Photostabile Cyaninfarbstoffe werden an Oligonukleotide gebunden, um die Hybridisierung durch Energietransfer zu überwachen.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Photostabile Cyaninfarbstoffe werden an Oligonukleotide gebunden, um die Hybridisierung durch Energietransfer zu überwachen.
In diesem Protokoll zeigen wir ein Verfahren für die Synthese von 2'-Alkin-Desoxyribonukleinsäure (DNA) Stränge durch automatisierte Festphasensynthese unter Verwendung von Standard-Phosphoramidit-Chemie modifiziert. Oligonukleotide werden nach der Synthese durch zwei neue photo Cyaninfarbstoffen markiert unter Verwendung von Kupfer-katalysierte Klick-Chemie. Die Synthese von Spender und Akzeptor-Farbstoff ist, beschrieben und wird in drei aufeinanderfolgenden Schritten durchgeführt. Mit der DNA wie die umgebende Architektur, diese beiden Farbstoffe laufen einen Energietransfer, wenn sie in die Nähe von Hybridisierung gebracht werden. Daher Annealing von zwei einzelsträngigen DNA-Stränge wird durch eine Veränderung der Fluoreszenzfarbe visualisiert. Diese Farbänderung wird durch Fluoreszenz-Spektroskopie charakterisiert, sondern auch durch die Verwendung eines Hand ultraviolette (UV) Lampe direkt beobachtet werden kann. Das Konzept einer Doppelfluoreszenzfarbe Auslese macht diese Oligonukleotidsonden hervorragende Werkzeuge für die molekulare Bildgebung vor allem, wenn die beschriebene photostable Farbstoffe verwendet. Dadurch Photobleaching der Abbildungssonden verhindert und biologische Prozesse in Echtzeit für einen längeren Zeitraum beobachtet werden.
Die molekulare Bildgebung stellt eine grundlegende Technik für die in lebenden Zellen biologischen Prozesse verstehen. 1-3 Die Entwicklung von fluoreszierenden Nukleinsäure-basierte Sonden für solche chemisch-biologische Anwendungen ein expandierendes Forschungsgebiet geworden ist. Diese Fluoreszenzsonden müssen einige Anforderungen erfüllen die geeigneten Werkzeuge für Cell Imaging zu werden. Erstens sollten die eingesetzten Farbstoffe Fluoreszenz mit hoher Quantenausbeute aufweisen, große Stokes-Verschiebungen und, was am wichtigsten ist , hohe Photostabilitäten Langzeit - in vivo - Bildgebung zu ermöglichen. Und zweitens sollten sie eine zuverlässige Fluoreszenzanzeige zeigen. Herkömmliche Chromophor-Löscher-Systeme auf der Anzeige eines einzelnen Fluoreszenzfarbe durch einfache Veränderungen in der Fluoreszenzintensitäten basieren. 4 Dieser Ansatz das Risiko von falsch - positiven oder falsch - negative Ergebnisse trägt wegen Autofluoreszenz von intrazellulären Komponenten oder Low - Signal-zu-Rausch - Verhältnis aufgrund unerwünschter Löschung durch andere componenten. 4
Vor kurzem berichteten wir über das Konzept der "DNA - Ampel" , die zwei unterschiedliche Chromophore durch Verwendung von Dual - Fluoreszenzfarbe Ablesungen zeigen. 5-6 Das Konzept basiert auf dem Energietransfer (ET) aus dem Donor - Farbstoff an den Akzeptor - Farbstoff, der die Fluoreszenz ändert Farbe (siehe Abbildung 1). Dies ermöglicht eine zuverlässigere Anzeige und stellt damit ein leistungsfähiges Werkzeug für Fluoreszenz-Imaging-Sonden. Markierung von Oligonucleotiden mit Fluoreszenzfarbstoffen kann durch zwei verschiedene Ansätze erreicht werden. Farbstoffe können während der chemischen DNA - Synthese an einer festen Phase unter Verwendung von entsprechend modifizierten Phosphoramidit - Bausteinen. 7 Diese Methode ist beschränkt auf Farbstoffe eingearbeitet werden , die unter Bedingungen Standard - Phosphoramidit und Entschützung stabil sind. Als Alternative wurden post-synthetische Modifikation Methoden in Oligonukleotidchemie etabliert. Hier zeigen wir die Synthese eines unserer neuen FotosTabelle Energietransferpaare 8,9 und die post-synthetischen Markierung von DNA durch Kupfer-katalysierte 1,3-Cyclo zwischen Aziden und Alkinen (CuAAC) verwendet wird . 10
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Achtung: Bitte konsultieren Sie alle relevanten Sicherheitsdatenblätter (MSDS) vor dem Gebrauch. Einige der Chemikalien in diesen Synthesen verwendet werden, sind giftig und krebserregend. Bitte verwenden Sie alle geeigneten Sicherheitspraktiken, die typischerweise in der organischen Chemie Laboratorien erforderlich sind, wie zum Beispiel ein Laborkittel, Schutzbrille und Handschuhe zu tragen.
1. Synthese der Farbstoffe
Anmerkung: Beide Farbstoffe können durch die gleichen Reaktionstypen synthetisiert werden , Figur 2 einen Überblick über diese Reaktionen zeigt..
2. Synthese der DNA-Stränge
Anmerkung: Die Synthese der DNA - Stränge erfolgt auf einer Festphase , die Phosphoramidit - Methode, wie von M. Caruthers 11 auf einem DNA - Synthesizer beschrieben. Die Funktionsweise des Synthesizers wird vor dem Syntheseverfahren getestet, und die Reagenzien werden erneuert, wennnotwendig.
3. "Ein Klick" Verfahren
4. HPLC-Reinigung
Hinweis: Vor dem Trennen der DNA-Stränge sicher, dass die HPLC ordnungsgemäß funktioniert, ist genügend Lösungsmittel vorhanden, und die Säule ist sauber. Spülen Sie Spalte mit der Ausgangskonzentration des Puffers / Acetonitril.
Anmerkung: Unter Verwendung eines UV / Vis - Spektrophotometer, basierend auf den Extinktionskoeffizienten (ε 260) der DNA - Basen und den Farbstoff Die Konzentration wird bestimmt , indem die Absorption bei 260 nm gemessen wird .
6. Probenvorbereitung und Spektroskopie
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Absorptions- und Fluoreszenzspektren des Einzel- und Doppelstrang - DNA, wie in Figur 4 gezeigt aufgezeichnet.
Die aufgezeichneten Absorptionsspektren (Abbildung 4 rechts) zeigen Absorptionsmaxima λ max bei 465 nm für einsträngige DNA1 (Farbstoff 1) und 546 nm für einsträngige DNA2 (Farbstoff 2). Das angelagerte DNA1_2 (Farbstoff 1 Farbstoff 2) zeigt Maxima bei sowohl 469 nm und 567...
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Dieses Protokoll zeigt die komplette Prozedur DNA post-synthetisch über CuAAC durch Azid-modifizierte fluoreszierende Farbstoffe zu kennzeichnen. Dies schließt die Synthese der Farbstoffe und Alkin-modifizierte DNA als auch die Markierungsverfahren.
Die Synthese der Farbstoffe folgende vier Schritte. Alle Produkte können durch eine recht einfache Fällung erhalten werden aufgrund ihrer positiven Ladung und nicht zeitaufwendig Säulenchromatographie benötigt. Die Einführung der Azid-Funktionali...
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Die finanzielle Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Wa 1386 / 17-1), das Graduiertenkolleg GRK 2039 (gefördert von der DFG) und KIT gedankt.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
workupKonzentrationsbestimmung
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| synthesis | |||
| 4-Picoline | Sigma Aldrich | 239615 | |
| 1,3-Diiodpropan | Sigma Aldrich | 238414 | |
| Acetonitril | Fisher Scientific | 10660131 | HPLC-Qualität |
| Ethylacetat | Fisher Scientific | 10456870 | technische |
| Qualität Natriumazid | Sigma Aldrich | 71290 | Dichlormethan in p.a. Qualität |
| Fisher Scientific | 10626642 | technische | |
| Qualität Indol-3-Carboxaldehyd; 98% | ABCR | AB112969 | |
| Kaliumcarbonat, 99+% | Acros | 424081000 | |
| Dimethylcarbonat | Sigma Aldrich | 517127 | |
| N,N-Dimethylformamid, 99,8%, extra trockenes Sieb Acros | 348435000 | ||
| Natriumsulfat | Bernd Kraft | 12623.46 | |
| Ethanol, 99,5% | Acros | 397690010 | |
| Piperidin, 99% | Acros | 147181000 | |
| Diethylether | Fisher Scientific | 10407830 | technische |
| Qualität 2-Phenylindol-3-carboxaldehyd; 97% | ABCR | AB125050 | |
| 4-Methylchinolin | ABCR | AB117222 | |
| DNA-Synthese | |||
| Expedite 8909 Nukleinsäure-Synthesizer | Angewandte Biosysteme | - | |
| DMT-dA(bz) Phosphoramidit | Sigma Aldrich | A111081 | |
| DMT-dT Phosphoramidit | Sigma Aldrich | ||
| DMT-dG(dmf) Phosphoramidit | Sigma Aldrich | G11508 | |
| DMT-dC(bz) Phosphoramidit | Sigma Aldrich | C11108 | |
| Amidit Verdünnungsmittel für die DNA-Synthese | Sigma Aldrich | L010010 | |
| Ultrareines Acetonitril für die DNA-Synthese | Sigma Aldrich | L010400 | |
| Cap A | Sigma Aldrich | L840000 | |
| Kappe B | Sigma Aldrich | L850000 | |
| CPG dT Säule 1.0 &Mikro; mol | Proligo Reagenzien | T461010 | |
| CPG dA(bz) Spalte 1.0 &Mikro; mol | Proligo Reagenzien | A461010 | |
| CPG dG(ib) Spalte 1.0 &Mikro; mol | Proligo Reagenzien | G461010 | |
| CPG dC(bz) Spalte 1.0 &Mikro; mol | Proligo Reagenzien | C461010 | |
| Ammoniak (wässrige Lösung) | Fluka Analytical | 318612 | |
| Zentrifugalgeräte nanosep 0,45 &Mikro; m | Pall | ODGHPC34 | |
| 5-(Benzylthio)-1H-tetrazol (Aktivator) | Sigma Aldrich | 75666 | |
| 2'-O-propargyldeoxyuridinphosphoramidite | Chem Gene | ANP-7754< | |
| concentrator | Christ | ||
| clicking | |||
| Tetrakis(acetonitril)kupfer(I)-hexafluorphosphat | Sigma Aldrich | 346276 | |
| Natriumacetat | Sigma Aldrich | S2889 | |
| (+)-Natrium-L-ascorbat | Sigma Aldrich | A7631 | |
| EDTA Dinatriumsalz | Sigma Aldrich | E5134 | |
| TBTA-Ligand | - | - | synthetisiert nach einem Literaturverfahren1 |
| HPLC | |||
| HPLC-System | Shimadzu | ||
| MALDI-Biflex-IV-Spektrometer | Bruker Daltonics | ||
| LC-318 C18 Säule | Supelcosil via Sigma Aldrich | 58368< | |
| ND 1000 Spektralphotometer | nanodrop | ||
| Probenvorbereitung und Spektroskopie | |||
| Cary 100 Bio | Varian | ||
| Fluoromax-3 Fluorimeter | Jobin-Yvon | ||
| 1 R. Chan Timothy, R. Hilgraf, K. B. Sharpless, V. Fokin Valery, Org Lett 2004, 6, 2853-2855. | |||
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragen