltransferasen, bezüglich der enzymatischen Aktivität charakterisiert werden. Alternativ können aus der jeweiligen enzymatische Umsetzung an der jeweiligen Aminosäuresequenz hervorgegangene, vorher nicht vorhandene reaktive Gruppen mittels nachgeschalteter spezifischer Reaktionen nachgewiesen werden. Zum Beispiel läßt sich eine nach enzymatischer Umsetzung erhaltene Mercaptofunktion mittels einer nachgeschalteten Reaktion mit Ellman-Reagenz nachweisen. Die durch die enzymatische Aktivität eingebrachten speziellen Gruppen, die sonst nicht in den Aminosäuresequenzen vorhanden sind, können auch durch spezifisch bindende, z. B. fluoreszenzmarkierte Reagenzien detektiert werden. Aus einer Kinasereaktion entstandende Phosphatmonoester können z. B. selektiv durch einen fluoreszenzmarkierten, synthetischen Chelator sichtbar gemacht werden (R. Gast, J. Glökler, M. Höxter, M. Kieß, R. Frank, W. Tegge; 1999, Methods for Determining Protein Kinase Substrates by the Phosporylation of Peptide Libraries on Beads, Phosphate-Specific Staining, Automated Sorting, and Sequencing, Analytical Biochemistry, 276, 227-241) Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Anordnung eine gewisse Anzahl von verschiedenen Aminosäurespecies umfasst. Dabei kann vorgesehen sein, dass die gleiche Ami- nosäurespecies an mehreren distinkten Orten auf der Oberfläche bzw. dem Trägermaterial vorhanden ist. Damit kann zum einen ein interner Standard realisiert werden, zum anderen aber auch mögliche Randeffekte dargestellt und erfasst werden.Evidence that one or more of the different amino acid sequence species has a binding event and, if the interaction partner of the amino acid sequence is or carries an enzymatic activity, an enzymatic reaction to the respective amino acid sequence can be made using various techniques take place that are known to the expert. So it is possible to carry out a cleavage reaction, e.g. B. mediated by a protease by changing the fluorescence of a suitable substrate molecule bound to the surface. In principle, all reactions in which the molecule bound to the surface is changed in the molecular weight by transferring further molecules (co-substrates) can be followed by introducing a radioactive label into the co-substrate. For this, after the reaction has taken place, the radioactivity built into the modified molecule bound to the surface must be quantified. With the aid of such radioactive labels, all transferases, such as, for example, kinases, acetyltransferases, farnesyltransferases and glycosyltransferases, can be characterized with regard to the enzymatic activity. Alternatively, previously non-existent reactive groups resulting from the respective enzymatic conversion on the respective amino acid sequence can be detected by means of subsequent specific reactions. For example, a mercapto function obtained after enzymatic conversion can be detected by means of a subsequent reaction with Ellman's reagent. The special groups introduced by the enzymatic activity, which are not otherwise present in the amino acid sequences, can also be produced by specifically binding, e.g. B. fluorescent-labeled reagents can be detected. Phosphate monoesters resulting from a kinase reaction can e.g. B. selectively made visible by a fluorescence-labeled, synthetic chelator (R. Gast, J. Glökler, M. Höxter, M. Kieß, R. Frank, W. Tegge; 1999, Methods for Determining Protein Kinase Substrates by the Phosporylation of Peptide Libraries on Beads, Phosphate-Specific Staining, Automated Sorting, and Sequencing, Analytical Biochemistry, 276, 227-241) It is within the scope of the present invention that the arrangement comprises a certain number of different amino acid species. It can be provided that the same amino acid species is present at several distinct locations on the surface or the carrier material. On the one hand, this enables an internal standard to be implemented, and on the other hand, possible marginal effects can also be displayed and recorded.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Reinigung einer Verbindung, insbesondere einer polymeren Verbindung.Another aspect of the present invention is concerned with a method for purifying a compound, in particular a polymeric compound.
Beginnend mit der Entwicklung von Peptidsyntheseautomaten gibt es große Fortschritte bei der Herstellung von Peptiden und Peptidderivaten. Es ist absehbar, dass die bekannten Methoden der Peptidsynthese enorm profitieren würden von einer Verbesserung der Rohproduktqualität. Es ist für den Fachmann verständlich, dass infolge der nicht immer vollständigen Ausbeuten der einzelnen Syntheseschritte gewisse Heterogenitäten in den verschiedenen Aminosäuresequenzen im vorstehend beschriebenen Sinne entstehen können. Insbesondere bei Synthesen, die viele Reaktionsschritte erfordern, wie dies bei der Poly-/Oligomer-Synthese, z.B. bei der Synthese von Peptiden (Aminosäuresequenzen) der Fall ist (pro Aminosäurebaustein eine Kupplungsreaktion und eine Schutzgruppen- Abspaltung und am Ende der Synthese im allgemeinen eine Reaktion für die simultane Abspaltung aller Schutzgruppen der Seitenkettenfunktionen) kann das ein Problem darstellen.Beginning with the development of automated peptide synthesizers, there have been great advances in the production of peptides and peptide derivatives. It is foreseeable that the known methods of peptide synthesis would benefit enormously from an improvement in the quality of the raw product. It is understandable for the person skilled in the art that, due to the not always complete yields of the individual synthesis steps, certain heterogeneities can arise in the different amino acid sequences in the sense described above. Especially in syntheses that require many reaction steps, such as in poly / oligomer synthesis, e.g. when peptides (amino acid sequences) are synthesized (one coupling reaction and one deprotection per amino acid unit and generally one reaction at the end of the synthesis for the simultaneous deprotection of all protective groups of the side chain functions), this can be a problem.
Damit werden für alle Anwendungen, bei denen Peptide in einer definierten Reinheit benötigt werden, ein bzw. mehrere Reinigungsschritte notwendig, die meist, verglichen mit der eigentlichen automatisierten Synthese, sehr zeitaufwendig und arbeitsintensiv sind. Solche Verfahren sind Gelfiltrationen und HPLC und/oder Kombinationen davon (R. B. Merrifield, J. Am. Chem. Soc, 85, 2149 (1963)). Für einige spezielle Peptide bzw. Polypeptide kann Affmitätschromatographie eine sehr effektive Methode darstellen. Allerdings ist bei Affinitätsreinigungen zu beachten, dass meist auch Peptide, denen nur eine oder wenige Aminosäuren fehlen, ebenfalls mit diesen, in der Affinitätschromatographie benutzten, Materialien reagieren und deshalb zu Verunreinigungen in der resultierenden Mischung führen. Um diese Problem zu lösen, wurde vorgeschlagen, eine Blockierungsreaktion (wie Acetylierung mit Essigsäureanhydrid) nach jedem Kondensations- (Kupplungs-) schritt einzuführen, um so die weitere Verlängerung unvollständiger Peptidsequenzen, und damit die Bildung von Fehlsequenzen, zu verhindern. Im Verlauf einer solchen Synthese entstehen nach der Kupplung der letzten Aminosäure die gewünschte Zielpep- tidsequenz und eine Vielzahl von sogennanten Abbruchsequenzen, denen mindestens eine Aminosäure fehlt und die durch die entsprechenden Blockierungsreaktionen am N-Terminus modifizierte sind. Da nur die gewünschte Zielpeptidsequenz am Ende einen freien N-Terminus enthält, kann dieser für eine Peptidremigung benutzt werden. Einige Verfahren zur, auf diesem Prinzip basierenden, Peptidremigung sind Stand der Technik. (Zum Beispiel: R. Camble, R. Garner and G. T. Young, Nature, 217, 247 (1968); K. Suzuki, Y. Sasaki and N. Endo, Chem. Pharm. Bull., 24, 1 (1976); D. S. Kemp and D. G. Roberts, Tetrahedron Lett., 4269 (1975); T. Weiland, C. Birr and H. Wissenbach, Angew. Chem., Int. Ed., Engl, 8, 764 (1969), H. Wissman and R. Geiger, Angew. Chem., Int. Ed., Engl, 9, 908 (1970); R. B. Merrifield and A. E. Bach, J Org. Chem. 43, 4808 (1975); T. J. Lobl, R. M. Deibel and A. W. Yen, Anal Biochem., 170, 502 (1988); H. Ball, C. Grecian, S. B. H. Kent and P. Mascagni, in "Peptides", J. E. Rivier and G. R. Marshall, Eds., ESCOM, Leiden 1990 pp 435; Funakoshi, S., et al., "Chemoselective One-Step Purification Method for Peptides Synthesized by the Solid-Phase Technique," Proc. Nat. Acad. Sei. U.S.A., 88, 6981 (1991). Jedoch stellt keines dieser Verfahren eine einfach und effektive Reinigungsprozedur dar und meist werden komplizierte Trennprozesse benutzt. Weiter ist auch eine Methode Stand des Wissens, bei der nur die gewünschte, am N-Terminus mit einem Cysteinyl-Methionin- Dipeptid modifizierte Zielpeptidsequenz über die freie Cystein-SH Funktion an eine spezielle Quecksilbersäule gebunden wird. Nach der Abtrennung der Abbruchsequenzen durch einfaches Waschen wird die Methionin-Zielpeptidsequenz-Bindung durch Bromcyanbehandung gespalten (D. E. Krieger, B. W. Erikson and R. B. Merrifield, Proc. Nat. Acad. Sei. U.S.A., 73, 3160 (1976)). Allerdings ist diese Methode nicht für Zielpeptidsequenzen, die Cysteine bzw Methio- nine enthalten, geeignet.This means that one or more purification steps are necessary for all applications in which peptides are required in a defined purity, which are usually very time-consuming and labor-intensive compared to the actual automated synthesis. Such methods are gel filtration and HPLC and / or combinations thereof (RB Merrifield, J. Am. Chem. Soc, 85, 2149 (1963)). Affinity chromatography can be a very effective method for some special peptides or polypeptides. However, in the case of affinity purifications, it should be noted that peptides which lack only one or a few amino acids usually also react with these materials used in affinity chromatography and therefore lead to impurities in the resulting mixture. To solve this problem, it has been proposed to introduce a blocking reaction (such as acetylation with acetic anhydride) after each condensation (coupling) step, so as to prevent the further extension of incomplete peptide sequences and thus the formation of incorrect sequences. In the course of a In such a synthesis, the desired target peptide sequence and a large number of so-called termination sequences are formed after the coupling of the last amino acid, which lack at least one amino acid and which are modified by the corresponding blocking reactions at the N-terminus. Since only the desired target peptide sequence contains a free N-terminus at the end, this can be used for a peptide remediation. Some methods for peptide purification based on this principle are state of the art. (For example: R. Camble, R. Garner and GT Young, Nature, 217, 247 (1968); K. Suzuki, Y. Sasaki and N. Endo, Chem. Pharm. Bull., 24, 1 (1976); DS Kemp and DG Roberts, Tetrahedron Lett., 4269 (1975); T. Weiland, C. Birr and H. Wissenbach, Angew. Chem., Int. Ed., Engl, 8, 764 (1969), H. Wissman and R. Geiger, Angew. Chem., Int. Ed., Engl, 9, 908 (1970); RB Merrifield and AE Bach, J Org. Chem. 43, 4808 (1975); TJ Lobl, RM Deibel and AW Yen, Anal Biochem., 170, 502 (1988); H. Ball, C. Grecian, SBH Kent and P. Mascagni, in "Peptides", JE Rivier and GR Marshall, Eds., ESCOM, Leiden 1990 pp 435; Funakoshi, S ., et al., "Chemoselective One-Step Purification Method for Peptides Synthesized by the Solid-Phase Technique," Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 88, 6981 (1991). However, none of these methods is simple and effective This is a purification procedure and mostly complicated separation processes are used, and there is also a state-of-the-art method in which only the desired one is included at the N-terminus a cysteinyl-methionine dipeptide modified target peptide sequence is bound to a special mercury column via the free cysteine-SH function. After separation of the termination sequences by simple washing, the methionine-target peptide sequence binding is cleaved by bromocyan treatment (DE Krieger, BW Erikson and RB Merrifield, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 73, 3160 (1976)). However, this method is not suitable for target peptide sequences that contain cysteines or methionine.
Die erfindungsgemäßen Verfahren erlauben die Immobilisierung und simultane oder nachgeschaltete Reinigung von Biomolekülen, wie zum Beispiel Peptiden, und damit die Herstellung von Peptid-Arrays. Dieses Verfahren ist durch die Verwendung von einfachen Pipettierrobotern leicht automatisierbar. Dabei werden insbesondere die oben beschriebenen Probleme der schnellen Abtrennung von Abbruchsequenzen von der gewünschten Zielpeptidsequenz gelöst durch die folgenden Schritte oder Maßnahmen:The methods according to the invention allow the immobilization and simultaneous or subsequent purification of biomolecules, such as peptides, and thus the production of peptide arrays. This process can be easily automated by using simple pipetting robots. In particular, the problems described above of the rapid separation of termination sequences from the desired target peptide sequence are solved by the following steps or measures:
Die Bereitstellung eines Gemisches von Verbindungen, in dem die zu reinigende Verbindung (Zielverbindung Z) mit einer reaktiven Gruppe ausgestattet ist, die sie zur Nitronbildung befä- higt, und die abzutrennenden Nebenprodukte diese nicht enthalten. Solche Gemische sind bei der Polymersynthese an fester Phase nach dem Blockierungsverfahren leicht zugänglich (siehe Figur 3). Diese Verfahren wurde oben am Beispiel der Peptidsynthese erläutert und gilt in anloger Art auch für andere Polymersynthesen (wie z.B. DNA- oder RNA-Synthese). An den nicht blockierten freien Terminus des Polymers wird entweder direkt ein Baustein angebracht; der die für die Immobilisierung wichtige reaktive Gruppe trägt, oder ein Baustein, der die Anbringung der reaktiven Gruppen in einer bevorzugt einstufigen Reaktion ermöglicht.The provision of a mixture of compounds in which the compound to be purified (target compound Z) is equipped with a reactive group which enables it to form nitrone. higt, and the by-products to be separated do not contain them. Such mixtures are easily accessible in solid phase polymer synthesis by the blocking method (see FIG. 3). This process was explained above using the example of peptide synthesis and analogously also applies to other polymer syntheses (such as DNA or RNA synthesis). A building block is either attached directly to the unblocked free terminus of the polymer; which carries the reactive group important for the immobilization, or a building block which enables the attachment of the reactive groups in a preferably one-step reaction.
In Beispiel 6 wurde die zweite Variante zur Einführung des N-substitutierten Hydroxylamins verwirklicht: Nach der Bromacetamid-Modifizierung des freien N-Terminus des Peptids wurde eine nukleophile Substitution unter Bildung des N-Hydroxyglycinderivats durchgeführt. Eine gleichwertige Alternative wäre der Einsatz eines die reaktive Gruppe tragenden Bausteins, z. B. eines Boc-geschütztes N-Hydroxyglycin zur Modifizierung des freien N-Terminus des Zielpep- tids. Die typischerweise sich anschließenden Reaktionen wie Abspaltung eventuell vorhandener Schutzgruppen und Abspaltung des Gemisches von der zur Synthese eingesetzten festen Phase werden von Zielverbindung und Nebenprodukt in gleicher Weise eingegangen.In example 6, the second variant for the introduction of the N-substituted hydroxylamine was realized: After the bromoacetamide modification of the free N-terminus of the peptide, a nucleophilic substitution was carried out with the formation of the N-hydroxyglycine derivative. An equivalent alternative would be the use of a building block carrying the reactive group, e.g. B. a Boc-protected N-hydroxyglycine to modify the free N-terminus of the target peptide. The typically subsequent reactions such as the elimination of any protective groups which may be present and the elimination of the mixture from the solid phase used for the synthesis are dealt with in the same way by the target compound and by-product.
Die durch die reaktive Gruppe selektiv markierte oder ansprechbare Zielverbindung wird dann erfindungsgemäß aus dem Reaktionsgemisch heraus selektiv an einer Oberfläche unter Nitronbildung immobilisiert. Die an der Oberfläche nicht kovalent gebundenen Nebenprodukte lassen sich durch Wegwaschen entfernen. Damit liegt die Zielverbindung Z auf der Oberfläche in gereinigter bzw. aufgereinigter Form vor. Dieses Verfahren ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Werden auf mehren Punkten einer planaren Oberfläche z. B. verschiedene Peptide immobilisiert, so läßt sich nach diesem Verfahren nicht nur die Array-Herstellung durchführen, sondern gleichzeitig auch eine Hochdurchsatzreinigung des Arrays.The target compound which is selectively marked or addressable by the reactive group is then selectively immobilized on the surface from the reaction mixture to form nitrone. The by-products that are not covalently bound to the surface can be removed by washing away. The target compound Z is thus present on the surface in a cleaned or purified form. This process is shown schematically in FIG. 4. Are on several points of a planar surface such. B. immobilized various peptides, this method can be used not only to carry out the array production, but also to perform a high-throughput cleaning of the array.
Bisher ließ sich das Potential der sogenannten Spotsynthese von Peptiden (R.Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217-9232; A.Kramer und J. Schneider-Mergener, Methods in Molecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Library Protocols, S. 25-39, edited by: S. Cabilly; Humana Press Inc., Totowa, NJ) für die Arrayherstelfung nicht vollständig ausnutzen, da eine Reinigung dieser großen Anzahl verschiedener Peptide in so kleinem Maßstab unverhältnismäßig aufwendig erschien. Da bei der Spotsynthese die Blockierungsreaktion in hochpa- raller Art und Weise effizient durchführbar ist, ebenso wie z. B. die Abspaltung der Fmoc- Gruppe, bietet sich durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Weg Spotsynthese und Peptidar- ray-Herstellung bei gleichzeitiger Aufreinigung der Peptide zu kombinieren.So far, the potential of so-called spot synthesis of peptides (R.Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217-9232; A.Kramer and J. Schneider-Mergener, Methods in Molecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Library Protocols, pp. 25-39, edited by: S. Cabilly; Humana Press Inc., Totowa, NJ) are not fully exploited for array production because they are cleaned large number of different peptides on such a small scale appeared disproportionately expensive. Since the blocking reaction in spot synthesis raller way can be carried out efficiently, as well as. B. cleavage of the Fmoc group, the method according to the invention offers a way to combine spot synthesis and peptide array production with simultaneous purification of the peptides.
Für ein Verfahren zur präparativen Reinigung von polymeren Verbindungen werden zur Immobilisierung unter Nitronbildung bevorzugt sphärische Oberflächen verwendet, die hoch beladen sind (> 1 mmol/g) und typischerweise als Fängerharze (engl. scavenger resins) zur Anwendung kommen. In dieser Ausführungsform des Verfahrens wird pro Oberfläche bevorzugt nur eine Species einer polymeren Zielverbindung immobilisiert, diese dafür aber in einer entsprechend größeren präparativen Menge (1 nmol bis 0,1 mol, bevorzugt 100 nmol bis 10 mmol, besonders bevorzugt 1 μmol bis 1 mmol). Die notwendige Abspaltung der gereinigten polymeren Verbindung nach der Immobilisierung wird durch den Einbau eines der oben beschriebenen Verbin- • dungselemente G (siehe auch Fig. 2) vorbereitet, das die Abspaltung der immobilisierten Verbindung zwischen der Nitrongruppe und G1, bevorzugt an der Verknüpfungsstelle zu G1, ermöglicht. Der gesamte Prozeß ist in Fig. 5 schematisch dargestellt, die Entfernung der zur Abspaltung verwendeten Reagenzien erfolgt falls erforderlich nach dem Fachmann bekannten Standardmethoden, wie z.B. im Falle von leichtflüchtigen Reagenzien durch Einengen oder Gefriertrocknen, oder in anderen Fällen durch Festphasenextraktion oder Ausfällen des Zielprodukts. InFor a process for the preparative purification of polymeric compounds, spherical surfaces which are highly loaded (> 1 mmol / g) and are typically used as scavenger resins are preferably used for immobilization with the formation of nitrone. In this embodiment of the method, preferably only one species of a polymeric target compound is immobilized per surface, but this in a correspondingly larger preparative amount (1 nmol to 0.1 mol, preferably 100 nmol to 10 mmol, particularly preferably 1 μmol to 1 mmol) , The necessary cleavage of the purified polymeric compound after immobilization is prepared by installing one of the connecting elements G described above (see also FIG. 2), which cleaves the immobilized compound between the nitron group and G 1 , preferably at the point of attachment G 1 , enables. The entire process is shown schematically in FIG. 5, the removal of the reagents used for the cleavage is carried out, if necessary, according to standard methods known to the person skilled in the art, such as in the case of volatile reagents by concentration or freeze-drying, or in other cases by solid phase extraction or precipitation of the target product. In
9 99 9
Fig. 6 ist am Beispiel einer basenlabilen Gruppe G (Fig. 6A) und einer säurelabilen Gruppe G (Fig. 6B) illustriert, welche Struktur die gereinigten immobilisierten Polymere im Bereich der Nitrongruppe und der Gruppe G2 besitzen können und unter welchen Bedingungen eine Freisetzung der immobilisierten Verbindungen möglich ist.6 is illustrated using the example of a base-labile group G (FIG. 6A) and an acid-labile group G (FIG. 6B), which structure the cleaned immobilized polymers in the region of the nitron group and the group G 2 can have and under what conditions a release of the immobilized connections is possible.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren und Beispiele erläutert, aus denen sich weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben. Dabei zeigtThe invention is explained below with reference to the figures and examples, from which further features, embodiments and advantages of the invention result. It shows
Fig 1 eine Übersicht verschiedener chemoselektiver Reaktionen;1 shows an overview of different chemoselective reactions;
Fig 2 zeigt eine Übersicht für verschiedene Ausgestaltungen der Struktur G -2 shows an overview for various configurations of the structure G -
G2-R2, im Falle von (A) für eine säurelabile Verknüpfung, im Falle von (B) für eine photolabile Verknüpfung und im Falle von (C) für eine basenlabile Verknüpfung; Fig. 3 eine schematische Darstellung der möglichen Nebenprodukte bei der schrittweisen Synthese von polymeren Verbindungen an fester Phase unter Verwendung von Blockierungsreaktionen;G 2 -R 2 , in the case of (A) for an acid-labile linkage, in the case of (B) for a photolabile linkage and in the case of (C) for a base-labile linkage; 3 shows a schematic representation of the possible by-products in the step-by-step synthesis of polymeric compounds on a solid phase using blocking reactions;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur gerichteten Immobilisierung bzw. Reinigung von Zielverbindungen ausgehend von einer analog Fig. 3 resultierenden Mischung von Verbindungen;4 shows a schematic representation of a method for directional immobilization or purification of target compounds, starting from a mixture of compounds resulting analogously to FIG. 3;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens;5 shows a schematic illustration of the cleaning method according to the invention;
Fig. 6 zwei Beispiele für immobilisierte, polymere Verbindungen mit unterschiedlicher Struktur des spaltbaren Verbindungselements und deren selektiver Spaltung;6 shows two examples of immobilized, polymeric compounds with different structures of the cleavable connecting element and their selective cleavage;
Fig. 7 einige Varianten der Modifikation von Cellulose-Oberflächen;7 shows some variants of the modification of cellulose surfaces;
Fig. 8 die Synthese einer zur Immobilisierung geeigneten Aminosäuresequenz und deren Immobilisierung unter Bildung eines Nitrons;8 shows the synthesis of an amino acid sequence suitable for immobilization and its immobilization with formation of a nitrone;
Fig. 9 die Immobilisierung einer Aminosäuresequenz unter Bildung eines Nitrons und die für analytische Zwecke nachfolgende Freisetzung einer modifizierten Aminosäuresequenz unter Erhalt des Nitrons;9 shows the immobilization of an amino acid sequence to form a nitrone and the subsequent release for analytical purposes of a modified amino acid sequence to obtain the nitrone;
Fig. 10 ein HPLC-Chromatogramm und drei Massenspektren eines Synthese-10 shows an HPLC chromatogram and three mass spectra of a synthesis
Rohproduktes einer zur Immobilisierung geeigneten Aminosäuresequenz;Crude product of an amino acid sequence suitable for immobilization;
Fig. 11 ein HPLC-Chromatogramm und zwei Massenspektren einer, nach erfolgterFig. 11 is an HPLC chromatogram and two mass spectra one after
Immobilisierung wieder freigesetzten, modifizierten Aminosäuresequenz; und Fig. 12 das Resultat der Inkubation einer modifizierten Glasoberfläche mit Prote- inkinase A.Immobilization of the modified amino acid sequence released again; and 12 shows the result of the incubation of a modified glass surface with proteininase A.
Fig. 1. Gezeigt ist eine Übersicht verschiedener chemoselektiver Reaktionen nach dem Stand der Technik: A) Aldehyde (R4=H) oder Ketone (R4 nicht H) und Amino-oxy- Verbindungen reagieren zu Oximen, B) Aldehyde (R4=H) oder Ketone (R4 nicht H) und Thiosemicarbazide reagieren zu Thiosemicarbazonen, C) Aldehyde (R4=H) oder Ketone (R4 nicht H) und Hydrazide reagieren zu Hydrazonen, D) Aldehyde (R4=H) oder Ketone (R4 nicht H) und 1,2-Aminothiole reagieren zu Thiazolinen (X=S) bzw. 1,2-Aminoalkohole zu Oxazolinen (X=O) bzw. 1,2-Diamine reagieren zu Imidazolinen (X=NH), E) Thiocarboxylate und α-Halocarbonyle reagieren zu Thioestern, F) Thioester und ß-Aminothiole reagieren zu ß-Mercaptoamiden, F) Mercaptane und Maleinimi- de reagieren zu Succinimiden. Der Rest R1 stellt dabei Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkyl- oder Aryl-Reste, bzw. Heterocyclen oder Oberflächen dar und die Reste R4-R6 stellen dabei Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkyl- oder Aryl-Reste, bzw. Heterocyclen oder Oberflächen oder H, D, bzw. T dar, wobei Alkyl für verzweigte und unverzweigte C1- 0-Alkyl, C3-2o-Cycloalkyl, bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C1-12-Alkyl, C3-12-Cycloalkyl und besonders bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C1-6-Alkyl, C3-6-Cycloalkyl-Reste steht. Alkenyl steht für verzweigte und unverzweigte C2-20- Alkenyl, verzweigte und unverzweigte C1.20-Alkyl-O-C2.20- alkenyl, C1-20(-O/S-C2-20)2-2oalkenyl, Aryl-C2-20-alkenyl, verzweigte und unverzweigte Hetero- cyclyl- C2-20-alkenyl, C3-2o-Cycloalkenyl, bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-12- Alkenyl, verzweigte und unverzweigte C1-12 (-O/S-C2-i2)2-i2alkenyl, besonders bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-6-Alkenyl, verzweigte und unverzweigte C1-6 (-O/S-C2-8)2-8alkenyl- Reste; Alkinyl steht für verzweigte und unverzweigte C2-20- Alkinyl, verzweigte und unverzweigte C1.20 (-O/S-C2-)2-2oalkinyl, bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-.2- Alkinyl, verzweigte und unverzweigte C1-12 (-O/S^-u^-nalkinyl, besonders bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-6- Alkinyl, verzweigte und unverzweigte Cι-6 (-O/S-C2-8)2-8alkinyl-Reste; Cycloalkyl steht für überbrückte und nicht-überbrückte C3-40-Cycloalkyl, bevorzugt für überbrückte und nicht-überbrückte C3-26-Cycloalkyl, besonders bevorzugt für überbrückte und nicht- überbrückte C3-15-Cycloalkyl-Reste, Aryl steht für substituierte und unsubstituierte mono-oder multi-verknüpfte Phenyl-, Pentalenyl-, Azulenyl-, Anthracenyl-, Indacenyl-, Acenaphtyl, Fluore- nyl, Phenalenyl, Phenanthrenyl, bevorzugtfür substituierte und unsubstituierte mono-oder multi- verknüpfte Phenyl-, Pentalenyl-, Azulenyl-, Anthracenyl-, Indenyl-, Indacenyl-, Acenaphtyl-, Fluorenyl, besonders bevorzugt für substituierte und unsubstituierte mono-oder multi-verknüpfte Phenyl-, Pentalenyl-, Anthracenyl-Reste, sowie deren teilhydrierte Derivate. Heterocyclen können sein ungesättigte und gesättigte 3-15-gliedrige mono-bi und tricyclische Ringe mit 1-7 Heteroatomen, bevorzugt 3-10-gliedrige mono-bi und tricyclische Ringe mit 1-5 Heteroatomen und besonders bevorzugt: 5,6 und 10-gliedrige mono-bi und tricyclische Ringe mit- 1-3 Heteroatomen.Fig. 1. An overview of various chemoselective reactions according to the prior art is shown: A) aldehydes (R 4 = H) or ketones (R 4 not H) and amino-oxy compounds react to form oximes, B) aldehydes (R 4 = H) or ketones (R 4 not H) and thiosemicarbazides react to thiosemicarbazones, C) aldehydes (R 4 = H) or ketones (R 4 not H) and hydrazides react to hydrazones, D) aldehydes (R 4 = H) or Ketones (R 4 not H) and 1,2-aminothiols react to thiazolines (X = S) and 1,2-amino alcohols to oxazolines (X = O) and 1,2-diamines react to imidazolines (X = NH) , E) thiocarboxylates and α-halocarbonyls react to thioesters, F) thioesters and ß-aminothiols react to ß-mercaptoamides, F) mercaptans and maleinimides react to succinimides. The radical R 1 represents alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl or aryl radicals, or heterocycles or surfaces, and the radicals R 4 -R 6 represent alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl or Aryl radicals or heterocycles or surfaces or H, D or T, where alkyl is for branched and unbranched C 1-0 -alkyl, C 3-2 o-cycloalkyl, preferably for branched and unbranched C 1-12 - Alkyl, C 3-12 cycloalkyl and particularly preferably branched and unbranched C 1-6 alkyl, C 3-6 cycloalkyl radicals. Alkenyl represents branched and unbranched C 2 - 2 0- alkenyl, branched and unbranched C 1 .20-alkyl-O-C2.20- alkenyl, C 1-20 (-O / SC 2-20) 2-2 oalkenyl, aryl-C 2-20 alkenyl, branched and unbranched cyclyl- hetero C 2-20 alkenyl, C 3-2 o-cycloalkenyl, preferably represents branched and unbranched C 2 -12- alkenyl, branched and unbranched C 1-12 (-O / S-C2-i 2) 2 -i 2 alkenyl, particularly preferably branched and unbranched C 2-6 alkenyl, branched and unbranched C 1-6 (-O / SC 2-8) 2 - 8 alkenyl - leftovers; Alkynyl represents branched and unbranched C 2 -20- alkynyl, branched and unbranched C. 1 20 (-O / SC 2 - ) 2 - 2 oalkynyl, preferably for branched and unbranched C 2-2 alkynyl, branched and unbranched C 1 - 12 (-O / S ^ -u ^ -alkynyl, particularly preferably for branched and unbranched C 2 - 6 - alkynyl branched and unbranched Cι -6 (-O / S-C2 -8) 2 - 8 alkynyl radicals; cycloalkyl is bridged and non-bridged C 3-40 cycloalkyl, preferably bridged and non-bridged C 3-26 cycloalkyl, particularly preferably bridged and non-bridged C 3-15 cycloalkyl radicals, aryl stands for substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl, pentalenyl, azulenyl, Anthracenyl, indacenyl, acenaphtyl, fluorenyl, phenalenyl, phenanthrenyl, preferably for substituted and unsubstituted mono- or multi- linked phenyl, pentalenyl, azulenyl, anthracenyl, indenyl, indacenyl, acenaphtyl, Fluorenyl, particularly preferred for substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl, pentalenyl, anthracenyl residues, and their partially hydrogenated derivatives. Heterocycles can be unsaturated and saturated 3-15-membered mono-bi and tricyclic rings with 1-7 heteroatoms, preferably 3-10-membered mono-bi and tricyclic rings with 1-5 heteroatoms and particularly preferably: 5.6 and 10- link mono-bi and tricyclic rings with 1-3 heteroatoms.
Zusätzlich können am Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Aryl, Heteroatome, Heterocyclen, Biomolekül oder Naturstoff 0 bis 30 (bervorzugt 0 bis 10, besonders bevorzugt 0 bis 5) der folgende Substituenten einzeln oder in Kombination untereinander auftreten; Fluor, Chlor, Brom, Iod, Hydroxyl, Amid, Ester, Säure, Amin, Acetal, Ketal, Thiol, Ether, Phosphat, Sulfat, Sulfo- xyd, Peroxyd, Sulfonsäure, Thioether, Nitril, Harnstoffe, Carbamat, wobei folgende bevorzugt sind: Fluor, Chlor, Brom, Hydroxyl, Amid, Ester, Säure, Amin, Ether, Phosphat, Sulfat, Sulfo- xyd, Thioether, Nitril, Harnstoffe, Carbamat, und besonders bevorzugt: Chlor, Hydroxyl, Amid, Ester, Säure, Ether, Nitril.In addition, the following substituents can occur on the alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, heteroatoms, heterocycles, biomolecule or natural product 0 to 30 (preferably 0 to 10, particularly preferably 0 to 5) individually or in combination with one another; Fluorine, chlorine, bromine, iodine, hydroxyl, amide, ester, acid, amine, acetal, ketal, thiol, ether, phosphate, sulfate, sulfoxide, peroxide, sulfonic acid, thioether, nitrile, urea, carbamate, the following being preferred : Fluorine, chlorine, bromine, hydroxyl, amide, ester, acid, amine, ether, phosphate, sulfate, sulfoxide, thioether, nitrile, urea, carbamate, and particularly preferably: chlorine, hydroxyl, amide, ester, acid, ether , Nitrile.
Fig. 2 Gezeigt sind einige Beispiele für mögliche Strukturformeln des selektiv spaltbaren Verbindungselements G2, die zum einem mit einer fettgedruckten zur Nitronbildung befähigten re- aktiven Gruppe (allgemein R , die in den Beispielen stellvertretend für andere, hierin offenbarte Gruppen als Hydroxylamino- oder Aldehydgruppe ausgebildet sind) und zum anderen über eine selektiv spaltbare Bindung mit der nur schematisch dargestellten zu immobilisierenden Verbindung, hierin als G1 bezeichnet, verknüpft sind. Die selektiv spaltbare Bindung ist durch eine geschlängelte Linie unterbrochen.Fig. 2 Shown are some examples of possible structural formulas of the selectively cleavable connecting element G 2 , on the one hand with a reactive group capable of nitrone formation in bold (generally R, which in the examples is representative of other groups disclosed herein as hydroxylamino or aldehyde group are formed) and, on the other hand, are linked via a selectively cleavable bond to the only schematically shown compound to be immobilized, referred to herein as G 1 . The selectively cleavable bond is interrupted by a serpentine line.
Im Teil (A) der Fig. 2 sind säurelabile Ausgestaltungsformen von G2 gezeigt. Zur Verknüpfung mit Hydroxyfunktionalitäten an der zu immobilisierenden Verbindung ist z. B. eine hydroxyla- minmodifizierte Tetrahydropyranylschutzgruppe (THP) wie sie in (a) dargestellt ist geeignet (R2 = HONH-). Ähnlich säurelabil ist die bei (b) dargestellte_aldehydmodifizierte (R2 = H-(C=O)-) tert-Butyloxycarbonylschutzgruppe (BOC), die für die Verknüpfung mit einer Aminofunktionali- tät in der zu immobilisierenden Verbindung geeignet ist. Photolabil wäre das im Teil (B) von Fig. 2 abgebildete Nitro-substituierte Benzylamin, welches zusätzlich hydroxylamin-substituiert ist. Als basenlabile Verbindungselemente eignen sich die im Teil (C) abgebildeten hydroxyla- min-(a) oder aldehyd-substituierten (b) 9-Fluorenyl-methoxycarbonylschutzgruppen (Fmoc). Fig. 3 Gezeigt ist eine schematische Darstellung der möglichen Nebenprodukte bei der schrittweisen Synthese von polymeren Verbindungen unter Verwendung von Blockierungsreaktionen. Die Synthese von Verbindungen an fester Phase erfolgt im allgemeinen in mehreren Schritten. Bei der Darstellung von Biopolymeren, wie Peptiden, DNA, RNA oder aber PNA, sind mehrfach chemisch sehr ähnliche Reaktionen durchzuführen, die nicht immer vollständig ablaufen, d.h. neben der gewünschten Zielverbindung Z1 entsteht eine Vielzahl von Nebenprodukten, die sich durch Kettenabbruch (Abbrachsequenzen) oder durch das Fehlen eines oder mehrerer Bausteine innerhalb der Kette (Fehlsequenzen) auszeichnen. Um einerseits das Auftreten von Fehlsequenzen zu verhindern und andererseits die Abbruchsequenzen chemisch bzw. physikalisch von der gewünschten Zielverbindung Z1 unterscheidbar zu gestalten, kann die Synthese so geführt werden (a), dass nach jedem Reaktionsschritt (Kondensations- bzw. Additionsschritt) eine zusätzliche Reaktion erfolgt, die das nicht umgesetzte Edukt, nicht aber das zur gewünschten Zielverbindung Z1 führende Zwischenprodukt, chemisch modifiziert. Diese Modifizierungen oder Blockierungen sind durch schwarze Punkte am Terminus der Abbrachsequenzen A1 bis A4 dargestellt. So erhält man nach Wiederholung dieses Prozedur eine Mischung bestehend aus der gewünschten Zielverbindung Zλ und einer Vielzahl von modifizierten Abbrachsequenzen A]-A4. Da nach diesem Verfahren hergestellte Mischungen nur noch in der gewünschten Zielverbindung Z1 eine reaktive Gruppierung enthalten, kann diese selektiv mit geeigneten Reagenzien modifiziert werden, die die Anbringung einer reaktiven Gruppe R2 erlauben (Schritt b). Daran schließen sich in der Regel weitere Schritte (c) an, die sowohl von der Zielverbindung als auch von den Abbruchsequenzen eingegangen werden und die Isolierung des Reaktionsgemisches betreffen, wie die Abspaltung eventuell noch vorhandener Schutzgruppen und die Abspaltung der Verbindungen von dem zur Synthese verwendeten Festphasenträger.Part (A) of FIG. 2 shows acid-labile configurations of G 2 . For linking to hydroxy functionalities on the compound to be immobilized, e.g. B. a hydroxylamine-modified tetrahydropyranyl protecting group (THP) as shown in (a) is suitable (R 2 = HONH-). The aldehyde-modified (R 2 = H- (C = O) -) tert-butyloxycarbonyl protective group (BOC) shown in (b) is similarly acid labile, and is suitable for linking to an amino functionality in the compound to be immobilized. The nitro-substituted benzylamine shown in part (B) of FIG. 2, which is additionally hydroxylamine-substituted, would be photolabile. Suitable base-labile connecting elements are the hydroxylamine (a) or aldehyde-substituted (b) 9-fluorenyl-methoxycarbonyl protective groups (Fmoc) shown in part (C). 3 shows a schematic representation of the possible by-products in the step-by-step synthesis of polymeric compounds using blocking reactions. Solid phase compounds are generally synthesized in several steps. When displaying biopolymers, such as peptides, DNA, RNA or PNA, several chemically very similar reactions have to be carried out, which do not always take place completely, ie in addition to the desired target compound Z 1 , a large number of by-products are formed, which are caused by chain termination (termination sequences) or characterized by the lack of one or more building blocks within the chain (faulty sequences). In order on the one hand to prevent the occurrence of incorrect sequences and on the other hand to make the termination sequences chemically or physically distinguishable from the desired target compound Z 1 , the synthesis can be carried out (a) in such a way that an additional reaction occurs after each reaction step (condensation or addition step) takes place, which chemically modifies the unreacted starting material, but not the intermediate product leading to the desired target compound Z 1 . These modifications or blockages are represented by black dots at the terminus of the termination sequences A 1 to A 4 . After repeating this procedure, a mixture consisting of the desired target compound Z λ and a large number of modified termination sequences A ] -A 4 is obtained . Since mixtures prepared by this process only contain a reactive group in the desired target compound Z 1 , this can be selectively modified with suitable reagents which allow the attachment of a reactive group R 2 (step b). This is usually followed by further steps (c), which are dealt with both by the target compound and by the termination sequences and relate to the isolation of the reaction mixture, such as the elimination of any protective groups still present and the elimination of the compounds from the solid phase support used for the synthesis ,
Fig. 4 Gezeigt ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur gerichteten Immobilisierung bzw. Reinigung von Zielverbindungen ausgehend von einer analog Fig. 3 resultierenden Mischung von Verbindungen bestehend aus der erwünschten Zielverbindung Z2, die selektiv mit geeigneten Reagenzien modifiziert wurde, und einer Vielzahl von Abbruchsequenzen A'-A , die diese Modifikation nicht tragen. Diese Mischung wird mit einer Oberfläche zur Reaktion gebracht, die eine reaktive Gruppierung trägt, die wiederam eine chemoselektive Reaktion mit der modifizierten Zielverbindung Z2 unter Bildung eines Nitrons erlaubt (a). Die nicht modifizierten Abbruchsequenzen A -A4 können von der immobilisierten Zielverbindung Z3 abgetrennt werden (b), beispielsweise durch einfache Vorgänge wie zum Beispiel Waschen, Wischen, Zentrifugie- ren usw. Die auf der Oberfläche immobilisierte Zielverbindung Z3 kann für weitere Zwecke wie z. B. nachgeschaltete biologische Tests immobilisiert verwendet werden. Dies ist besonders beispielsweise dann vorteilhaft, wenn es sich bei der Oberfläche um eine planare Oberfläche handelt, bei der ggf. mehrere verschiedene Aminosäuresequenzen an verschiedenen distinkten Orten der planaren Oberfläche angebracht sind.FIG. 4 shows a schematic representation of a method for the directed immobilization or purification of target compounds, starting from a mixture of compounds resulting from FIG. 3, consisting of the desired target compound Z 2 , which has been selectively modified with suitable reagents, and a large number of termination sequences A'-A who do not wear this modification. This mixture is reacted with a surface which bears a reactive grouping which in turn allows a chemoselective reaction with the modified target compound Z 2 to form a nitrone (a). The unmodified termination sequences A -A 4 can be separated from the immobilized target compound Z 3 (b), for example by simple processes such as washing, wiping, centrifuging, etc. The target compound Z 3 immobilized on the surface can be used for other purposes such as e.g. B. downstream biological tests can be used immobilized. This is particularly advantageous, for example, if the surface is a planar surface, in which several different amino acid sequences may be attached to different distinct locations on the planar surface.
Fig. 5 Gezeigt ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur gerichteten Immobilisierung und präparativen Reinigung von Zielverbindungen ausgehend von einer analog Fig. 3 resultierenden Mischung von Verbindungen bestehend aus der gewünschten Zielverbindung Z2, die selektiv mit geeigneten Reagenzien unter Einbringung einer selektiv spaltbaren LinkerelementsFIG. 5 shows a schematic representation of a method for the directed immobilization and preparative purification of target compounds, starting from a mixture of compounds consisting of the desired target compound Z 2 , which results analogously to FIG. 3, and which is selective with suitable reagents with the introduction of a selectively cleavable linker element
9 19 1
G und einer reaktiven Gruppe modifiziert wurde, und einer Vielzahl von Abbruchsequenzen A - A2, die diese Modifikation nicht tragen. Diese Mischung wird mit einer Oberfläche zur Reaktion gebracht, die eine reaktive Gruppierung trägt, die eine chemoselektive Reaktion mit der modifizierten Zielverbindung Z2 unter Bildung eines Nitrons erlaubt (a). Die nicht modifizierten Abbrachsequenzen A -A2 können von der immobilisierten Zielverbindung Z3 abgetrennt werden (b) durch einfache Vorgänge wie zum Beispiel Waschen, Wischen, Zentrifugieren usw. Durch se- lektives Spalten des Verbmdungselements G (c), bevorzugt an der mit einem Pfeil angedeuteten Bindung, und optionalen weiteren Isolierungsschritten, wie Einengen, Gefriertrocknen oder Festphasenextraktion wird die Zielverbindung Z in Ihrer unmodifizierten Form erhalten. Mögliche Ausgestaltungsformen von G2 sind in Fig. 2 beschrieben. Der Abspaltschritt c) wird in Fig. 6 anhand zweier Beispiele noch detaillierter beschrieben.G and a reactive group was modified, and a large number of termination sequences A - A 2 , which do not carry this modification. This mixture is reacted with a surface which bears a reactive grouping which allows a chemoselective reaction with the modified target compound Z 2 to form a nitrone (a). The unmodified termination sequences A -A 2 can be separated from the immobilized target compound Z 3 (b) by simple processes such as washing, wiping, centrifuging, etc. by selective splitting of the connecting element G (c), preferably at the one Binding indicated by the arrow, and optional further isolation steps, such as concentration, freeze-drying or solid phase extraction, the target compound Z is obtained in its unmodified form. Possible configurations of G 2 are described in FIG. 2. The splitting step c) is described in more detail in FIG. 6 using two examples.
Fig. 6 Gezeigt sind exemplarisch zwei Strukturen von an einer Oberfläche über Nitrongrappen immobilisierten Polymeren, die die Freisetzung der gewünschten Zielverbindung erlauben. In Fig. 6A ist eine Struktur dargestellt, die die Freisetzung der gewünschten Zielverbindung als Amin durch Behandlung mit Basen, insbesondere Aminen, bevorzugt sekundären Aminen bzw. Mischungen, die entsprechende Basen enthalten, ermöglicht (a). Im Gegensatz dazu ist in Fig. 6B eine Struktur dargestellt, die die Freisetzung der gewünschten Zielverbindung als Alkohol durch Behandlung mit Säuren, insbesondere Essigsäure-, Sulfonsäurederivate oder eine Vielzahl von Lewissäuren bzw. Mischungen, die die entsprechenden Säuren enthalten, erlaubt (b). Fig. 7 Gezeigt sind einige Varianten der Modifikation von Cellulose-Oberflächen. Die Hydroxylgruppen von Cellulose können in einer Mehrstufenreaktion (T. Ast, N. Heine, L. Germeroth, J. Schneider-Mergener, H. Wenschuh; efficient assembly of peptomers on continous surfaces, Tetrahedron Lett., 1999, 40, 4317-4318) so modifiziert werden, dass auf der Oberfläche für weitere Umsetzungen verwendbare Aminogruppen vorhanden sind (a), wobei zwischen diesen Aminogruppen und der Oberfläche ein photolabiles Element (PL) eingebracht ist (I), welches durch Bestrahlung mit UV-Licht an der durch eine geschlängelte Linie unterbrochenen Bindung gespalten werden kann. Durch Umsetzen der Oberfläche I mit entweder 4-Carboxybenzaldehyd (b, vgl. Beispiel 2b) oder Lävulinsäure (c, vgl. Beispiel 4) erhält man beispielsweise die Oberflächen II bzw. III.6 shows, by way of example, two structures of polymers immobilized on a surface via nitrone groups, which allow the release of the desired target compound. 6A shows a structure which enables the desired target compound to be released as an amine by treatment with bases, in particular amines, preferably secondary amines or mixtures which contain appropriate bases (a). In contrast, FIG. 6B shows a structure which allows the desired target compound to be released as alcohol by treatment with acids, in particular acetic acid, sulfonic acid derivatives or a large number of Lewis acids or mixtures which contain the corresponding acids (b). 7 shows some variants of the modification of cellulose surfaces. The hydroxyl groups of cellulose can in a multi-stage reaction (T. Ast, N. Heine, L. Germeroth, J. Schneider-Mergener, H. Wenschuh; efficient assembly of peptomers on continous surfaces, Tetrahedron Lett., 1999, 40, 4317-4318 ) are modified in such a way that amino groups that can be used for further reactions are present (a), a photolabile element (PL) being introduced between these amino groups and the surface (I), which can be obtained by irradiation with UV light from a meandering line broken bond can be split. By reacting surface I with either 4-carboxybenzaldehyde (b, see example 2b) or levulinic acid (c, see example 4), surfaces II and III are obtained, for example.
Fig. 8 Gezeigt ist die Synthese und Immobilisierung einer Aminosäuresequenz (IN) an eine O- berfläche, die Aldehyd-Funktionen aufweist (II), unter Ausbildung eines substituierten Nitrons. Ausgehend von einer amino-modifizierten Festphase erfolgt die Addition des ersten Bausteins unter Ausbildung einer kovalenten Bindung. Nach der schrittweisen Synthese der Aminosäuresequenz an der festen Phase nach dem Blockierungsverfahren mittels Acetylierung nach jedem Kupplungsschritt wird diese Aminosäuresequenz durch a) Bromacetylierung, b) anschließende nucleophile Substitution mittels Hydroxylamin und c) Abspaltung von der Festphase und Entfernung aller Seitenkettenschutzgruppen mittels TFA in die zur Immobilisierung geeignete Aminosäuresequenz IN überführt. Die so erhaltene Ν-Hydroxy-Glycin-markierte Aminosäuresequenz wird mit einem geeigneten aldehyd-funktionalsierten Träger (II) in Kontakt gebracht (d) und es kommt zur Immobilisierung der Aminosäuresequenz auf der Oberfläche dieses Trägers unter Ausbildung eines Nitrons.FIG. 8 shows the synthesis and immobilization of an amino acid sequence (IN) on a surface which has aldehyde functions (II), with the formation of a substituted nitrone. Starting from an amino-modified solid phase, the first building block is added to form a covalent bond. After the step-by-step synthesis of the amino acid sequence on the solid phase using the blocking method by means of acetylation after each coupling step, this amino acid sequence is replaced by a) bromoacetylation, b) subsequent nucleophilic substitution by means of hydroxylamine and c) cleavage from the solid phase and removal of all side chain protective groups by means of TFA into those for immobilization appropriate amino acid sequence IN transferred. The Ν-hydroxy-glycine-labeled amino acid sequence thus obtained is brought into contact with a suitable aldehyde-functionalized carrier (II) (d) and the amino acid sequence is immobilized on the surface of this carrier with the formation of a nitrone.
Fig. 9 Gezeigt ist die Immobilisierung einer Aminosäuresequenz (V) an eine Oberfläche, die Aldehyd-Funktionen aufweist (II), unter Ausbildung eines substituierten Nitrons und die nachfolgende Freisetzung einer modifizierten Aminosäuresequenz unter Erhalt des Nitrons. Der Träger II wird mit Verbindung V in Kontakt gebracht und es kommt zur Immobilisierung der Aminosäuresequenz auf der Oberfläche des Trägers II unter Ausbildung eines Nitrons. Durch das in II enthaltene photolabile Strukturelement (vgl. Fig. 7, 1) kann die immobilisierte Aminosäuresequenz mittels Licht unter Erhalt der Nitronstruktur als modifizierte Aminosäuresequenz (VI) wieder freigesetzt werden (vgl. Beispiel 6b). Die so freigesetzte modifizierte Aminosäurese- quenz kann mit verschiedenen Methoden, wie zum Beispiel HPLC, CE, NMR, ER-, UN-Nis Spektroskopie und Massenspektrometrie analysiert werden.9 shows the immobilization of an amino acid sequence (V) on a surface which has aldehyde functions (II), with the formation of a substituted nitrone, and the subsequent release of a modified amino acid sequence to obtain the nitrone. The carrier II is brought into contact with compound V and the amino acid sequence is immobilized on the surface of the carrier II with the formation of a nitrone. Due to the photolabile structural element contained in II (cf. FIGS. 7, 1), the immobilized amino acid sequence can be released again by means of light while maintaining the nitron structure as a modified amino acid sequence (VI) (cf. Example 6b). The modified amino acid quenz can be analyzed using various methods such as HPLC, CE, NMR, ER, UN-Nis spectroscopy and mass spectrometry.
Fig. 10 Gezeigt ist das HPLC-Chromatogramm des Rohproduktes der Synthese von V (vgl. Beispiel 6a). In der oben dargestellten UN-Spur bei 220 nm werden mehrere Signale sichtbar. Es gibt kein deutliches Hauptprodukt. Die gewünschte Zielverbindung N ist aber in der analysierten Rohprodukt-Lösung enthalten. Dies wird durch die im unteren Teil der Figur dargestellten Mas- sen-Sprektren ausgewählter HPLC-Meßpunkte eindeutig belegt. So zeigt das zum Bereich A der UN-Spur zugehörige Massenspektram bei einer Retentionszeit von 2,9-3,6 min die erwartete Masse für N ([M+l]+ von 522.2 Da). Die zu den Bereichen B und C der UV-Spur zugehörigen Massenspektren zeigen, dass es sich bei diesen Verbindungen um strakturell nicht aufgeklärte Nebenprodukte handelt, die bei der Synthese von V entstanden sind.Fig. 10 shows the HPLC chromatogram of the crude product of the synthesis of V (see Example 6a). Several signals are visible in the UN trace at 220 nm shown above. There is no clear main product. However, the desired target compound N is contained in the analyzed crude product solution. This is clearly demonstrated by the mass spectra of selected HPLC measuring points shown in the lower part of the figure. The mass spectrum belonging to area A of the UN track shows the expected mass for N ([M + l] + of 522.2 Da) with a retention time of 2.9-3.6 min. The mass spectra belonging to the areas B and C of the UV trace show that these compounds are by-products which have not been elucidated in terms of structure and which have arisen in the synthesis of V.
Fig. 11 Gezeigt ist das HPLC-Chromatogramm der modifizierten Aminosäuresequenz VI (vgl. Beispiel 6b). In der oben dargestellten UV-Spur bei 220 nm werden mehrere Signale sichtbar. Es gibt ein deutliches Hauptprodukt bei einer Retentionszeit von 9,8 Minuten. Die gewünschte Zielverbindung VI ist in der analysierten Lösung enthalten. Dies wird durch die im unteren Teil der Figur dargestellten Massen-Spektren ausgewählter HPLC-Meßpunkte eindeutig belegt. So zeigt das zum UV-Signal bei einer Retentionszeit von 9,8 Minuten zugehörige Massenspektram die für die Zielverbindung VI erwartete Masse ([M+l]+ von 800,3 Da (theoretisch 800.4)). Der Vergleich der UV-Spur in Fig. 10 mit der in Fig. 11 verdeutlicht, dass die Zielverbindung durch die Immobilisierung und anschließendes Waschen eine signifikante Aufreinigung erfahren hat, die sich nach der Abspaltung von der Oberfläche mittels HPLC-MS belegen lässt.11 shows the HPLC chromatogram of the modified amino acid sequence VI (cf. Example 6b). Several signals are visible in the UV trace at 220 nm shown above. There is a clear major product with a retention time of 9.8 minutes. The desired target compound VI is contained in the analyzed solution. This is clearly demonstrated by the mass spectra of selected HPLC measuring points shown in the lower part of the figure. The mass spectrum associated with the UV signal at a retention time of 9.8 minutes shows the mass expected for the target compound VI ([M + 1] + of 800.3 Da (theoretically 800.4)). The comparison of the UV trace in FIG. 10 with that in FIG. 11 clarifies that the target compound has undergone a significant purification through the immobilization and subsequent washing, which can be demonstrated by HPLC-MS after cleavage from the surface.
Fig. 12 Eine mit dem Peptid N-Hydroxy-Gly-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH2 (Fig. 8, IV) modifizierte Glasoberfläche (vgl. Beispiel 5b) (Aminosäuresequenz wurde in 200 mM Acetat- puffer pH 4.0 gelöst und bei RT wurde jeweils 1 nL dieser Lösung in einer Anordnung von 26 Reihen und 63 Spalten (insgesamt 1638 Spots) auf die aldehyd-funktionalisierten Glasoberflächen (Beispiel 1) mittels eines NanoPlotters der Firma Gesim aufgebracht. Dabei betrug der Spot-zu-Spot- Abstand 0.8 mm. Anschließend wurden die so behandelten Glasoberflächen 2 Stunden bei RT inkubiert. Daraufhin wurde zunächst mit 10ml lOOμM ATP-Lösung in Kinase- puffer (50mM Tris-HCL 150mM NaCl, 30mM MgCl2, 4mM DTT, 2mM EGTA, pH 7,5) für 10 Minuten vorinkubiert. Die Glasoberfläche wurde getrocknet und anschließend wurde auf die Peptid-modifizierte Glasoberfläche eine zweite, nichtmodifizierte Glasoberfläche gleicher Abmessungen gelegt. Dann wurden 50 μl einer Mischung aus Proteinkinase A (Sigma, P26452, U/ml), lOOμM/ml ATP und lOOμCi ml γ-32P-ATP (Amersham, 9,25mBq/250μCi/25μl, Aktivität >5000Ci/mmol) in Kinasepuffer (50mM Tris-HCl, 150mM NaCl, 30mM MgCl2, 4mM DTT, 2mM EGTA, pH 7,5) durch Kapillarkräfte in den Spalt, der durch die auf der modifizierten Glasoberfläche aufliegende zweite Glasoberfläche gebildet wird, aufgegeben. Anschließend wurde 30 min bei RT in einer nahezu wassergesättigten Atmosphäre inkubiert und die Phospho- rylierung der entsprechenden Peptide mittels eines Phosphorlmagers von FUJIFILM detektiert (Beispiel 7). Es wird deutlich, dass einerseits die Art der Verknüpfung des immobilisierten Kina- sesubstrates mit der Glasoberfläche von der Proteinkinase A toleriert wird und das andererseits die Modifikation der Glasoberflächen gleichmäßig und ohne größere Schwankungen in der Immobilisierungsdichte verläuft.FIG. 12 A glass surface modified with the peptide N-hydroxy-Gly-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH 2 (FIG. 8, IV) (cf. Example 5b) (amino acid sequence was extracted in 200 mM Acetate buffer pH 4.0 dissolved and at RT 1 nL of this solution in an arrangement of 26 rows and 63 columns (1638 spots in total) was applied to the aldehyde-functionalized glass surfaces (Example 1) using a Gesim nano plotter Spot-to-spot distance 0.8 mm. The glass surfaces treated in this way were then incubated for 2 hours at RT. Thereafter, first with 10 ml 100 μM ATP solution in kinase buffer (50 mm Tris-HCL 150 mm NaCl, 30 mm MgCl 2 , 4 mm DTT, 2mM EGTA, pH 7.5) for 10 minutes, the glass surface was dried and then the Peptide-modified glass surface placed a second, unmodified glass surface of the same dimensions. Then 50 ul of a mixture of protein kinase A (Sigma, P26452, U / ml), 100μM / ml ATP and 100μCi ml γ- 32 P-ATP (Amersham, 9.25mBq / 250μCi / 25μl, activity> 5000Ci / mmol) in Kinase buffer (50mM Tris-HCl, 150mM NaCl, 30mM MgCl 2 , 4mM DTT, 2mM EGTA, pH 7.5) by capillary forces into the gap, which is formed by the second glass surface resting on the modified glass surface. The mixture was then incubated at RT in an almost water-saturated atmosphere for 30 min and the phosphorylation of the corresponding peptides was detected using a phosphorus leaner from FUJIFILM (Example 7). It becomes clear that protein kinase A tolerates the way in which the immobilized kinase substrate is linked to the glass surface, and that the modification of the glass surfaces proceeds smoothly and without major fluctuations in the immobilization density.
