光安定性シアニン色素は、エネルギー移動によるハイブリダイゼーションを監視するためにオリゴヌクレオチドに結合します。
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方法論記事
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光安定性シアニン色素は、エネルギー移動によるハイブリダイゼーションを監視するためにオリゴヌクレオチドに結合します。
このプロトコルでは、我々は、2'-アルキンの合成のための方法を示す標準的なホスホルアミダイト化学を用いて自動化固相合成によってデオキシリボ核酸(DNA)鎖を修飾。オリゴヌクレオチドは合成後の銅触媒によるクリックケミストリーを使用して、2つの新しい光安定シアニン色素によって標識されています。両方のドナーとアクセプター色素の合成が記載されており、三つの連続工程で行われます。それらはハイブリダイゼーションにより近接させられるときに、周囲のアーキテクチャとしてDNAと、これら2つの色素が、エネルギー移動を受けます。したがって、2つの一本鎖DNA鎖のアニーリングは、蛍光色の変化によって視覚化されます。この色の変化は、蛍光分光法によって特徴付けられるだけでなく、直接ハンドヘルド紫外線(UV)ランプを使用して観察することができます。デュアル蛍光色読み出しの概念は、これらのオリゴヌクレオチドプローブを分子イメージング特に記載フォーのための優れたツールを作りますtostable染料が使用されています。これにより、イメージングプローブの光退色を防止し、かつ生物学的プロセスは、より長い期間のために実時間で観察することができます。
分子イメージングは、生きた細胞内の生物学的プロセスを理解するための基本的な技術を表している。1-3、化学、生物学的応用のための蛍光核酸ベースのプローブの開発が拡大する研究分野となっています。これらの蛍光プローブは、細胞イメージングのために適したツールとなるために、いくつかの要件を満たす必要があります。まず、適用される染料は、in vivoイメージングに長期を可能にするために、高い量子収率、大きなストークスシフトと、最も重要なのは、高いphotostabilitiesで蛍光を示すべきです。そして第二に、彼らは信頼性の高い蛍光読み出しを示すべきです。従来の発色団-消光剤、システムは、蛍光強度の簡単な変更によって、単一の蛍光色の読み出しに基づいている。4このアプローチは、細胞内の成分の自己蛍光または低い信号対雑音比に起因する偽陽性または偽陰性結果のリスクを負います他のCOMによって望ましくない消光によるものンポーネント。4
我々は最近、二つの異なる発色団を使用して二重蛍光色の読み出しを示す「DNAの交通信号灯」の概念に報告した。5-6概念は蛍光を変更するアクセプター色素にドナー色素からのエネルギー移動(ET)に基づいています色( 図1参照)。これは、より信頼性の高い読み出しを可能にし、それによって蛍光イメージングプローブのための強力なツールを提供します。蛍光色素を有するオリゴヌクレオチドの標識には、2つの異なるアプローチによって達成することができます。染料は、それに応じて修正されたホスホルアミダイトビルディングブロックを使用して、固相に化学的DNA合成の間に組み込むことができる。7、この方法は、標準的なホスホルアミダイトおよび脱保護条件下で安定であり、色素に限定されます。別の方法として、合成後修飾方法は、オリゴヌクレオチドの化学的性質に設立されました。ここでは、私たちの新しい写真の1の合成を実証しますテーブルのエネルギー伝達対8,9とアジドとアルキン(CuAAC)間の銅触媒1,3-付加環を使用して、DNAの合成後の標識。10
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注意:使用する前に、関連するすべての物質安全データシート(MSDS)を参照してください。これらの合成に使用される化学物質のいくつかは、毒性および発癌性があります。典型的には、実験室のコートを着て安全メガネや手袋などの有機化学研究室で必要とされるすべての適切な安全対策を使用してください。
染料の1の合成
注:両方の色素は、反応の同じタイプによって合成することができる。図2は、これらの反応の概要を示します。
DNAストランドの2合成
注:DNA合成機でM.カルザース11で説明したようにDNA鎖の合成は、固相上のホスホルアミダイト法を用いて行われます。シンセサイザーの機能は、合成手順の前にテストされ、試薬があれば更新します必要。
3.「クリック」の手順
4. HPLC精製
注:HPLCは正常に動作していることを確認するDNAの鎖を分離する前に、十分な溶媒が利用可能で、列がきれいです。バッファ/アセトニトリルの出発濃度でカラムを洗浄します。
注:濃縮は、DNA塩基と色素の吸光係数(ε260)に基づいて、UV /可視分光光度計を用いて260nmでの吸収を測定することによって決定されます。
6.サンプル調製と分光
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図4に示すように、一本鎖および二本鎖DNAの吸収および蛍光スペクトルが記録されています。
記録された吸収スペクトル( 図4右)一本鎖DNA1(染料1)と一本鎖DNA2(色素2)のために546 nmのための465 nmでのショーの吸収極大λmaxを。アニールDNA1_2(染料1&染料2)は、469 nmおよび567 nmの両方で最大値を示しています。両方の吸収極大は、これらの小さな分光変化、色素2用染料1および21 nmのための4nmの深色シフトを示す二重らせんDNAアーキテクチャ内の色素間の励起子相互作用の結果です。
単一のための607 nmにおける対応する蛍光スペクトルの一本鎖DNA1(染料1、435 nmでの励起)のために537 nmの(...
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このプロトコルは、アジド修飾された蛍光色素によりCuAAC経由して、DNA合成後に標識するための完全な手順を示しています。これは、染料およびアルキン修飾DNAの合成と同様にラベリング手順を含みます。
色素の合成は、4つのステップに従います。すべての製品は、それらの正電荷のためにではなく、簡単な沈殿によって得ることができ、何時間のかかるカラムクロマトグラフィーは必要ありません。中央のカップリング工程の前にアジド官能基の導入は、4の代わりに、5つの連続反応工程への色素の合成を短縮します。 1,3-ジヨードプロパンの代わりに、アルキル化工程、アペル反応およびヨード機能にヒドロキシル官能基を変換するには、次のフィンケルシュタイン反応のための3-ヨードプロパノールの適用は回避されました。公表された方法と比較してこれらの変更は、私たちは、より大きなスケールと時間の短い期間で色素を合成することができます。
適用される色素は、優れた光安定性ではなく、固相DNA合成および後処理時に必要な安定性を示します。このため、...アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者らは開示するものは何もない。
ドイツ学術協会(DFG、ワ1386 / 17-1)によって財政支援、研究研修グループGRK 2039(DFGが資金提供)およびKITは深く感謝されています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| synthesis | |||
| 4-Picoline | Sigma Aldrich | 239615 | |
| 1,3-ジヨードプロパン | Sigma Aldrich | 238414 | |
| アセトニトリル | フィッシャー・サイエンティフィック | ・10660131 | HPLCグレード |
| 酢酸エチル | フィッシャー・サイエンティフィ | ・サイ | 10456870 テクニカル・グレード |
| アジ | 化ナトリウムシグマ アルドリッチ | 71290 | p.a. グレード |
| ジクロロメタン | フィッシャー サイエンティフィック | 10626642 | テクニカル グレード |
| インドール-3-カルボキシアルデヒド; 98% | ABCR | AB112969 | |
| 炭酸カリウム、99+% | アクロス | 424081000 | |
| ジメチルカーボネート | シグマ アルドリッチ | 517127 | |
| N,N-ジメチルホルムアミド、99.8%、モレキュラーシーブア | クロス348435000 | ||
| ナトリウム | ントクラフト | 12623.46 | |
| エタノール、99.5% | アクロス | 397690010 | |
| ピペリジン、99% | アクロス | 147181000 | |
| ジエチルエーテル | ッシャーサイエンティフィ | 10407830 | テクニカルグレード |
| 2-フェニルインドール-3-カルボキシアルデヒド、97% | ABCR | AB125050 | |
| 4-メチルキノリン | ABCR | AB117222 | |
| DNA synthesis | |||
| Expedite 8909 Nucleic Acid Synthesizer | Applied Biosystems | - | |
| DMT-dA(bz) ホスホロアミダイト | Σ Aldrich | A111081 | |
| DMT-dT ホスホロアミダイト | Σ Aldrich | ||
| DMT-dG(dmf) ホスホロアミダイト | Sigma アルドリッチ | G11508 | |
| DMT-dC(bz) ホスホロアミダイト | Σ アルドリッチ | C11108 | |
| DNA合成用アミダイト希釈剤 | シグマアルドリッチ | L010010 | |
| 超高純度DNA合成用アセトニトリル | シグマアルドリッチ | L010400 | |
| キャップA | シグマアルドリッチ | L840000 | |
| キャップ B | シグマ アルドリッチ | L850000 | |
| CPG dT コラム 1.0 &マイクロ;モル | Proligo 試薬 | T461010 | |
| CPG dA(bz) カラム 1.0 &マイクロ;モル | Proligo 試薬 | A461010 | |
| CPG dG(ib) カラム 1.0 &マイクロ;モル | Proligo 試薬 | G461010 | |
| CPG dC(bz) カラム 1.0 &マイクロ;モル | Proligo試薬 | C461010 | |
| アンモニア(水溶液) | フルーカ・アナリティカル | 318612 | |
| 遠心装置 nanosep 0.45 &マイクロ;m | ポール | ODGHPC34 | |
| 5-(ベンジルチオ)-1H-テトラゾール(活性化剤) | シグマ・アルドリッチ | 75666 | |
| 2'-O-プロパルギル・デオキシウリジンホスホロアミダイト | 化学遺伝子 | ANP-7754 | |
| workup | |||
| vacuum concentrator | Christ | ||
| clicking procedure | |||
| テトラキス(アセトニトリル)銅(I)ヘキサフルオロリン酸 | シグマアルドリッチ | 346276 | |
| 酸ナトリウム | シグマアルドリッチ | S2889 | |
| (+)-L-アスコルビン酸 | ナトリウムシグマアルドリッチ | A7631EDTA | |
| 二ナトリウム塩 | シグマアルドリッチ | E5134TBTA | |
| 配位子 | - | - | 文献手順に従って合成1 |
| HPLC | |||
| >HPLC-system | 島津 | ||
| MALDI-Biflex-IV分光計 | Bruker Daltonics | ||
| LC-318 C18 | Supelcosil via Sigma Aldrich | 58368 | |
| 濃度の決定 | |||
| ND 1000 分光光度計 | nanodrop | ||
| sample preparation and spectroscopy | |||
| 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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