Des colorants cyanines photostables sont fixés à des oligonucléotides pour surveiller l’hybridation par transfert d’énergie.
Article de méthode
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Des colorants cyanines photostables sont fixés à des oligonucléotides pour surveiller l’hybridation par transfert d’énergie.
Dans ce protocole, nous démontrons une méthode pour la synthèse de 2'-alcyne modifié acide désoxyribonucléique (ADN) brins par synthèse en phase solide automatisée en utilisant la chimie phosphoramidite standard. Les oligonucléotides sont post-synthétiquement marqués par deux nouveaux colorants de cyanine photostable en utilisant le cuivre catalysée par un clic-chimie. La synthèse du donneur et accepteur de colorant est décrit et est réalisée en trois étapes consécutives. Avec l'ADN que l'architecture environnante, ces deux colorants sont soumis à un transfert d'énergie quand ils sont amenés en étroite proximité par hybridation. Par conséquent, le recuit des deux brins d'ADN simple brin est visualisée par un changement de couleur de la fluorescence. Ce changement de couleur est caractérisé par spectroscopie de fluorescence, mais peut aussi être directement observée à l'aide d'un rayonnement ultraviolet de poche (UV), la lampe. Le concept d'une double lecture de la couleur de fluorescence rend ces sondes d'oligonucléotides d'excellents outils pour l'imagerie moléculaire en particulier lorsque le pho décrittostable colorants sont utilisés. De ce fait, le photoblanchiment des sondes d'imagerie est empêchée, et les processus biologiques peuvent être observées en temps réel pendant une période de temps plus longue.
L' imagerie moléculaire représente une technique fondamentale pour la compréhension des processus biologiques dans les cellules vivantes. 1-3 Le développement de sondes fluorescentes d'acides nucléiques sur la base de ces applications chimiques et biologiques est devenu un domaine de recherche en pleine expansion. Ces sondes fluorescentes doivent répondre à quelques exigences pour devenir des outils appropriés pour l'imagerie cellulaire. Tout d' abord, les colorants appliqués doivent présenter une fluorescence avec des rendements quantiques élevés, les changements de grande Stokes et, surtout, de hauts photostabilities pour permettre à long terme dans l' imagerie in vivo. Et deuxièmement, ils doivent montrer une lecture de fluorescence fiable. Conventionnel chromophore-quencher-systèmes sont basés sur la lecture d'une seule couleur de fluorescence par de simples changements dans l' intensité de fluorescence. 4 Cette approche porte le risque de résultats faussement positifs ou faussement négatifs en raison de l' autofluorescence des composants intracellulaires ou faibles rapports signal sur bruit en raison de l'extinction indésirable par d'autres composants. 4
Nous avons récemment rapporté sur le concept de "feux d'ADN" qui montrent deux lectures de couleurs de fluorescence en utilisant deux chromophores différents. 5-6 Le concept est basé sur le transfert d'énergie (ET) à partir du donneur de colorant au colorant accepteur qui modifie la fluorescence couleur (voir Figure 1). Ceci permet une lecture plus fiable et fournit ainsi un outil puissant pour les sondes d'imagerie fluorescentes. L'étiquetage des oligonucléotides avec des colorants fluorescents peut être réalisée par deux méthodes différentes. Des colorants peuvent être incorporés lors de la synthèse chimique d'ADN sur une phase solide en utilisant des blocs de construction des phosphoramidites modifiés en conséquence. 7 Cette méthode est limitée aux colorants qui sont stables dans des conditions de phosphoramidite et de déprotection standard. En variante, les méthodes de modification post-synthèse ont été établies dans la chimie des oligonucléotides. Ici, nous démontrons la synthèse d'un de nos nouvelles photosl' énergie de table paires de transfert 8,9 et l'étiquetage post-synthétique de l' ADN en utilisant le cuivre catalysée 1,3-cycloaddition entre azides et alcynes (CuAAC). 10
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Attention: S'il vous plaît consulter toutes les fiches de données de sécurité des matériaux pertinents (MSDS) avant utilisation. Plusieurs des produits chimiques utilisés dans ces synthèses sont toxiques et cancérigènes. S'il vous plaît utiliser toutes les pratiques de sécurité appropriées qui sont généralement nécessaires dans les laboratoires de chimie organique, comme le port d'une blouse de laboratoire, des lunettes de sécurité et des gants.
1. Synthèse des colorants
Remarque: Les deux colorants peuvent être synthétisés par les mêmes types de réaction Figure 2 montre une vue d' ensemble de ces réactions..
2. Synthèse des brins d'ADN
Remarque: La synthèse des brins d'ADN est effectuée en utilisant la méthode au phosphoramidite en phase solide, comme décrit par M. Caruthers 11 sur un synthétiseur d'ADN. Le fonctionnement du synthétiseur est testé avant la procédure de synthèse, et les réactifs sont renouvelés sinécessaire.
3. "En cliquant sur" Procédure
4. Purification HPLC
Note: Avant de séparer les brins d'ADN assurez-vous que la HPLC fonctionne correctement, suffisamment de solvant est disponible et la colonne est propre. Rincer la colonne avec la concentration à partir de tampon / acétonitrile.
Remarque: La concentration est déterminée en mesurant l'absorption à 260 nm en utilisant un spectrophotomètre UV / VIS, sur la base des coefficients d'extinction (ε 260) des bases de l' ADN et le colorant.
6. Préparation des échantillons et Spectroscopie
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Absorption et spectres de fluorescence de l'ADN simple et double brin sont enregistrés comme le montre la figure 4.
Les spectres d'absorption enregistrés (figure 4 à droite) montrent maxima d' absorption λ max à 465 nm pour ADN1 simple brin (colorant 1) et 546 nm pour ADN2 simple brin (colorant 2). Le DNA1_2 recuite (colorant 1 & colorant 2) montre des maxima à la fo...
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Ce protocole montre la procédure complète pour marquer l'ADN post-synthétiquement via CuAAC par des colorants fluorescents azoture modifié. Cela comprend la synthèse des colorants et de l'ADN modifié par alcyne ainsi que la procédure d'étiquetage.
La synthèse des colorants en quatre étapes. Tous les produits peuvent être obtenus par une précipitation assez simple en raison de leur charge positive et pas de temps Chromatographie sur colonne est nécessaire. L'introduction des f...
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Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Le soutien financier de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Wa 1386 / 17-1), la formation à la recherche Groupe GRK 2039 (financé par DFG) et KIT est grandement apprécié.
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HPLC
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| synthesis | |||
| 4-Picoline | Sigma Aldrich | 239615 | |
| 1,3-Diiodopropane | Sigma Aldrich | 238414 | |
| Acétonitrile | Fisher Scientific | Acétate | d’éthyle |
| Fisher Scientific | 10456870 | qualité technique | |
| Azoture de sodium | Sigma Aldrich | 71290 | qualité p.a. |
| Dichlorométhane | Fisher Scientific | 10626642 | qualité technique |
| Indole-3-carboxaldéhyde ; 98 % | ABCR | AB112969 | |
| carbonate de potassium, 99+ % | Acros | 424081000 | |
| diméthylcarbonate | Sigma Aldrich | 517127 | |
| N-Diméthylformamide, 99,8 %, Extra Dry sur tamis moléculaire | Acros | 348435000 | |
| Sulfate de sodium | Bernd Kraft | 12623.46 | |
| Éthanol, 99,5 % | Acros | 397690010 | |
| pipéridine, 99 % | Acros | 147181000 | |
| Diéthyléther | Fisher Scientific | 10407830 | |
| 2-Phénylindole-3-carboxaldéhyde | ABCR | AB125050 | |
| 4-méthylquinoléine | ABCR | AB117222 | |
| fort | |||
| Expedite 8909 Synthétiseur d’acides nucléiques | Applied Biosystems | ;- | |
| DMT-dA(bz) Phosphoramidite | Sigma Aldrich | A111081 | |
| DMT-dT Phosphoramidite | Sigma Aldrich | ||
| DMT-dG(dmf) Phosphoramidite | Sigma Aldrich | G11508 | |
| DMT-dC(bz) Phosphoramidite | Sigma Aldrich | C11108 | |
| Diluant amidite pour la synthèse | de l’ADN Sigma Aldrich | L010010 | |
| Acétonitrile ultrapur pour la synthèse | de l’ADN Sigma Aldrich | L010400 | |
| Cap A | Sigma Aldrich | L840000 | |
| Cap B | Sigma Aldrich | L850000 | |
| CPG dT Colonne 1.0 ; et micro ; mole | Proligo Reagents | T461010 | |
| CPG dA(bz) Colonne 1.0 ; et micro ; mole | Proligo Reagents | A461010 | |
| CPG dG(ib) Colonne 1.0 ; et micro ; mole | Proligo Reagents | G461010 | |
| CPG dC(bz) Colonne 1.0 ; et micro ; mole | Proligo Réactifs | C461010 | |
| ammoniac (solution aqueuse) ; | Fluka Analytical | 318612 | |
| dispositifs centrifuges nanosep 0,45 ; et micro ; m | Pall | ODGHPC34 | |
| 5-(Benzylthio)-1H-tétrazole (Activateur) | Sigma Aldrich | 75666 | |
| 2'-O-propargyl deoxyuridinephosphoramidite | Chem Genes | ANP-7754 | |
| workup | |||
| vacuum concentrator | Christ | ||
| clicking procedure | |||
| Tétrakis(acétonitrile)cuivre(I) hexafluorophosphate | Sigma Aldrich | 346276 | |
| Acétate de sodium | Sigma Aldrich | S2889 | |
| (+)-L-ascorbate de sodium | Sigma Aldrich | A7631 | |
| EDTA Sel disodique | Sigma Aldrich | E5134 | |
| TBTA-ligand | ;- | ;- | synthétisé selon une procédure littérale1< |
| HPLC-system | Shimadzu | ||
| MALDI-Biflex-IV spectrometer | Bruker Daltonics | ||
| LC-318 C18 colonne | Supelcosil via Sigma Aldrich | 58368 | |
| détermination de la concentration | |||
| ND 1000 | nanodrop | ||
| préparation d’échantillons et spectroscopie | |||
| 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. | |||
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