Synthesis of nucleosides, nucleotides and nucleic acids bearing bipyridine-type ligands

Abstract

An efficient methodology of construction of base-modified nucleosides bearing oligopyridine ligands, based on the Sonogashira or Suzuki cross-coupling reaction of halogenated nucleosides, was developed. This methodology was then successfully employed in construction of base-modified DNA bearing oligopyridine ligands which were studied in post-synthetic complexation with labile transition metals. The first step in construction of modified DNA is the synthesis of deoxynucleoside triphosphate (dNTPs) bearing various metal chelating groups, which are in second step enzymatically incorporated into DNA by primer extension experiment. The first task was the synthesis of dNTPs bearing different oligopyridine ligands, which could be done by aqueous phase cross-coupling reaction with suitable building blocks or by triphosphorylation of oligopyridine-modified deoxynucleosides. Both ways were successfully used. Aqueous phase Sonogashira cross-coupling was used for synthesis of dNTPs bearing oligopyridine ligands attached via short and rigid acetylene tether, while classical triphosphorylation of modified nucleosides was used for construction of dNTPs bearing oligopyridine ligands attached via long and flexible octadiyne linker. Sonogashira cross-coupling reaction was also used for preparation of both types of...

Byla vyvinuta efektivní metodika přípravy modifikovaných nukleosidů nesoucích oligopyridinové ligandy založená na Sonogashirově nebo Suzukiho reakci halogenovaných nukleosidů. Tatéž metodika byla úspěšně uplatněna při syntéze modifikované DNA nesoucí oligopyridinové ligandy za účelem studia její post-syntetické komplexace s labilními přechodnými kovy. Deoxynukleosid trifosfáty (dNTPs), syntetizované v prvním kroku a nesoucí různé skupiny chelatující kovy, byly ve druhém kroku pomocí PEX enzymaticky inkorporovány do DNA. Prvním cílem byla syntéza dNTPs nesoucích různé oligopyrinové ligandy, která může být provedena kaplinkem příslušných stavebních bloků ve vodné fázi nebo trifosforylací deoxynukleosidů modifikovaných oligopyridinem. Oba tyto přístupy byly úspěšně použity. dNTPs nesoucí oligopyridinový ligand připojený přes krátký a rigidní acetylenový můstek byly připraveny Sonogashirovým kaplinkem ve vodné fázi. Naproti tomu dNTPs modifikované oligopyridinovým ligandem napojeným dlouhou a flexibilní oktadiynovou spojkou byly syntetizovány klasickou trifosforylací. Sonogashirova reakce byl použit také pro přípravu obou typů nukleosidů (s acetylenovým i oktadiynovým můstkem), které byly použity jako modelové sloučeniny. dNTPs modifikované oligopyridinem byly testovány jako substráty několika...