New redox labels for DNA

Abstract

Cílem mé disertace byla syntéza modifikovaných 2'-deoxyribonukleosid trifosfátů (dNTP) nesoucích elektrochemicky oxidovatelné značky a jejich inkorporace do DNA pro aplikace v bioanalýze. V první části disertace jsem vyvinula syntézu modifikovaných dNTP nesoucích 2,3- dihydrobenzofuran (DHB) nebo 2-methoxyphenol (MOP) v poloze 5 u 2'-deoxycytidin-5'-O- trifosfátu a v poloze 7 u 7-deaza-2'-deoxyadenosin-5'-O-trifosfátu pomocí Suzukiho- Miyaurových cross-coupling reakcí. Poté byly modifikované dNTP využity jako substráty pro DNA polymerasy při enzymové syntéze modifikovaných DNA pomocí PCR nebo prodlužování primeru. Studovali jsme elektrochemické vlastnosti nukleosidů, dNTP a DNA značených DHB nebo MOP skupinami s použitím metod square-wave voltametrie (SWV) na pyrolytické grafitové elektrodě (PGE) a pozorovali signály oxidace MOP při cca. 0.5 V a oxidaci DHB při 0.85V. Využití DHB skupiny v kombinaci s dalšími redoxními značkami bylo limitováno blízkostí pozice jejího oxidačního píku k signálům přirozených nukleobází, zatímco MOP skupina byla úspěšně použita k redoxnímu kódování nukleobází v kombinaci s aminofenylovou nebo benzofurazanovou značkou, kdy každá značka poskytla odlišný a nezávisle detekovatelný redoxní signál. V druhé části disertace jsem studovala fenothiazin (PT) jako novou redoxní...

The aim of my thesis was the synthesis of the modified 2'-deoxyribonucleoside triphosphates (dNTPs) bearing electrochemically oxidizable labels and their incorporation into DNA for the application in bioanalysis. In the first part of my thesis, I developed the synthesis of modified dNTPs bearing 2,3- dihydrobenzofuran (DHB) or 2-methoxyphenol (MOP) labels at 5-position of 2'- deoxycytidine 5'-O-triphosphate and at the 7-position of 7-deaza-2'-deoxyadenosine 5'-O- triphosphate by Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions. Then modified dNTPs were used as substrates for DNA polymerases in enzymatic synthesis of modified DNA by PCR and primer extension. Electrochemical properties of the DHB and MOP-labeled nucleosides, dNTPs and DNA were studied by using of a square-wave voltammetry (SWV) at the pyrolytic graphite electrode (PGE) giving signals of MOP oxidation around 0.5 V and DHB oxidation around 0.85 V. The use of DHB group in combination with other electrochemical active labels was limited by close position of its oxidation peak to the signals of oxidation of natural nucleobases, whereas MOP moiety was successfully used for redox coding of nucleobases in combination with aminophenyl or benzofurazane label giving two independently readable redox signals in each case. In the second part of this...