Синтез и изучение свойств хиральных пептидно-нуклеиновых кислот

• Автор: Льянов, Махмуд Алиханович
• Шифр специальности: 02.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1. Структура ПНК к ее особенности

2. Физикохимические свойства пептиднонуклеиновых кислот

2.1. Растворимость

2.2. Химическая стабильность

2.3. Гибриднзационные свойства

2.3.1. Образование дуплексов

2.3.2. Образование триплексов

2.3.3. Образование квадруплексов
3. Биологические свойства ПНК
4. Применение ПНК
4.1. Технология РБпетли
4.1.1 Захват ДНКдуплекса
4.1.2. Топологическое мечение ДНК
4.1.3. Секвенирование неденатурированной ДНК
4.1.4. Гибридизация молекулярных маяков с дцДНК
5. Подходы к синтезу ПНК
5.1. Синтез мономеров
5.1.1. Стратегии синтеза тв
5.1.2. Стратегии синтеза карбоксиметилированных производных гетероциклических оснований
5.1.3. Синтез мономера П
6. Модифицированные ПНК ПАНКМ
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1. Синтез хиральных незаряженных а и уметнлзамещенных мономеров ПАНКМ, на основе С1умА1а и А1ауС1у
1.1 Синтез псевдопептидов
1.2 Синтез аметилсодержащих мономеров ПАНКМ
1.3 Синтез уметилсодержащих хиральных мономеров ПАНКМ
2. ЯМРэксперименты по доказательству структуры полностью защищенных мономеров а и уПАНКМ.
2.1 Анализ спектров аПАНКМ
2.2 Анализ спектров уПАНКМ
3. Разработка теста для определения оптической чистоты мономеров ПАНКМ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Ранее в нашей лаборатории были синтезированы в препаративных количествах и полностью охарактеризованы четыре тиминсодержащих мономера ОЗПАНКМ, а также два новых тиминсодержащих декамера ОЗПАНКМ на основе глутаминовой кислоты и глицина. В руководстве работой принимала участие к. Кириллова Ю. ПАНКМ, а также подход к определению оптической чистоты данных мономеров. Разработка модифицированных олигонуклеотидов занимает одно из центральных мест в биотехнологии и медицинской химии ввиду использования их в качестве терапевтических агентов и инструментов молекулярной биологии. Классические пептиднонуклеиновые кислоты ИНК представляют собой аналоги нуклеиновых кислот и являются полностью синтетическими ДНКРНКраспознающими лигандами с нейтральным пептидоподобным остовом и природными гетероциклическими основаниями. Такие свойства ПНК, как способность образовывать высокопрочные комплексы с нуклеиновыми кислотами даже при низкой ионной силе, биологическая и химическая устойчивость, могут служить основой для усовершенствования обычных, достаточно длительных и трудоемких методов диагностики нуклеиновых кислот. Полиамидные миметики нуклеиновых кислот ПАНКМ являются миметиками ДНК, впервые описаны Нильсеном и сотр. ПНК рис. Ы2аминоэтилглициновых повторяющихся мономерных единиц, ковалентно связанных с нуклеиновыми основаниями через карбоксиметильный спейсер классические аеПЛНКМ, или П 1. Рис. Г1АНКМ содержат природные нуклеиновые основания и поэтому способны к связыванию с комплементарными ДНК через классические УотсонКриковские взаимодействия оснований 6, хотя недавно были также обнаружены некоторые неспецифические взаимодействия 7. Скелет ПАНКМ состоит из шести атомов для каждой повторяющейся мономерной единицы и двух атомов спейсера между скелетом и нуклеиновым основанием, что сохраняет пространственное расстояние между нуклеиновыми основаниями подобно природным ДНК. Однако, скелет ПАНКМ нейтральный, поэтому связывание с комплементарными полианионными ДНК происходит без электростатических взаимодействий отталкивания, которые присутствуют в дуплексе ДНКДНК. В г. Нильсен с сотр. ПАНКМскелета или в линкер между скелетом и основанием приводит к полной потере свойства связывания ДНК 8. Было сформулировано понятие сдержанная гибкость ПАНКМ для того, чтобы получилась молекула, хорошо связывающая ДНК, модифицированные олигомеры не должны быть слишком гибкими что подразумевает слишком высокую потерю энтропии при связывании и не должны быть слишком жесткими что может препятствовать связыванию ДНК изза невозможности подгонки под их структуру. Стандартные ПАНКМолигомеры оказались удобным компромиссом, поскольку одновременно являются как гибкими так как они ациклические и содержат очень гибкий аминоэтильный фрагмент, так и жесткими две амидные связи на мономерный остаток. Классические ПНК растворяются в водных растворах значительно хуже, чем ДНК, а также склонны к самоагрегации 9. Такое поведение, ограничивающее их применение i viv, объясняется отсутствием заряда в остове. Растворимость и склонность к самоагрегации зависят от длины олигомера и от соотношения пуриновых и пиримидиновых оснований . ПНК положительного за счет замены глицина на лизин или отрицательного зарядов ПНКДНК химерные молекулы повышает их растворимость в воде. Например, растворимость гомопиримидинового декамера, имеющего на Сконце лизин, составляет 1. Химическая нестабильность ПНК обусловлена наличием свободной концевой аминогруппы и проявляется в двух нежелательных реакциях перенос карбоксиметильного производного гетероциклического основания на концевую аминогруппу рис. А и отщепление Иконцевого мономера рис. Рис. Л. Аацильный перепое. Б. отщепление концевого мономерного остатки. Обе реакции протекают в сильно основных условиях , что делает ПНК кислотоустойчивыми в отличие от ДНК, которая подвергается депуринизации при 4. Это свойство позволяет использовать при синтезе ПНК стандартные защитные группы химии пептидов, которые удаляются при обработке трифторметансульфокислотой или безводным В физиологических условиях растворы ПНК устойчивы в течение нескольких месяцев . Химическая стабильность ПНКДНКкомплексов определяется стабильностью индивидуальных частей молекулы с одной стороны, ДНКчасть
О н О
олигомер
Н
Б.