Die nachfolgenden Beispiele betreffen die Funktionalisierang von Glas und Cellulose, deren Oberfläche als Oberfläche für eine Immobilisierung erforderlich ist (Beispiele 1 bis 4), die Immobilisierung von verschiedenen mit einer reaktiven Gruppe versehenen Peptiden an eine Oberfläche (Beispiele 5 und 6) und die Analyse von Kinase vermittelter Peptidmodifikation unter Verwendung der erfindungsgemäß immobilisierten Peptide (Beispiel 7). Dabei wurden die nachfolgend aufgelisteten Abkürzungen verwendet:The following examples relate to the functionalization of glass and cellulose, the surface of which is required as a surface for immobilization (Examples 1 to 4), the immobilization of various peptides provided with a reactive group on a surface (Examples 5 and 6) and the analysis of Kinase mediated peptide modification using the peptides immobilized according to the invention (Example 7). The abbreviations listed below were used:
Ala, A L- AlaninAla, A L-alanine
Arg, R L-ArgininArg, R L-arginine
Asp, D L-AsparaginsäureAsp, D L-aspartic acid
ATP Adenosin-5'-triphosphatATP adenosine 5'-triphosphate
Boc tertiär-ButoxycarbonylBoc tertiary butoxycarbonyl
Cys, C L-CysteinCys, CL-cysteine
DCM DichlormethanDCM dichloromethane
DIC NN-DiisopropylcarbodiimidDIC NN-diisopropylcarbodiimide
DIPEA N,N-DiisopropylethylaminDIPEA N, N-diisopropylethylamine
DMF NN-DimethylformamidDMF NN-dimethylformamide
DMSO DimthylsulfoxidDMSO dimethyl sulfoxide
EGTA Ethylenglycol-bis-(2-aminoethyl)-N,N,N,N'-tetraessigsäure Et EthylEGTA ethylene glycol bis (2-aminoethyl) -N, N, N, N'-tetraacetic acid Et ethyl
Fmoc 9-FluorenylmethoxycarbonylFmoc 9-fluorenylmethoxycarbonyl
Gly. G GlycinGly. G glycine
HBTU O-(Benzotriazol-l-yl)-NJN,N',N'-tetramethyluroniumhexafluorophosphatHBTU O- (benzotriazol-l-yl) -N J N, N ', N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate
HPLC high-performance liquid chromatographyHPLC high-performance liquid chromatography
L LiterL liter
Leu, L L-LeucinLeu, L L-leucine
Lys, K L-LysinLys, K L-lysine
M molarM molar
MBHA MethylbenzhydrylaminMBHA methylbenzhydrylamine
MeOH Methanol mL Milliliter mM millimolar mRNA messenger RΝA nL ΝanoliterMeOH methanol mL milliliter mM millimolar mRNA messenger RΝA nL Νanoliter
Phe, F L-PhenylalaninPhe, F L-phenylalanine
Pbf 2,2,4,6,7-Pentamethyl-dihydrobenzofuran-5-sulfonylPbf 2,2,4,6,7-pentamethyl-dihydrobenzofuran-5-sulfonyl
PTFE PolytetrafluorethylenPTFE polytetrafluoroethylene
PVC PolyvinylchloridPVC polyvinyl chloride
PVDF PolyvinyldifluoridPVDF polyvinyl difluoride
RNA ribonucleic acidRNA ribonucleic acid
RP reversed-phaseRP reversed phase
RT RaumtemperaturRT room temperature
SDS ΝatriumlaurylsulfatSDS sodium lauryl sulfate
Ser, S L-Serin tBu tertiär-ButylSer, S L-serine tBu tertiary butyl
TFA TrifluoressigsäureTFA trifluoroacetic acid
THF TetrahydrofuranTHF tetrahydrofuran
Tris 2- Amino-2-hydroxymethyl- 1 ,3 -propandiolTris 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol
Tween20 Polyoxyethylen-Sorbitant-Monolaurat (Wz. der Fa. Atlas Chemie)Tween20 polyoxyethylene sorbitant monolaurate (trademark from Atlas Chemie)
U unit Im Rahmen der hierin beschriebenen Beispiele wurden die folgenden Reagenzien und Lösungsmittel benutzt:U unit The following reagents and solvents were used in the examples described herein:
tert.-Butyl-Methyl-Ether, 1,3-Diisopropylcarbodiimid, N,N-Diisopropylethylamin, Essigsäureanhydrid, Harnstoff, 40%ige Hydroxylaminlösung, Piperidin, Triethylamin, Dichlormethan, Diethylether, N,N-Dimethylformamid, Ethanol, Methanol, und Tetrahydrofuran stammen von Merck Euro lab (Darmstadt, Deutschland). Trifluoressigsäure, Dimethylsulfoxid und Thio- harnstoff wurden von Fluka (Deisenhofen, Deutschland) bezogen. Adenosin-5'-triphosphat, 2- Amino-2-hydroxymethyl-l,3-propandiol-hydrochlorid, Natriumchlorid, Magnesiumchlorid, 1,4- dithio-DL-threitol, Natriumlaurylsulfat, Polyoxyethylen-Sorbitant-Monolaurat, und Ethylengly- col-bis-(2-aminoethyl)-N,N,N',N'-tetraessigsäure stammen von Sigma (Taufkirchen, Deutschland). Das Rink-Amid-MBHA-Harz, (Benzotriazol-l-yl)-N,N,N',N'- tetramethyluroniumhexafluorophosphate und alle Fmoc-Aminosäurepentafluorphenylester wurden bei der Firma Novabiochem (Bad Soden, Deutschland) bezogen.tert-butyl methyl ether, 1,3-diisopropylcarbodiimide, N, N-diisopropylethylamine, acetic anhydride, urea, 40% hydroxylamine solution, piperidine, triethylamine, dichloromethane, diethyl ether, N, N-dimethylformamide, ethanol, methanol, and tetrahydrofuran come from Merck Euro lab (Darmstadt, Germany). Trifluoroacetic acid, dimethyl sulfoxide and thiourea were purchased from Fluka (Deisenhofen, Germany). Adenosine 5'-triphosphate, 2-amino-2-hydroxymethyl-l, 3-propanediol hydrochloride, sodium chloride, magnesium chloride, 1,4-dithio-DL-threitol, sodium lauryl sulfate, polyoxyethylene sorbitant monolaurate, and ethylene glycol bis- (2-aminoethyl) -N, N, N ', N'-tetraacetic acid are from Sigma (Taufkirchen, Germany). The Rink amide MBHA resin, (benzotriazol-l-yl) -N, N, N ', N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate and all Fmoc-amino acid pentafluorophenyl esters were obtained from Novabiochem (Bad Soden, Germany).
Zur SPOT-Synthese wurden Zellulose Membranen "Whatman 50" (Whatman Maidstone, UK) verwendet, auf denen nach der Standard-SPOT-Synthesemethode automatisch mit dem Gerät Autospot AMS 222 (Abimed, Langenfeld, Deutschland) unter Anwendung der Steuersoftware Autospot XL Ver. 2.02 Modifikationen durchgeführt wurden. Die Waschschritte erfogten in E- delstahlschalen (Merck Eurolab), die auf einem Wipptisch bewegt wurden.Cellulose membranes "Whatman 50" (Whatman Maidstone, UK) were used for the SPOT synthesis, on which the Autospot AMS 222 (Abimed, Langenfeld, Germany) and the Autospot XL Ver. Control software were automatically used according to the standard SPOT synthesis method. 2.02 modifications were made. The washing steps were carried out in stainless steel dishes (Merck Eurolab), which were moved on a rocking table.
Chromatographie und physikalische Daten:Chromatography and physical data:
RP-18-HPLC-MS-Analysen wurden durch Chromatographie unter Verwendung eines Hewlett Packard Serie 1100-Systems (Entgaser G1322A, Quatemäre Pumpe G1311A, Automatischer Probengeber G1313A, Thermostatisiertes Säulenfach G 1316A, Variabler UV-Detektor G1314A) und gekoppelter ESI-MS (Finnigan LCQ Ion-Trap-Massenspektrometer) durchgeführt. Die Trennung erfolgte an RP-18-Säulenmaterial (Vydac 218 TP5215, 2.1x150 mm, 5 μm, C18, 300 A mit Vorsäule) bei 30°C und einem Fluß von 0.3 mL/min unter Anwendung eines linearen Gradienten für alle Chromatogramme (5-95% B innerhalb von 17 min, wobei A: 0.05% TFA in Wasser und B: 0.05% TFA in CH3CN). Die UV-Detektion erfolgte bei λ=220 nm.RP-18 HPLC-MS analyzes were performed by chromatography using a Hewlett Packard Series 1100 system (degasser G1322A, quaternary pump G1311A, automatic sampler G1313A, thermostatted column compartment G 1316A, variable UV detector G1314A) and coupled ESI-MS ( Finnigan LCQ ion trap mass spectrometer). The separation was carried out on RP-18 column material (Vydac 218 TP5215, 2.1x150 mm, 5 μm, C18, 300 A with guard column) at 30 ° C and a flow of 0.3 mL / min using a linear gradient for all chromatograms (5th -95% B within 17 min, with A: 0.05% TFA in water and B: 0.05% TFA in CH 3 CN). UV detection was carried out at λ = 220 nm.
Präparative HPLC wurde mit einem System der Firma Merck Hitachi (Quatemäre Pumpe L- 6250, Variabler UV-Detektor L-/400, Interface D-7000, Software: HPLC Systemmanager D- 7000 für NT 4.0) unter Verwendung einer Säule der Firma Merck Eurolab (LiChrospher 100, RP18, 10x250 mm) bei einem Lösungsmittelfluß von 6.0 mL/min durchgeführt. Das verwendete Lösungsmittelsystem setzte sich aus den Komponenten A (H2O/0.1 Vol-% TFA) und B (CH3CN/0.1 Vol-% TFA) zusammen.Preparative HPLC was carried out using a system from Merck Hitachi (Quaternary Pump L- 6250, Variable UV Detector L- / 400, Interface D-7000, Software: HPLC System Manager D- 7000 for NT 4.0) using a column from Merck Eurolab (LiChrospher 100, RP18, 10x250 mm) with a solvent flow of 6.0 mL / min. The solvent system used was composed of components A (H 2 O / 0.1 vol% TFA) and B (CH 3 CN / 0.1 vol% TFA).
Geräte zur Herstellung der löslichen Peptide:Devices for the production of soluble peptides:
Die zur Immobilisierung verwendeten Peptide wurden als C-terminale Peptidamide mit Hilfe eines parallelen Syntheseautomaten "Syro" (MultiSynTech, Witten, Deutschland) nach dem Standard Fmoc-Protokoll an Rink-Amid-MBHA-Harz synthetisiert. Nach jedem Kupplungsschritt wurde jedoch zusätzlich eine Acetylierungsreaktion durchgeführt (Essigsäurean- hydrid/DIPEA/DMF im Volumenverhältnis 1/2/7, 10 min RT, Waschen mit 3 x DMF). Die erhaltenen Peptide wurden, nach Spaltung vom Harz und Abspaltung aller Schutzgruppen, mittels HPLC-MS analysiert und zeigten die gewünschten Molekülionensignale. Nach anschließender HPLC-Reinigung wurden die Peptide lyophilisiert und bei -20°C gelagert.The peptides used for immobilization were synthesized as C-terminal peptide amides using a parallel “Syro” automatic synthesizer (MultiSynTech, Witten, Germany) according to the standard Fmoc protocol on Rink amide MBHA resin. However, an acetylation reaction was also carried out after each coupling step (acetic anhydride / DIPEA / DMF in a volume ratio of 1/2/7, 10 min RT, washing with 3 × DMF). The peptides obtained were analyzed by HPLC-MS after cleavage from the resin and cleavage of all protective groups and showed the desired molecular ion signals. After subsequent HPLC purification, the peptides were lyophilized and stored at -20 ° C.
BeispieleExamples
Beispiel 1: Aldehyd-Funktionalisierung aminopropylsilylierter GlasoberflächenExample 1: Aldehyde functionalization of aminopropylsilylated glass surfaces
4-Carboxybenzaldehyd (Fluka, 21873) wurde 0.3 M in DMF gelöst. Die resultierende Mischung wurde durch die Zugabe von einem halben Äquivalent DIC 15 min bei RT aktiviert. Mit Druckluft gereinigte aminopropylsilylierte Glasoberflächen (2.5 x 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep™, S4651) wurden mit der so erhaltenen aktivierten Carboxybenzaldehyd-Lösung überschichtet und drei Stunden bei RT inkubiert. Anschließend wurden die so behandelten Glasoberflächen fünfmal mit jeweils 30 ml DMF je 3 Minuten bei RT gewaschen. Nach dreimaligem Waschen je drei Minuten mit jeweils 30 ml DCM bei RT wurden die Glasoberflächen getrocknet und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.4-carboxybenzaldehyde (Fluka, 21873) was dissolved 0.3 M in DMF. The resulting mixture was activated by the addition of half an equivalent of DIC for 15 min at RT. Aminopropylsilylated glass surfaces (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep ™, S4651) cleaned with compressed air were overlaid with the activated carboxybenzaldehyde solution thus obtained and incubated at RT for three hours. The glass surfaces treated in this way were then washed five times with 30 ml of DMF each for 3 minutes at RT. After washing three times for three minutes each with 30 ml of DCM at RT, the glass surfaces were dried and stored at 4 ° C. until further use.
Beispiel 2: Aldehyd-Funktionalisierung derivatisierter CelluloseExample 2: Aldehyde functionalization of derivatized cellulose
a) Herstellung der Grundmembran: Die Herstellung von aminoderivatisierten Cellulosemembranen wurde gemäß einem von Ast et al. (T. Ast, N. Heine, L. Germeroth, J. Schneider-Mergener, H. Wenschuh; efficient assembly of peptomers on continous surfaces, Tetrahedron Lett., 1999, 40, 4317-4318) entwickelten Verfahren durchgeführt (Fig. 7, I). Bei diesen speziell derivatisierten Cellulosemembranen ist die ter- minale Aminogruppe an ein photolabiles Element gebunden. Durch Einstrahlen von UV-Licht kann die Bindung der terminalen Aminogruppe zum photolabilen Element gespalten werden (vgl. Fig.7). Auf dieser Membran der Größe 19 x 29 cm wurde ein Array von 20 x 30 amid- verknüpften Fmoc-Phenylalanin-Spots (Durchmesser 6-7 mm, Beladung ca. 300 nmol/Spot) nach Standard-Spotsynthese-Methoden (DE 40 27 675 C 2, und A. Kramer, U. Reineke, L. Dong, B. Hoffmann, U. Hoffmüller, D. Winkler, R. Volkmer-Engert, J. Schneider-Mergener; SPOT synthesis - observations and optimizations, J Pept. Res., 1999, 54, 319-327) erzeugt. Nach Waschen mit DMF (3 x 2 min), wurden die nicht umgesetzten Aminogruppen auf der Cel- lulosemembran einer Blockierungsreaktion mit einer Lösung von 10% Acetanhydrid und 20% DEPEA in DMF unterzogen (10 min), um eine weitere Funktionalisierung dieser in späteren Schritten zu verhindern. Nach Waschen mit DMF (3 x 2 min) wurde die Fmoc-Gruppe durch Behandlung mit 20% Piperidin in DMF (2 x 10 min) abgespalten und mit DMF (3 x 2 min) und mit DCM (2 x 2 min) gewaschen. Für die weitere Funktionalisierung wurde ein Feld von 20 Spots verwendet. Die restliche Cellulosemembran wurde bei -18°C gelagert und für weitere Experimente verwendet.a) Production of the basic membrane: The production of amino-derivatized cellulose membranes was carried out according to one of Ast et al. (T. Ast, N. Heine, L. Germeroth, J. Schneider-Mergener, H. Wenschuh; efficient assembly of peptomers on continous surfaces, Tetrahedron Lett., 1999, 40, 4317-4318) developed methods (Fig. 7 , I). In these specially derivatized cellulose membranes, the terminal amino group is bound to a photolabile element. The binding of the terminal amino group to the photolabile element can be split by irradiation of UV light (cf. Fig. 7). An array of 20 x 30 amide-linked Fmoc-phenylalanine spots (diameter 6-7 mm, loading approx. 300 nmol / spot) according to standard spot synthesis methods (DE 40 27 675 C 2, and A. Kramer, U. Reineke, L. Dong, B. Hoffmann, U. Hoffmüller, D. Winkler, R. Volkmer-Engert, J. Schneider-Mergener; SPOT synthesis - observations and optimizations, J Pept. Res., 1999, 54, 319-327). After washing with DMF (3 x 2 min), the unreacted amino groups on the cellulose membrane were subjected to a blocking reaction with a solution of 10% acetic anhydride and 20% DEPEA in DMF (10 min) in order to further functionalize them in later steps to prevent. After washing with DMF (3 x 2 min), the Fmoc group was split off by treatment with 20% piperidine in DMF (2 x 10 min) and washed with DMF (3 x 2 min) and with DCM (2 x 2 min). A field of 20 spots was used for further functionalization. The remaining cellulose membrane was stored at -18 ° C and used for further experiments.
b) N-terminale Modifikation der Grundmembran mit 4-Carboxybenzaldehyd (Fig. 7, II): 4-Carboxybenzaldehyd (Fluka, 21873) wurde 0.4 M in DMF gelöst. Die resultierende Mischung wurde durch die Zugabe von einem halben Äquivalent DIC 15 min bei RT aktiviert. Auf jeden der 20 Spots wurden 2 μl der so erhaltenen symmetrischen Anhydrid-Lösung pipettiert (2 15 min Reaktionszeit) (vgl. Fig. 7, b) und dann mit DMF (3 2 min) und mit DCM (2 2 min) gewaschen und getrocknet und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.b) N-terminal modification of the base membrane with 4-carboxybenzaldehyde (Fig. 7, II): 4-carboxybenzaldehyde (Fluka, 21873) was dissolved in 0.4 M DMF. The resulting mixture was activated by the addition of half an equivalent of DIC for 15 min at RT. 2 μl of the symmetrical anhydride solution thus obtained were pipetted onto each of the 20 spots (2 15 min reaction time) (cf. FIG. 7, b) and then washed with DMF (3 2 min) and with DCM (2 2 min) and dried and stored at 4 ° C until further use.
Beispiel 3: Keton-Funktionalisierung aminopropylsilylierter GlasoberflächenExample 3: Ketone functionalization of aminopropylsilylated glass surfaces
Lävulinsäure (Fluka, 61380) wurde 0.3 M in DMF gelöst. Die resultierende Mischung wurde durch die Zugabe von einem halben Äquivalent DIC 15 min bei RT aktiviert. Mit Druckluft gereinigte aminopropylsilylierte Glasoberflächen (2.5 x 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep™, S4651) wurden mit der so erhaltenen Lävulinsäureanhydrid-Lösung überschichtet und drei Stunden bei RT inkubiert. Anschließend wurden die so behandelten Glasoberflächen fünfmal mit jeweils 30 ml DMF je 3 Minuten bei RT gewaschen. Nach dreimaligem Waschen je drei Minuten mit jeweils 30 ml DCM bei RT wurden die Glasoberflächen getrocknet und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.Levulinic acid (Fluka, 61380) was dissolved 0.3 M in DMF. The resulting mixture was activated by the addition of half an equivalent of DIC for 15 min at RT. Aminopropylsilylated glass surfaces (2.5 x 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep ™, S4651) cleaned with compressed air were covered with a layer of the levulinic anhydride solution thus obtained and at three hours RT incubated. The glass surfaces treated in this way were then washed five times with 30 ml of DMF each for 3 minutes at RT. After three washes for three minutes each with 30 ml of DCM at RT, the glass surfaces were dried and stored at 4 ° C. until further use.
Beispiel 4: Keton-Funktionalisierung der Cellulose-GrundmembranExample 4: Ketone functionalization of the cellulose base membrane
20 Spots der unter Beispiel 2a) beschriebenen Cellulose-Grundmembran wurden analog dem Beispiel 2b) mit Lävulinsäure (vgl. Fig. 7, c) anstelle von 4-Carboxybenzaldehyd modifiziert und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.20 spots of the cellulose base membrane described in Example 2a) were modified analogously to Example 2b) with levulinic acid (cf. FIG. 7, c) instead of 4-carboxybenzaldehyde and stored at 4 ° C. until further use.
Beispiel 5: Immobilisierung N-Hydroxy-Glycin-haltiger Peptide an aldehyd- f unktion alisierten Glas ob erfläch enExample 5: Immobilization of N-hydroxy-glycine-containing peptides on aldehyde-functionalized glass surfaces
a) Das zur Immobilisierung verwendete Peptid (N-Hydroxy-Gly)-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu- Gly-NH2 (Fig. 8, IN) wurde nach Standardmethoden der Fmoc-basierenden Chemie an der festen Phase als C-terminales Peptidamid synthetisiert. Dabei wurden entsprechend geschützte Fmoc- Aminosäuren mit einem Äquivalent HBTU und drei Äquivalenten Diisopropylethylamin in DMF aktiviert und an Rink-Amid-MBHA-Harz in DMF gekoppelt. Nach jedem Kupplungsschritt wurde jedoch zusätzlich eine Acetylierangsreaktion durchgeführt (Essigsäurean- hydrid/DEPEAJDMF im Nolumenverhältnis 1/2/7, 10 min RT, Waschen mit 3 x DMF). Die Abspaltung der Fmoc-Schutzgrappe erfolgte unter Verwendung von 20% Piperidin in DMF 30 min bei RT. Nach der Kupplung des N-terminalen Leucins wurde das harzgebundene Peptid mit 3 Äquivalenten Bromacetanhydrid in DMF 40 min bei RT umgesetzt. Anschließend wurde durch Behandlung mit 25%iger Lösung von Hydroxylamin in Wasser/DMF (im Mischungsverhältnis 1/1) eine nukleophile Substitution durchgeführt, die das seitenkettengeschützte, harzgebundenen Zielpeptid lieferte. Die Abspaltung der permanenten Schutzgrappen (fßu für Serin und Pbf für Arginin) und die gleichzeitige Ablösung vom Polymer erfolgte durch zweistündige Behandlung mit 97% Trifluoressigsäure bei RT. Die resultierende Mischung wurde filtriert und das Filtrat durch Zugabe von tert. Butyl-Methyl-Ether gefällt. Der Niederschlag wurde abgetrennt und mittels HPLC an RP18-Material mit Acetonitril/Wasser Mischungen (0.1% Trifluoressigsäure) gereinigt. Die das gewünschte Produkt enthaltenden Fraktionen wurden lyophilisiert und bis zur weiteren Verwendung bei -20°C gelagert. Die HPLC-Retentionszeit ist 7.1 min. b) Das Peptid N-Hydroxy-Gly-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH2 (Fig. 8, IV) wurde in 200 mM Acetatpuffer pH 4.0 gelöst (finale Konzentation der Peptide 0.5 mM) der 20 Vol% DMSO enthielt. Anschließend wurde bei RT jeweils 1 nl dieser Lösung in einer Anordnung von 26 Reihen und 63 Spalten (gesamt 1638 Spots) auf die aldehyd-funktionalisierten Glasoberflächen (Beispiel 1) mittels eines NanoPlotters der Firma Gesim aufgebracht. Dabei betrug der Spot-zuSpot- Abstand 0.8 mm. Anschließend wurden die so behandelten Glasoberflächen zwei Stunden bei RT inkubiert. Nach dreimaligem Waschen bei RT mit jeweils 100 ml destilliertem Wasser wurden die modifizierten Glasoberflächen mit 30 ml einer 40%igen wässrigen Hydroxylamin- Lösung 30 Minuten bei RT inkubiert, um die restlichen Aldehydfunktionen zu deaktivieren. Danach wurden die Glasoberflächen jeweils fünfmal je 3 Minuten mit je 50 ml Wasser bei RT und anschließend jeweils zweimal je 3 Minuten mit je 50 ml Methanol bei RT gewaschen. Die so behandelten Glasoberflächen wurden getrocknet und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.a) The peptide used for the immobilization (N-hydroxy-Gly) -Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH2 (Fig. 8, IN) was used as the solid phase according to standard methods of Fmoc-based chemistry C-terminal peptide amide synthesized. Appropriately protected Fmoc amino acids were activated with one equivalent of HBTU and three equivalents of diisopropylethylamine in DMF and coupled to Rink amide MBHA resin in DMF. However, an acetylation reaction was additionally carried out after each coupling step (acetic anhydride / DEPEAJDMF in a volume ratio of 1/2/7, 10 min RT, washing with 3 x DMF). The Fmoc protective group was cleaved using 20% piperidine in DMF for 30 min at RT. After the coupling of the N-terminal leucine, the resin-bound peptide was reacted with 3 equivalents of bromoacetic anhydride in DMF for 40 min at RT. A nucleophilic substitution was then carried out by treatment with 25% solution of hydroxylamine in water / DMF (in a mixing ratio of 1/1), which gave the side-chain-protected, resin-bound target peptide. The permanent protective groups (fßu for serine and Pbf for arginine) were split off and the polymer was simultaneously detached by treatment with 97% trifluoroacetic acid at RT for two hours. The resulting mixture was filtered and the filtrate by adding tert. Butyl methyl ether precipitated. The precipitate was separated off and purified by means of HPLC on RP18 material with acetonitrile / water mixtures (0.1% trifluoroacetic acid). The fractions containing the desired product were lyophilized and stored at -20 ° C. until further use. The HPLC retention time is 7.1 min. b) The peptide N-hydroxy-Gly-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH 2 (Fig. 8, IV) was dissolved in 200 mM acetate buffer pH 4.0 (final concentration of the peptides 0.5 mM) Contained 20 vol% DMSO. Subsequently, 1 nl of this solution was applied at RT in an arrangement of 26 rows and 63 columns (1638 spots in total) to the aldehyde-functionalized glass surfaces (Example 1) by means of a Gesim nano plotter. The spot-to-spot distance was 0.8 mm. The glass surfaces treated in this way were then incubated at RT for two hours. After washing three times at RT with 100 ml of distilled water in each case, the modified glass surfaces were incubated with 30 ml of a 40% strength aqueous hydroxylamine solution for 30 minutes at RT in order to deactivate the remaining aldehyde functions. The glass surfaces were then washed five times for 3 minutes each with 50 ml of water at RT and then twice each for 3 minutes with 50 ml of methanol at RT. The glass surfaces treated in this way were dried and stored at 4 ° C. until further use.
Beispiel 6: Immobilisierung N-Hydroxy-Glycin-h altiger Peptide an aldehyd- funktionalisierten Cellulose-Spots und anschließende Abspaltung (Fig. 9)EXAMPLE 6 Immobilization of N-Hydroxy-Glycine-Containing Peptides on Aldehyde-Functionalized Cellulose Spots and Subsequent Cleavage (FIG. 9)
a) Das zur Immobilisierung verwendete Peptid (N-Hydroxy-Gly)-Lys-Phe-Arg-NH2 (Fig. 9 V) wurde analog zu Beispiel 5a) hergestellt. Von diesem Peptid wurde aber das mit tert.Butyl- Methyl-Ether ausgefällte Rohprodukt für den im folgenden beschriebenen Immobilisierungsversuch verwendet (vgl. Fig. 10, es läßt sich erkennnen, dass neben einigen Nebenprodukten, die gewünschte Verbindung V im Rohprodukt vorhanden ist).a) The peptide (N-hydroxy-Gly) -Lys-Phe-Arg-NH 2 (FIG. 9 V) used for the immobilization was prepared analogously to Example 5a). Of this peptide, however, the crude product precipitated with tert-butyl methyl ether was used for the immobilization experiment described below (cf. FIG. 10, it can be seen that the desired compound V is present in the crude product in addition to some by-products).
b) Das Peptid (N-Hydroxy-Gly)-Lys-Phe-Arg-NH2 wurde in 200 Acetatpuffer pH 4.0 gelöst (finale Konzentation der Peptide 5 mM). Anschließend wurde ein Spot aldehyd-funktionalisierter Cellulose (siehe Beispiel 2b) 24 Stunden bei RT inkubiert (vgl. Fig. 9). Nach dreimaligem Waschen mit jeweils 1 ml destilliertem Wasser, waschen mit MeOH (3 x 2 min), DMF (3 x 2 min) und DCM (2 x 2min) wurden der modifizierte Cellulose-Spot getrocknet und durch Spalten des photolabilen Linkers mittels UV-Licht (4 Stunden auf einem UV-Tisch (Vilbert Lourmat TFX 20 LC, mit 100% entsprechend 7 mW/cm2 Intensität) gespalten. Das HPLC-Diagramm des abgespaltenen Produktes (Fig. 9, VI) zusammen mit den Massenspektren der einzelnen Verbindun- gen ist in Fig. 11 dargestellt. Aus der Figur läßt sich erkennnen, dass neben wenigen Nebenprodukten, die gewünschte Verbindung VI (Retentionszeit 9,8 Minuten) das Hauptprodukt darstellt.b) The peptide (N-hydroxy-Gly) -Lys-Phe-Arg-NH 2 was dissolved in 200 acetate buffer pH 4.0 (final concentration of the peptides 5 mM). A spot of aldehyde-functionalized cellulose (see Example 2b) was then incubated at RT for 24 hours (cf. FIG. 9). After washing three times with 1 ml of distilled water each time, washing with MeOH (3 x 2 min), DMF (3 x 2 min) and DCM (2 x 2 min), the modified cellulose spot was dried and by cleaving the photolabile linker using UV Split light (4 hours on a UV table (Vilbert Lourmat TFX 20 LC, with 100% corresponding to 7 mW / cm 2 intensity). The HPLC diagram of the split product (Fig. 9, VI) together with the mass spectra of the individual compounds - gene is shown in Fig. 11. From the figure it can be seen that in addition to a few by-products, the desired compound VI (retention time 9.8 minutes) is the main product.
Beispiel 7: Analyse Kinase vermittelter Peptidmodifikationen an modifizierten Glas- oberflächen (Fig. 12)Example 7: Analysis of kinase-mediated peptide modifications on modified glass surfaces (FIG. 12)
Eine mit dem Peptid (N-Hydroxy-Gly)-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH2 modifizierte Glasoberfläche (vgl. Beispiel 5) wurde mit 10ml lOOμM ATP in Kinasepuffer (50mM Tris-HCl, 150mM NaCl, 30mM MgCl2, 4mM DTT, 2mM EGTA, pH 7,5) 10 Minuten bei RT inkubiert. Die Glasoberfläche wurde getrocknet und anschließend wurde auf die Peptid-modifizierte Glas- oberfläche eine zweite, nichtmodifizierte Glasoberfläche gleicher Abmessungen gelegt. Dann wurden 50 μl einer Mischung aus Proteinkinase A (Sigma, P26452, U/ml), lOOμM/ml ATP und lOOμCi/ml γ-32P-ATP (Amersham, 9,25mBq/250μCi/25μl, Aktivität >5000Ci/mmol) in Kinasepuffer (50mM Tris-HCl, 150mM NaCl, 30mM MgCl2, 4mM DTT, 2mM EGTA, pH 7,5) durch Kapillarkräfte in den Spalt, der durch die auf der modifizierten Glasoberfläche aufliegende zweite Glasoberfläche gebildet wird, aufgegeben. Anschließend wurde 30 min bei RT in einer nahezu wassergesättigten Atmosphäre inkubiert. Um den durch unspezifische Bindung von ATP- bzw. Kinase-Molekülen an die Glasoberflächen verursachten Hintergrund zu verringern, wurde die modifizierte Glasoberfläche wie folgt gewaschen:A glass surface modified with the peptide (N-hydroxy-Gly) -Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH2 (see Example 5) was washed with 10 ml 100 μM ATP in kinase buffer (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl , 30mM MgCl 2 , 4mM DTT, 2mM EGTA, pH 7.5) incubated at RT for 10 minutes. The glass surface was dried and then a second, unmodified glass surface of the same dimensions was placed on the peptide-modified glass surface. Then 50 μl of a mixture of protein kinase A (Sigma, P26452, U / ml), lOOμM / ml ATP and lOOμCi / ml γ- 32 P-ATP (Amersham, 9.25mBq / 250μCi / 25μl, activity> 5000Ci / mmol) in kinase buffer (50mM Tris-HCl, 150mM NaCl, 30mM MgCl 2 , 4mM DTT, 2mM EGTA, pH 7.5) by capillary forces in the gap, which is formed by the second glass surface resting on the modified glass surface. The mixture was then incubated for 30 min at RT in an almost water-saturated atmosphere. In order to reduce the background caused by non-specific binding of ATP or kinase molecules to the glass surfaces, the modified glass surface was washed as follows:
- 3mal 3 Minuten bei RT mit Waschpuffer (1% SDS und 1% Tween20 in 50mM TRIS-Puffer, pH 7.5, 200 mM NaCl)- 3 times 3 minutes at RT with washing buffer (1% SDS and 1% Tween20 in 50mM TRIS buffer, pH 7.5, 200mM NaCl)
- 2mal 3 Minuten bei RT mit IM NaCl-Lösung- 2 times 3 minutes at RT with IM NaCl solution
- 2mal 3 Minuten bei RT mit destilliertem Wasser- 2 times 3 minutes at RT with distilled water
- 2mal 3 Minuten bei RT mit 80%iger Ameisensäure in Ethanol- 2 times 3 minutes at RT with 80% formic acid in ethanol
- 2mal 3 Minuten bei RT mit destilliertem Wasser- 2 times 3 minutes at RT with distilled water
- 2mal 5 Minuten bei 50°C mit einer Lösung, die 6M Harnstoff, 2M Thiohamstoff und 1% SDS enthielt- 2 times 5 minutes at 50 ° C with a solution containing 6M urea, 2M thiourea and 1% SDS
- 3mal 3 Minuten bei RT mit destilliertem Wasser- 3 times 3 minutes at RT with distilled water
- 3mal 3 Minuten bei RT mit Methanol Nach dem Trocknen der Glasoberfläche wurde die in den glasoberflächen-gebundenen Peptiden eingebaute Menge an radioaktivem Phosphat mittels eines Phosphorlmager-Systems (FLA-3000, FUJEFILM) bestimmt (vgl. Fig. 12).- 3 times 3 minutes at RT with methanol After the glass surface had dried, the amount of radioactive phosphate incorporated in the glass surface-bound peptides was determined using a phosphorus-lean system (FLA-3000, FUJEFILM) (cf. FIG. 12).
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. The features of the invention disclosed in the above description, the claims and the drawings can be essential both individually and in any combination for realizing the invention in its various embodiments.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Immobilisierung von Verbindungen auf einer Oberfläche umfassend die Schritte1. A method of immobilizing compounds on a surface comprising the steps
Bereitstellen einer zu immobilisierenden Verbindung als ersten Reaktionspartner und einer Oberfläche als zweiten Reaktionspartner, wobei der erste Reaktionspartner eine erste reaktive Gruppe und der zweite Reaktionspartner eine erste reaktive Gruppe umfasst, undProviding a compound to be immobilized as a first reaction partner and a surface as a second reaction partner, the first reaction partner comprising a first reactive group and the second reaction partner comprising a first reactive group, and
Reagieren der beiden ReaktionspartnerReact the two reactants
dadurch gekennzeichnet, dass beim Reagieren der beiden Reaktionspartner eine Nitron- Grappe ausgebildet wird und die Oberfläche eine planare Oberfläche ist.characterized in that when the two reactants react, a nitron grappa is formed and the surface is a planar surface.
2. Verfahren zur Immobilisierung von polymeren Verbindungen auf einer Oberfläche, wobei die einzelnen polymeren Verbindungen aus mehreren Untereinheiten aufgebaut sind, umfassend die Schritte2. A method for immobilizing polymeric compounds on a surface, the individual polymeric compounds being composed of several subunits, comprising the steps
a) Bereitstellen einer in Lösung vorliegenden zu immobilisierenden polymeren Verbindung als ersten Reaktionspartner und einer Oberfläche als zweiten Reaktionspartner, wobei der erste Reaktionspartner eine erste reaktive Gruppe und der zweite Reaktionspartner eine erste reaktive Gruppe umfasst;a) providing a polymeric compound to be immobilized in solution as the first reaction partner and a surface as the second reaction partner, the first reaction partner comprising a first reactive group and the second reaction partner comprising a first reactive group;
b) Reagieren der beiden Reaktionspartner unter Ausbildung einer Nitron-Gruppe, insbesondere zwischen der polymeren Verbindung und der Oberfläche.b) reacting the two reactants to form a nitron group, in particular between the polymeric compound and the surface.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nitrongruppe zwischen dem ersten und dem zweiten Reaktionspartner ausgebildet wird. 3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the nitron group is formed between the first and the second reaction partner.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nitrongrappe aus Teilen der ersten reaktiven Grappe des ersten Reaktionspartners und der ersten reaktiven Grappe des zweiten Reaktionspartners gebildet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the nitrone group is formed from parts of the first reactive group of the first reaction partner and the first reactive group of the second reaction partner.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste reaktive Grappe der zu immobilisierenden Verbindung eine reaktive Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die Hydroxylamine, bevorzugt N-substituierte Hydroxylamine; Aldehyde; Ketone; Acetale; Ketale; Thiocarbonylverbindungen; Thioketale und Thioacetale umfasst.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the first reactive group of the compound to be immobilized is a reactive group which is selected from the group consisting of hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines; aldehydes; ketones; acetals; ketals; thiocarbonyl; Includes thioketals and thioacetals.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste reaktive Grappe der Oberfläche eine reaktive Grappe ist, die ausgewählt ist aus der Grappe, die Hydroxylamine, bevorzugt N-subtituierte Hydroxylamine, Aldehyde, Ketone, Acetale, Ketale, Thiocarbonylverbindungen, Thioketale und Thioacetale umfasst.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the first reactive Grappe of the surface is a reactive Grappe, which is selected from the Grappe, the hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines, aldehydes, ketones, acetals, ketals, Includes thiocarbonyl compounds, thioketals and thioacetals.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Reagieren eine chemoselektive Reaktion ist.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the reaction is a chemoselective reaction.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Immobilisierung eine gerichtete Immobilisierung ist.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the immobilization is a directed immobilization.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zu immobilisierende Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, die Nukleinsäuren, Gene, chromosomale Nukleinsäuren, cDNA, RNA, Oligonukleotide, Polynukleotide, Primer, Sonden, PNA, Peptide, Polypeptide, Proteindomänen, Proteine, Zucker, Polyzucker, Lipide, Polylipide, Coenzyme, Naturstoffe und niedermolekulare Verbindungen sowie Derivate und Analoga von den vorstehend genannten Gruppen umfasst.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the compound to be immobilized is selected from the group consisting of nucleic acids, genes, chromosomal nucleic acids, cDNA, RNA, oligonucleotides, polynucleotides, primers, probes, PNA, peptides, polypeptides , Protein domains, proteins, sugars, poly sugars, lipids, polylipids, coenzymes, natural products and low molecular weight compounds as well as derivatives and analogs from the above-mentioned groups.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Untereinheiten ausgewählt ist aus der Gruppe, die Aminosäuren, Nukleotide, Kohlenhydrate, Aminoalkohole, Polyalkohole, Diole, Terpene, Lipide, Olefine, Epoxide, Halogenalkane, Alkohole, Polyamine, Diamine, Amine, Aminothiole, Mercaptoalkohole, Polythiole, Dithiole und Thiole umfasst. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that at least one of the subunits is selected from the group consisting of amino acids, nucleotides, carbohydrates, amino alcohols, polyalcohols, diols, terpenes, lipids, olefins, epoxides, haloalkanes, alcohols, Polyamines, diamines, amines, aminothiols, mercapto alcohols, polythiols, dithiols and thiols.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eine planare Oberfläche ist.11. The method according to any one of claims 2 to 10, characterized in that the surface is a planar surface.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die planare Oberfläche ein Chip ist, bevorzugterweise die Oberfläche eines Chips.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the planar surface is a chip, preferably the surface of a chip.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die Silikate, Keramik, Glas, Metalle, organische Trägermaterialien, Cellulose, Nitrocellulose, Chitin, PTFE, Polypropylen, Polystyrol, Copolymere, Gold, Platin, Silber, Kupfer, Silicium, Titandioxid, magnetische Materialien, magnetisierbare Materialien und Siliciumoxid umfasst.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the surface comprises a material which is selected from the group consisting of silicates, ceramics, glass, metals, organic carrier materials, cellulose, nitrocellulose, chitin, PTFE, polypropylene, Polystyrene, copolymers, gold, platinum, silver, copper, silicon, titanium dioxide, magnetic materials, magnetizable materials and silicon oxide.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die planare Oberfläche eine nicht-poröse Oberfläche ist.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the planar surface is a non-porous surface.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion der zu immobilisierenden Verbindung mit der Oberfläche unter Mikrowellenbestrahlung erfolgt.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the reaction of the compound to be immobilized with the surface takes place under microwave radiation.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Nitronstraktur eine Struktur gemäß Formel (I) aufweist16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the nitrone structure has a structure according to formula (I)
Figure imgf000048_0001
Figure imgf000048_0001
wobeiin which
der Rest X die Oberfläche, insbesondere eine Oberfläche eines Festphasenträgers, ist und zumindest einer der Reste Y oder Z eine immobilisierte Verbindung ist; oder zumindest einer der Reste Y oder Z eine Oberfläche, insbesondere eine Oberfläche eines Festphasenträgers, ist und der Rest X eine immobilisierte Verbindung ist.the radical X is the surface, in particular a surface of a solid phase support, and at least one of the radicals Y or Z is an immobilized compound; or at least one of the radicals Y or Z is a surface, in particular a surface of a solid phase support, and the radical X is an immobilized compound.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Z oder Y oder X eine Oberfläche ist und der zweite Reaktionspartner die Struktur F-R1- umfasst, wobei17. The method according to claim 16, characterized in that at least Z or Y or X is a surface and the second reactant comprises the structure FR 1 -, wherein
R1 ausgewählt ist aus der Grappe, die Hydroxylamine, bevorzugterweise N- substituierte Hydroxylamine; Aldehyde; Ketone; Acetale; Ketale; Thiocarbonylverbindungen; Thioketale und Thioacetale umfasst undR 1 is selected from the Grappe, the hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines; aldehydes; ketones; acetals; ketals; thiocarbonyl; Includes thioketals and thioacetals and
F eine mit R1 funktionalisierte Verbindung oder ein mit R1 funktionalisiertesF is a compound functionalized with R 1 or one functionalized with R 1
Material ist.Material is.
18. Verfahren nach Ansprach 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass18. The method according spoke 16 or 17, characterized in that
Z oder Y oder X eine immobilisierte Verbindung ist und und der erste Reaktionspartner die Struktur G-R2- umfasst, wobeiZ or Y or X is an immobilized compound and and the first reactant comprises the structure GR 2 -, wherein
R2 ausgewählt ist aus der Grappe, die Hydroxylamine, bevorzugt N-substituierte Hydroxylamine; Aldehyde; Ketone; Acetale; Ketale; Thiocarbonylverbindungen; Thioketale und Thioacetale umfasst undR 2 is selected from the Grappe, the hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines; aldehydes; ketones; acetals; ketals; thiocarbonyl; Includes thioketals and thioacetals and
G eine mit R2 funktionalisierte Verbindung ist.G is a compound functionalized with R 2 .
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die immobilisierte Verbindung eine Struktur G!-G2- aufweist, wobei19. The method according to any one of claims 1 to 18, characterized in that the immobilized compound has a structure G ! -G 2 -, where
G1 ausgewählt ist aus der Gruppe, die Nukleinsäuren, Gene, chromosomale Nukleinsäuren, cDNA, RNA, Oligonukleotide, Polynukleotide, Primer, PNA, Peptide, Polypeptide, Proteindomänen, Proteine, Zucker, Polyzu- cker, Lipide, Polylipide, Coenzyme, Naturstoffe, und niedermolekulare Verbindungen sowie Derivate und Analoga jeweils davon umfasst, undG 1 is selected from the group consisting of nucleic acids, genes, chromosomal nucleic acids, cDNA, RNA, oligonucleotides, polynucleotides, primers, PNA, peptides, polypeptides, protein domains, proteins, sugars, poly- cker, lipids, polylipids, coenzymes, natural products, and low molecular weight compounds as well as derivatives and analogues each thereof, and
G2 ein Verbindungselement ist, das G1 und die Nitrongrappe direkt verbindet und das Verbindungselement selektiv an der Verknüpfungsstelle zu G1 o- der selektiv zwischen G1 und der Nitrongruppe spaltbar ist.G 2 is a connecting element which connects G 1 and the nitrone group directly and the connecting element is selectively cleavable at the point of connection to G 1 or selectively between G 1 and the nitronic group.
20. Verfahren nach Ansprach 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement G2 ausgewählt ist aus der Grappe, die zusätzlich funktionalisierte Schutzgruppen umfasst, wobei bevorzugterweise die Schutzgrappen solche für Amine, Alkohole, Diole, Carbonsäuren, Carbonylgruppen und Thiole sind.20. The method according spoke 19, characterized in that the connecting element G 2 is selected from the Grappe, which additionally comprises functionalized protective groups, the protective groups preferably being those for amines, alcohols, diols, carboxylic acids, carbonyl groups and thiols.
21. Struktur umfassend eine planare Oberfläche, bevorzugterweise eine Oberfläche eines Festphasenträgers, mit einer darauf immobilisierten Verbindung, wobei die Struktur eine Nitrongrappe umfasst.21. Structure comprising a planar surface, preferably a surface of a solid phase support, with a compound immobilized thereon, the structure comprising a nitrone cluster.
22. Straktur nach Ansprach 21, dadurch gekennzeichnet, dass die immobilisierte Verbindung eine polymere Verbindung ist.22. Structure according to spoke 21, characterized in that the immobilized compound is a polymeric compound.
23. Struktur nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Nitrongrappe zwischen der Oberfläche und der immobilisierten Verbindung angeordnet ist.23. Structure according to claim 21 or 22, characterized in that the nitrone cluster is arranged between the surface and the immobilized connection.
24. Struktur nach Ansprach 23, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Nitrongrappe und der immobilisierten Verbindung ein Verbindungselement angeordnet ist.24. Structure according spoke 23, characterized in that a connecting element is arranged between the Nitronrappe and the immobilized connection.
25. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung umfassend mindestens zwei verschiedene Verbindungen, bevorzugterweise polymere Verbindungen, an mindestens zwei verschiedenen Stellen einer planaren Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindung an einer ersten Stelle der planaren Oberfläche und die zweite Verbindung an einer zweiten Stelle der planaren Oberfläche nach einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche immobilisiert wird. 25. A method for producing an arrangement comprising at least two different compounds, preferably polymeric compounds, at at least two different locations on a planar surface, characterized in that the first connection at a first location on the planar surface and the second connection at a second location on the planar surface Surface is immobilized according to a method according to any one of the preceding claims.
26. Planare Oberfläche herstellbar nach einem Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.26. Planar surface producible by a method according to one of the preceding claims.
27. Planare Oberfläche umfassend eine daran kovalent immobilisierte Verbindung, bevorzugterweise eine polymere Verbindung, wobei zwischen der immobilisierten Verbindung und der Oberfläche eine Nitrongruppe angeordnet ist.27. Planar surface comprising a compound covalently immobilized thereon, preferably a polymeric compound, a nitron group being arranged between the immobilized compound and the surface.
28. Anordnung herstellbar nach einem Verfahren gemäß Anspruch 25.28. Arrangement producible by a method according to claim 25.
29. Anordnung, insbesondere nach Ansprach 28, umfassend eine planare Oberfläche nach einem der vorangehenden Ansprüche.29. Arrangement, in particular according spoke 28, comprising a planar surface according to one of the preceding claims.
30. Verfahren zur Bestimmung der Substratspezifität einer enzymatischen Aktivität umfassend die folgenden Schritte:30. A method for determining the substrate specificity of an enzymatic activity comprising the following steps:
Bereitstellen eines Satzes von Aminosäuresequenzen auf der planaren Oberfläche eines Trägermaterials, wobei die Aminosäuresequenzen gerichtet immobilisiert sind,Providing a set of amino acid sequences on the planar surface of a carrier material, the amino acid sequences being directionally immobilized,
Kontaktieren und/oder Inkubieren einer enzymatischen Aktivität mit dem Satz von Aminosäuresequenzen, undContacting and / or incubating an enzymatic activity with the set of amino acid sequences, and
Nachweis einer Reaktion zwischen einer der immobilisierten Aminosäuresequenzen und der enzymatischen Aktivität,Detection of a reaction between one of the immobilized amino acid sequences and the enzymatic activity,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die planare Oberfläche eine planare Oberfläche nach einem der Ansprüche 26 oder 27 oder eine planare Oberfläche einer Anordnung nach einem der Ansprüche 28 oder 29 ist, undthe planar surface is a planar surface according to one of claims 26 or 27 or a planar surface of an arrangement according to one of claims 28 or 29, and
bei der Umsetzung der enzymatischen Aktivität mit dem Satz von Aminosäuren eine Änderung des Molekulargewichts mindestens einer der Aminosäuresequenzen erfolgt. when the enzymatic activity is implemented with the set of amino acids, the molecular weight of at least one of the amino acid sequences is changed.
31. Verfahren nach Ansprach 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachweis der Reaktion an der oder unter Verwendung der auf der Oberfläche des Trägermaterials immobilisierten Aminosäuresequenz erfolgt.31. The method according spoke 30, characterized in that the detection of the reaction is carried out on or using the amino acid sequence immobilized on the surface of the carrier material.
32. Verfahren nach Ansprach 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Molekulargewichts durch Ausbildung oder Spaltung einer kovalenten Bindung an einer der Aminosäuresequenzen erfolgt, bevorzugterweise an derjenigen Aminosäuresequenz, die mit der enzymatischen Aktivität reagiert.32. The method according spoke 30 or 31, characterized in that the change in molecular weight is carried out by forming or cleaving a covalent bond on one of the amino acid sequences, preferably on that amino acid sequence that reacts with the enzymatic activity.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachweis der Reaktion durch Detektion der Änderung des Molekulargewichts erfolgt.33. The method according to any one of claims 30 to 32, characterized in that the detection of the reaction is carried out by detecting the change in molecular weight.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachweis durch ein Nachweisverfahren erfolgt, das ausgewählt ist aus der Grappe, die Auto- radiographie, Plasmonresonanzspektroskopie, Fluoreszenzspektroskopie, UV- Spektroskopie, Infrarotspektroskopie, Elektronenmikroskopie, Atom-Kraftmikroskopie und Rastertunnelmikroskopie umfasst.34. The method according to any one of claims 30 to 33, characterized in that the detection is carried out by a detection method which is selected from Grappe, auto-radiography, plasmon resonance spectroscopy, fluorescence spectroscopy, UV spectroscopy, infrared spectroscopy, electron microscopy, atomic force microscopy and Includes scanning tunneling microscopy.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die enzymatische Aktivität ausgewählt ist aus der Grappe, die Kinasen, Sulfotransferasen, Glyco- syltransferasen, Acetyltransferasen, Farnesyltransferasen, Palmityltransferasen, Phos- phatasen, Sulfatasen, Esterasen, Lipasen, Acetylasen und Proteasen umfasst.35. The method according to any one of claims 30 to 34, characterized in that the enzymatic activity is selected from Grappe, the kinases, sulfotransferases, glycosyltransferases, acetyltransferases, farnesyltransferases, palmityltransferases, phosphatases, sulfatases, esterases, lipases, acetylases and proteases.
36. Verfahren zur Reinigung einer Verbindung, insbesondere einer polymeren Verbindung, umfassend die Schritte36. A method for purifying a compound, especially a polymeric compound, comprising the steps
a) Bereitstellen eines Gemisches von Verbindungen, wobei das Gemisch so zusammengesetzt ist, dass das Gemisch zumindest eine mit einer oder mehreren reaktiven Gruppe(n) ausgestattete zu immobilisierende chemische Verbindung, insbesondere eine polymere Verbindung, zusammen mit einem oder mehreren diese reaktive^) Grappe(n) nicht enthaltenden Nebenprodukten umfasst, b) Immobilisieren der die reaktive(n) Grappe(n) enthaltenden chemischen Verbindung an einer Oberfläche, insbesondere eines Festphasenträgers, durch Reaktion der die reaktive(n) Grappe(n) enthaltenden chemischen Verbindung mit der Oberfläche unter Ausbilden einer oder mehrerer kovalenter Bindung(en) zwischen der Verbindung und der Oberfläche, wobei zwischen der Oberfläche und der immobilisierten Verbindung zumindest eine Nitrongrappierung durch die Reaktion ausgebildet wird oder zumindest vorhanden ist,a) providing a mixture of compounds, the mixture being composed such that the mixture has at least one chemical compound to be immobilized which is provided with one or more reactive groups, in particular a polymeric compound, together with one or more these reactive grapples (n) includes non-containing by-products, b) immobilizing the chemical compound containing the reactive grapple (s) on a surface, in particular a solid phase support, by reacting the chemical compound containing the reactive grapple (s) with the surface to form one or more covalent bonds ( en) between the connection and the surface, at least one nitrone layer being formed or at least present between the surface and the immobilized connection by the reaction,
c) Entfernen der nicht immobilisierten chemischen Verbindung(en) und der nicht immobilisierten Nebenprodukte.c) removing the non-immobilized chemical compound (s) and the non-immobilized by-products.
37. Verfahren nach Anspruch 36 weiter umfassend den Schritt37. The method of claim 36 further comprising the step
d) Abspalten der immobilisierten Verbindung von der Oberfläche, bevorzugterweise durch Spalten einer anderen, als der in Schritt b) ausgebildeten, kovalenten Bindung.d) cleaving off the immobilized compound from the surface, preferably by cleaving a covalent bond other than that formed in step b).
38. Verfahren nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eine reaktive Gruppe umfasst.38. The method according to claim 36 or 37, characterized in that the surface comprises a reactive group.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren kovalenten Bindung(en) durch Reaktion der reaktiven Gruppe(n) auf der Verbindung mit einer oder mehreren der reaktive(n) Grappe(n) auf der Oberfläche ausgebildet wird/werden.39. The method according to any one of claims 36 to 38, characterized in that the one or more covalent bond (s) by reaction of the reactive group (s) on the compound with one or more of the reactive grapple (s) on the Surface is / are being formed.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Gruppe ausgewählt ist aus der Gruppe, die Hydroxylamine, bevorzugt N-subtituierte Hydroxylamine; Aldehyde; Ketone; Acetale; Ketale; Thiocarbonylgruppen; Thioketale und Thioacetale umfasst.40. The method according to any one of claims 36 to 39, characterized in that the reactive group is selected from the group consisting of hydroxylamines, preferably N-substituted hydroxylamines; aldehydes; ketones; acetals; ketals; thiocarbonyl; Includes thioketals and thioacetals.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Gruppe in der Verbindung mehrfach enthalten ist, bevorzugterweise 2-mal bis 50-mal, bevorzugtererweise 2- 10 mal. 41. The method according to any one of claims 36 to 40, characterized in that the reactive group is contained in the compound several times, preferably 2 times to 50 times, preferably 2 to 10 times.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass infolge der einen oder mehreren kovalenten Bindung(en) zwischen der Verbindung und der Oberfläche eine Struktur nach einem der Ansprüche 21 bis 24 ausgebildet wird.42. The method according to any one of claims 36 to 41, characterized in that a structure according to one of claims 21 to 24 is formed as a result of the one or more covalent bond (s) between the connection and the surface.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche planar ist.43. The method according to any one of claims 36 to 42, characterized in that the surface is planar.
44. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die Festphasenträger für Synthese, Aktivkohle, anorganische Partikel, Magnetpartikel und magnetisierbare Partikel, für Chromatographie oder Festphasenextraktion geeignete Materialien, Silici- umdioxid, Glas, Cellulose, Chitin, Baumwolle, Polyolefine, Titanoxid, Gold, Platin, Silber, Kupfer, halogenierte Polyolefine wie PVDF oder PVC sowie Polytetrafluoroethylen und Keramik umfasst.44. The method according to any one of claims 36 to 43, characterized in that the surface consists of a material which is selected from the group consisting of solid phase supports for synthesis, activated carbon, inorganic particles, magnetic particles and magnetizable particles, materials suitable for chromatography or solid phase extraction , Silicon dioxide, glass, cellulose, chitin, cotton, polyolefins, titanium oxide, gold, platinum, silver, copper, halogenated polyolefins such as PVDF or PVC, and polytetrafluoroethylene and ceramic.
45. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung ausgewählt ist aus der Grappe, die Nukleinsäuren, Gene, chromosomale Nukleinsäuren, cDNA, RNA, Oligonukleotide, Polynukleotide, Primer, Sonden, PNA, Peptide, Polypeptide, Proteindomänen, Proteine, Zucker, Polyzucker, Lipide, Polylipide, Coenzyme, Naturstoffe, und niedermolekulare Verbindungen sowie Derivate und Analoga davon umfasst.45. The method according to any one of claims 36 to 44, characterized in that the compound is selected from the Grappe, the nucleic acids, genes, chromosomal nucleic acids, cDNA, RNA, oligonucleotides, polynucleotides, primers, probes, PNA, peptides, polypeptides, protein domains , Proteins, sugars, poly sugars, lipids, polylipids, coenzymes, natural products, and low molecular compounds as well as derivatives and analogues thereof.
46. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung ein Polypeptid ist, das 2 bis 1000 Aminosäuren, bevorzugterweise 3 bis 200 Aminosäuren, bevorzugtererweise 4 bis 100 Aminosäuren und noch bevorzugter 5 bis 20 Aminosäuren umfasst.46. The method according to claim 45, characterized in that the compound is a polypeptide comprising 2 to 1000 amino acids, preferably 3 to 200 amino acids, preferably 4 to 100 amino acids and more preferably 5 to 20 amino acids.
47. Verfahren nach Ansprach 36 oder 46, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der reaktiven Gruppen direkt oder indirekt mit der terminalen Untereinheit der zu immobilisierenden Verbindung, insbesondere der polymeren zu immobilisierenden Verbindung, verbunden ist/sind. 47. Method according to spoke 36 or 46, characterized in that one or more of the reactive groups is / are directly or indirectly connected to the terminal subunit of the compound to be immobilized, in particular the polymeric compound to be immobilized.
48. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der reaktiven Gruppen direkt oder indirekt mit der Seitenkette der N-terminalen Aminosäure des Polypeptids verbunden ist/sind.48. The method according to any one of claims 36 to 47, characterized in that one or more of the reactive groups is / are directly or indirectly connected to the side chain of the N-terminal amino acid of the polypeptide.
49. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 48, dadurch gekennzeichnet; dass die Verbindung, insbesondere das Peptid oder Polypeptid ein Substrat für eine enzymatische Aktivität ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die Kinasen, Sulfotransferasen, Glyco- syltransferasen, Acetyltransferasen, Farnesyltransferasen, Palmityltransferasen, Phos- phatasen, Sulfatasen, Esterasen, Lipasen, Acetylasen, Proteasen umfasst.49. The method according to any one of claims 36 to 48, characterized in that; that the compound, in particular the peptide or polypeptide, is a substrate for an enzymatic activity which is selected from the group consisting of kinases, sulfotransferases, glycosyltransferases, acetyltransferases, farnesyltransferases, palmityltransferases, phosphatases, sulfatases, esterases, lipases, acetylases , Includes proteases.
50. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung eine chemoselektive Reaktion ist.50. The method according to any one of claims 36 to 49, characterized in that the implementation is a chemoselective reaction.
51. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 50 dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung innerhalb eines Zeitraums von 0,1 Sekunde bis zu 2 Stunden, bevorzugterweise innerhalb eines Zeitraums von 1 Sekunde bis 1 Stunde und bevorzugtererweise innerhalb von weniger als 10 Minuten erfolgt. 51. The method according to any one of claims 36 to 50, characterized in that the reaction takes place within a period of 0.1 seconds to 2 hours, preferably within a period of 1 second to 1 hour and preferably within less than 10 minutes.
PCT/EP2002/008671 2001-08-03 2002-08-01 Method for immobilizing compounds by means of nitron formation and arrangement for immobilizing compounds WO2003014138A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2002336944A AU2002336944A1 (en) 2001-08-03 2002-08-01 Method for immobilizing compounds by means of nitron formation and arrangement for immobilizing compounds

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2001138092 DE10138092A1 (en) 2001-08-03 2001-08-03 Process for immobilizing connections and arranging immobilized connections
DE10138092.5 2001-08-03

Publications (3)

Publication Number Publication Date
WO2003014138A2 true WO2003014138A2 (en) 2003-02-20
WO2003014138A8 WO2003014138A8 (en) 2003-07-31
WO2003014138A3 WO2003014138A3 (en) 2004-01-08

Family

ID=7694246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2002/008671 WO2003014138A2 (en) 2001-08-03 2002-08-01 Method for immobilizing compounds by means of nitron formation and arrangement for immobilizing compounds

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2002336944A1 (en)
DE (1) DE10138092A1 (en)
WO (1) WO2003014138A2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998015566A1 (en) * 1996-10-08 1998-04-16 Macquarie Research Ltd. Glycan derivatives
WO2001016115A1 (en) * 1999-09-01 2001-03-08 Chemrx Advanced Technologies, Inc. Process for synthesizing isoxazolidines

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998015566A1 (en) * 1996-10-08 1998-04-16 Macquarie Research Ltd. Glycan derivatives
WO2001016115A1 (en) * 1999-09-01 2001-03-08 Chemrx Advanced Technologies, Inc. Process for synthesizing isoxazolidines

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003014138A3 (en) 2004-01-08
WO2003014138A8 (en) 2003-07-31
AU2002336944A1 (en) 2003-02-24
DE10138092A1 (en) 2003-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2002083884A2 (en) Immobilizing method and arrangements of compounds, which are produced therewith, on a planar surface
EP1379881B1 (en) Method for determining the substrate specificity of an enzymatic activity and a device therefor
Gravert et al. Organic synthesis on soluble polymer supports: liquid-phase methodologies
Ramström et al. Chemical biology of dynamic combinatorial libraries
CN101473220A (en) Electrode array device having an adsorbed porous reaction layer
WO1991019735A1 (en) Libraries of modified peptides with protease resistance
CN101156062A (en) Electrode array device having an adsorbed porous reaction layer having a linker moiety
US20230192761A1 (en) Compounds and methods for selective c-terminal labeling
DE60124376T2 (en) FUNCTIONALIZED SOLID CARRIER FOR THE ORGANIC SYNTHESIS OF PEPTIDES AND SMALL MOLECULES
Flohr et al. Chemoenzymatic synthesis of nucleopeptides
US9574236B2 (en) Isolation of RNA-protein complexes using cross-linking reagents and oligonucleotides
JP2003516159A (en) Products comprising a support on which nucleic acids are immobilized, and their use as DNA chips
WO2003014138A2 (en) Method for immobilizing compounds by means of nitron formation and arrangement for immobilizing compounds
JP4728140B2 (en) Protein immobilization method
WO2022084486A1 (en) Self-purified nucleic acid encoded libraries
EP1945798A2 (en) Methods for determining the cleavability of substrates
EP1445260A1 (en) Method of immobilising of chemical compounds to solid phases
EP0871650A2 (en) Solid phase organic synthesis
US20100099831A1 (en) Solid phase immobilized trifunctional linker
DE60032759T2 (en) FUNCTIONALIZED SOLID CARRIER FOR THE PREPARATION OF ALPHA-OXOALDEHYDE
WO1999031124A1 (en) Cholic acid-based scaffolds for multidimensional molecular presentation of peptides
WO2013057186A1 (en) Photolabile linker for the synthesis of hydroxamic acids
US20070141724A1 (en) Solid phase immobilized trifunctional linker
JP2002255995A (en) Peptide containing oligotyrosine
AT9391U1 (en) MARKED PEPTIDES AND INTERMEDIATE PRODUCTS SUITED TO THEIR MANUFACTURE

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MN MW MX MZ NO NZ OM PH PL PT RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TN TR TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZM

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ OM PH PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DK EE ES FI FR GB GR IE IT LU MC PT SE SK TR BF BJ CF CG CI GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
CFP Corrected version of a pamphlet front page
CR1 Correction of entry in section i

Free format text: IN PCT GAZETTE 08/2003 UNDER (72, 75) REPLACE "SCHUTWOSKI, MIKE" BY "SCHUTKOWSKI, MIKE" AND UNDER (74) REPLACE "BOHMAAN, ARMIN, K." BY "BOHMANN, ARMIN, K."

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: JP