Fotostabiele cyanine kleurstoffen worden aan oligonucleotiden gekoppeld om hybridisatie te controleren door energieoverdracht.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Fotostabiele cyanine kleurstoffen worden aan oligonucleotiden gekoppeld om hybridisatie te controleren door energieoverdracht.
In dit protocol tonen we een werkwijze voor de synthese van 2'-alkyn gemodificeerd desoxyribonucleïnezuur (DNA) strengen door geautomatiseerde vaste fase synthese onder toepassing van standaard fosforamidietchemie. Oligonucleotiden worden post-synthetisch gelabeld door twee nieuwe photostable cyaninekleurstoffen met behulp van koper-gekatalyseerde click-chemie. De synthese van donor en acceptor kleurstof wordt beschreven en wordt uitgevoerd in drie opeenvolgende stappen. Het DNA als de omringende architectuur, beide kleurstoffen energieoverdracht ondergaan wanneer zij door hybridisatie dicht bij elkaar worden gebracht. Daarom is annealen van twee enkelstrengs DNA strengen zichtbaar gemaakt door een verandering van fluorescentie kleur. Deze kleurverandering wordt gekenmerkt door fluorescentiespectroscopie maar kunnen ook direct worden waargenomen met behulp van een handheld ultraviolet (UV) lamp. Het concept van een dubbele fluorescentiekleur uitlezing maakt deze oligonucleotideprobes uitstekende instrumenten voor moleculaire beeldvorming vooral bij de beschreven photostable kleurstoffen worden gebruikt. Daardoor wordt fotobleken van de beeldvormende sondes voorkomen en biologische processen in real time worden waargenomen voor een langere tijdsperiode.
Moleculaire beeldvorming is een fundamentele techniek voor het begrijpen van biologische processen in levende cellen. 03/01 De ontwikkeling van fluorescerende nucleïnezuur gebaseerde probes voor dergelijke chemische-biologische toepassingen is een groeiende onderzoeksveld geworden. Deze fluorescerende probes nodig hebt om een paar eisen te voldoen om een geschikte tool voor cell imaging geworden. Ten eerste moet de toegepaste kleurstoffen fluorescentie met hoge kwantumopbrengsten vertonen grote Stokes verschuivingen en vooral hoge photostabilities langdurige in vivo beeldvorming mogelijk. En ten tweede moeten ze een betrouwbare fluorescentie uitlezing te tonen. Conventionele chromofoor-quencher-systemen zijn gebaseerd op het uitlezen van een enkele fluorescentie kleur door eenvoudige veranderingen in fluorescentie-intensiteiten. 4 Deze benadering draagt het risico van vals positieve of vals negatieve resultaten als gevolg van autofluorescentie van intracellulaire componenten of lage signaal-ruisverhouding door ongewenste uitdoving door andere comonderdelen. 4
We hebben onlangs gemeld op het begrip "DNA verkeerslichten 'die dubbele fluorescentiekleur uitlezingen tonen door twee verschillende chromoforen. 5-6 Het concept is gebaseerd op de energieoverdracht (ET) vanaf de donorkleurstof de acceptor kleurstof waarvan de fluorescentie verandert kleur (zie figuur 1). Dit maakt een meer betrouwbare uitlezing en verschaft daardoor een krachtig hulpmiddel voor fluorescentie beeldvorming probes. Etikettering van oligonucleotiden met fluorescerende kleurstoffen kan worden bereikt door twee verschillende benaderingen. Kleurstoffen kunnen tijdens de chemische DNA synthese worden opgericht op een vaste fase met overeenkomstige gemodificeerde fosforamidiet bouwblokken. 7 Deze werkwijze is beperkt tot kleurstoffen die stabiel onder standaard fosforamidiet en deprotectie omstandigheden. Als alternatief werden post-synthetische modificatie methoden vastgesteld oligonucleotide chemie. Hier tonen we de synthese van een van onze nieuwe foto'stabel energieoverdracht paren 8,9 en de post-synthetische labeling van DNA door het gebruik van koper-gekatalyseerde 1,3-cycloadditie tussen aziden en alkynen (CuAAC). 10
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Let op: Raadpleeg alle relevante veiligheidsinformatiebladen (VIB) voor gebruik. Verscheidene van de chemicaliën die in deze syntheses zijn toxisch en carcinogeen. Gebruik alle nodige veiligheidsvoorschriften die doorgaans in de organische chemie laboratoria, zoals het dragen van een laboratoriumjas, veiligheidsbril en handschoenen zijn vereist.
1. Synthese van de kleurstoffen
Opmerking: Beide kleurstoffen kunnen worden gesynthetiseerd door dezelfde soorten reacties Figuur 2 toont een overzicht van deze reacties..
2. Synthese van de DNA-strengen
Noot: De synthese van de DNA-strengen wordt uitgevoerd volgens de fosforamidiet methode op een vaste fase, zoals beschreven door M. Caruthers 11 op een DNA synthesizer. Het functioneren van de synthesizer wordt getest voordat de synthetische procedure en reagentia worden verlengd wanneernoodzakelijk.
3. "klikken" Procedure
4. HPLC Zuivering
Opmerking: Voor het scheiden van de DNA-strengen ervoor zorgen dat de HPLC goed werkt, voldoende oplosmiddel beschikbaar is en de kolom is schoon. Spoel kolom met de uitgangsconcentratie van buffer / acetonitril.
Opmerking: De concentratie wordt bepaald door meting van de absorptie bij 260 nm met een UV / Vis spectrofotometer, gebaseerd op de extinctiecoëfficiënten (ε 260) van de DNA-basen en de kleurstof.
6. Monstervoorbereiding en Spectroscopie
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Absorptie en fluorescentie spectra van de enkel- en dubbelstrengs DNA worden als getoond in figuur 4.
De geregistreerde absorptiespectra (figuur 4 rechts) tonen absorptiemaxima λ max bij 465 nm voor enkelstrengs DNA1 (kleurstof 1) en 546 nm voor enkelstrengs DNA2 (kleurstof 2). De gegloeide DNA1_2 (dye dye 1 & 2) toont maxima bij zowel 469 nm en 567 nm. Beide absorptiemaxima ver...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dit protocol toont de volledige procedure te labelen DNA post-synthetisch via CuAAC by-azide gemodificeerde fluorescerende kleurstoffen. Dit omvat de synthese van de kleurstoffen en alkyn-gemodificeerd DNA en de werkwijze voor het merken.
De synthese van de kleurstoffen volgt vier stappen. Alle producten kunnen worden verkregen door een vrij eenvoudige neerslag als gevolg van hun positieve lading en geen tijdrovende kolomchromatografie nodig is. De invoering van het azide functionaliteiten v...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Financiële steun door de Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Wa 1386 / 17-1), de Research Training Group GRK 2039 (gefinancierd door de DFG) en KIT is dankbaar erkend.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| synthese | |||
| 4-Picoline | Sigma Aldrich | 239615 | |
| 1,3-Diiodopropane | Sigma Aldrich | 238414 | |
| Acetonitrile | Fisher Scientific | 10660131 | HPLC grade |
| Ethyl acetate | Fisher Scientific | 10456870 | technische kwaliteit |
| Natriumazid | Sigma Aldrich | 71290 | p.a. kwaliteit |
| Dichloromethaan | Fisher Scientific | 10626642 | technische kwaliteit |
| Indole-3-carboxaldehyde; 98% | ABCR | AB112969 | |
| Kaliumcarbonaat, 99+% | Acros | 424081000 | |
| dimethylcarbonaat | Sigma Aldrich | 517127 | |
| N,N-Dimethylformamide, 99,8%, Extra Dry over Molecular Sieve | Acros | 348435000 | |
| Natriumsulfaat | Bernd Kraft | 12623.46 | |
| Ethanol, 99,5% | Acros | 397690010 | |
| Piperidine, 99% | Acros | 147181000 | |
| Diethylether | Fisher Scientific | 10407830 | technische kwaliteit |
| 2-Fenyl-indole-3-carboxaldehyde; 97% | ABCR | AB125050 | |
| 4-Methylquinoline | ABCR | AB117222 | |
| DNA-synthese | |||
| Expedite 8909 Nucleic Acid Synthesizer | Applied Biosystems | - | |
| DMT-dA(bz) Phosphoramidite | Sigma Aldrich | A111081 | |
| DMT-dT Phosphoramidite | Sigma Aldrich | T111081 | |
| DMT-dG(dmf) Phosphoramidite | Sigma Aldrich | G11508 | |
| DMT-dC(bz) Phosphoramidite | Sigma Aldrich | C11108 | |
| Amidite Diluent voor DNA-synthese | Sigma Aldrich | L010010 | |
| Ultrapure Acetonitrile voor DNA-synthese | Sigma Aldrich | L010400 | |
| Cap A | Sigma Aldrich | L840000 | |
| Cap B | Sigma Aldrich | L850000 | |
| CPG dT Column 1,0 µmole | Proligo Reagents | T461010 | |
| CPG dA(bz) Column 1,0 µmole | Proligo Reagents | A461010 | |
| CPG dG(ib) Column 1,0 µmole | Proligo Reagents | G461010 | |
| CPG dC(bz) Column 1,0 µmole | Proligo Reagents | C461010 | |
| ammoniak (waterige oplossing) | Fluka Analytical | 318612 | |
| centrifugeerapparaten nanosep 0,45 µm | Pall | ODGHPC34 | |
| 5-(Benzylthio)-1H-tetrazool (Activator) | Sigma Aldrich | 75666 | |
| 2'-O-propargyl deoxyuridinephosphoramidite | Chem Genes | ANP-7754 | |
| nabewerking | |||
| vacuümconcentrator | Christ | ||
| klikprocedure | |||
| Tetrakis(acetonitrile)koper(I) hexafluorofosfaat | Sigma Aldrich | 346276 | |
| Natriumacetaat | Sigma Aldrich | S2889 | |
| (+)-Natrium L-ascorbinezuur | Sigma Aldrich | A7631 | |
| EDTA dinatriumzout | Sigma Aldrich | E5134 | |
| TBTA-ligand | - | - | gesynthetiseerd volgens een literatuurprocedure1 |
| HPLC | |||
| HPLC-systeem | Shimadzu | ||
| MALDI-Biflex-IV spectrometer | Bruker Daltonics | ||
| LC-318 C18 kolom | Supelcosil via Sigma Aldrich | 58368 | |
| concentratiebepaling | |||
| ND 1000 Spectrofotometer | nanodrop | ||
| monstervoorbereiding en 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. | |||
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen