Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

הפרוטוקול המתואר במסמך זה נועד להסביר ולקצר מספר רב של מכשולים בדרכו של המסלול המורכב המוביל לtriphosphates נוקלאוזידים שונה. כתוצאה מכך, פרוטוקול זה מאפשר גם לסינתזה של אבני הבניין הופעל אלה וזמינותם ליישומים מעשיים.

Abstract

האסטרטגיה המסורתית להקדמה של פונקציות כימיות היא השימוש בסינתזה מוצק שלב על ידי צירוף מבשרי phosphoramidite הותאמו כראוי לרשת המתהווה. עם זאת, תנאי שימוש במהלך הסינתזה וההגבלה לרצפים קצרים ולא לעכב את תחולתה של מתודולוגיה זו. מצד השני, triphosphates נוקלאוזידים שונה מופעלים אבני בניין שכבר מועסק להקדמה קלה של קבוצות פונקציונליות רבות לחומצות גרעין, אסטרטגיה שסוללת את הדרך לשימוש בחומצות גרעין שונה בפלטה רחבה של יישומים מעשיים כגון תיוג ודור תפקודיים של ribozymes וDNAzymes. אחד האתגרים הגדולים מתגורר במורכבות של המתודולוגיה שמוביל לבידוד והאפיון של אנלוגים נוקלאוזידים אלה.

במאמר זה וידאו, אנו מציגים פרוטוקול מפורט לסינתזה של thesדואר שונה אנלוגים באמצעות זרחן ריאגנטים מבוסס (III). בנוסף, ההליך לאפיון ביוכימי שלהם הוא חשף, עם דגש מיוחד על תגובות הארכה תחל ופילמור עוקב TdT. פרוטוקול מפורט זה יהיה שימוש לצורפות של dNTPs שונה והשימוש נוסף שלהם בביולוגיה כימית.

Introduction

triphosphates 5'-נוקלאוזידים ((ד) NTPs) מייצג סוג של ביומולקולות חיונית כי הם מעורבים בתהליכים אינספור פונקציות הנעים מלהיות המטבע האוניברסלי של אנרגיה לרגולטורים של חילוף חומרים בתא. בנוסף לתפקידם בשינויים הביולוגיים הבסיסיים אלה, עמיתים השונים קידמו כפלטפורמה תכליתית וקלה לכניסתה של קבוצות פונקציונליות לoligonucleotides, המתודולוגיה שיפה משלימה את הסינתזה מוצק שלב האוטומטי המיושמת בדרך כלל 1,2. ואכן, בתנאי NTPs (ד) יכול לפעול כמצעים לpolymerases RNA ו-DNA 3, עושר של קבוצות פונקציונליות כוללים חומצות אמינו 4-13, חומצות boronic 14,15, nornbornene 16, שאריות כמו diamondoid 17, תופעות שרשרות ל organocatalysis 18, חומצות מרה 19, ואפילו oligonucleotides 20 יכול להיות מוחדר oligonucleotides.

_content "> מעבר לייצוג וקטור נוח לfunctionalization של חומצות גרעין, יכול להיות מעורב dNTPs שונה בSelex ושיטות אחרות הקשורים קומבינטורית של בחירה במבחנה לייצור חומצות גרעין שונה קטליטי 21-30 וaptamers ליישומים מעשיים שונים 10, 31-36. צד רשתות נוספות שהוצגו על ידי פילמור של dNTPs שונה הם חשבו להגדיל את השטח הכימי שניתן לחקור בניסוי בחירה ולהשלים את הארסנל התפקודי עני למדי של חומצות גרעין 37. עם זאת, למרות אלה תכונות אטרקטיביות וההתקדמות האחרונה שנעשתה בפיתוחם של שני סינטטי ושיטות אנליטיות, לא ישימה באופן אוניברסלי והליך תשואה גבוהה קיימים לצורפות של triphosphates נוקלאוזידים הותאם 2,38.

מטרת הפרוטוקול נוכחי זה היא לשפוך אור לתוך (לפעמים) לא מובילים הליכים מורכביםo הסינתזה והאפיון ביוכימי של אבני הבניין הופעל אלה (איור 1). דגש מיוחד יינתן על כל הפרטים סינטטיים שלעתים קרובות קשים למצוא או נעדרים בסעיפי ניסיוני, אבל הם עדיין חיוניים להשלמה המוצלחת של המסלול הסינתטי שהובילה לבידודה של NTPs הטהור (ד) (איור 1).

Protocol

1. סינתזה של triphosphates נוקלאוזידים השתנה

הגישה סינתטית נבחרה להלן השיטה שפותחה על ידי לודוויג ואקשטיין מאחר ושיטה זו היא בדרך כלל אמינה ומובילה למעט מאוד תופעות לוואי (איור 1 א) 39.

  1. Coevaporate נוקלאוזידים המוגן 3'-OAC כראוי (בדרך כלל 0.1 מילימול) פעמיים עם פירידין נטול מים (2 מיליליטר) ולאחר מכן יבש תחת ואקום הלילה. במקביל, pyrophosphate היבש tributylammonium (0.13 מילימול) תחת ואקום הלילה.
  2. ממיסים את נוקלאוזידים במינימום של פירידין היבש (0.2 מיליליטר) ולהוסיף dioxane היבש (0.4 מיליליטר) כcosolvent. לבסוף, להוסיף 2-כלורו-1-,3,2 benzodioxaphosphorin-4-אחד (0.11 מילימול) ומאפשר להגיב בטמפרטורת חדר למשך 45 דקות.
    הערה: ראוי לציין כי טיפול מסוים צריך לקחת עם המגיב ,3,2-benzodioxaphosphorin-4-2-אחד כלורו-1. ואכן, גם אחסון של המגיב הזה, לפי atmosp גז אינרטיכאן הוא לא מספיק כדי למנוע הפירוק שלה. לפיכך, אפשר וצריך לגרד הלבן מוצקים שנוצר בפירוק זה לפני השימוש.
  3. הכן פתרון של pyrophosphate tributylammonium בDMF היבש (0.17 מיליליטר) וtributylamine טרי מזוקק (58 μl; לא להוסיף מסננות מולקולריות). מוסיף את הפתרון שהתקבל לתערובת התגובה (משקע לבן מופיע אבל מהר נעלם) ומאפשר להגיב בטמפרטורת חדר למשך 45 דקות.
  4. הכן פתרון של יוד (0.16 מילימול) בפירידין (0.98 מיליליטר) ו-H 2 O (20 μl) ולהוסיף לתערובת התגובה על מנת לחמצן Pα (שלישי) במרכז. אפשר הפתרון הכהה שנוצר כדי לעורר בטמפרטורת חדר למשך 30 דקות.
  5. השתמש בתמיסה מימית 10% מNAS 2 O 3 כדי להרוות את עודפי 2. הסר את הממס תחת ואקום (הטמפרטורה של אמבט המים של המאייד הסיבובי חייבת להישמר מתחת 30 מעלות צלזיוס). הוספת H 2 O (5 מיליליטר) ולאפשר למילxture לעמוד בטמפרטורת חדר במשך 30 דקות לhydrolyze מחצית אדנוזין המחזורי.
  6. בשלב זה, קבוצות הגנת מוסרים בדרך כלל (כלומר, 3'-OAC והקבוצות ברשתות בצד של Nucleobase). כתוצאה מכך, להוסיף 4 OH NH (30% H 2 O, 10 מיליליטר) לגולמי ומערבבים ל1.5 שעות בטמפרטורת חדר, ולהסיר את הממס תחת ואקום.
  7. הוסף 2 מיליליטר של H 2 O ופיצול ל 2 צינורות. הוספת 12 מיליליטר של פתרון 2% מ4 NaClO באצטון וצנטריפוגה (1,000 XG) במשך 30 דקות. הליך זה חוזר על עצמו עוד פעם אחת. משקעים זה מאפשר את ההפרדה של הממסים וחומרים כימיים המשמשים בסינתזה מאדנוזין (שיזרז), ובכך לפשט את טיהור RP-HPLC שהתפתח באופן משמעותי.
  8. אחרי אוויר ייבוש של השאריות שומניות, להקליט ספקטרום P-NMR יום 31 של גולמי (בעקבות הליכים סטנדרטיים, ראה גם רשימה של חומרים ואיור 3) ולפזר ב4 מיליליטר H 2 O.
    הערה: הליך סינטטי זה מתמקד בעיקר בדור של triphosphates deoxynucleoside שונה, אבל הליך דומה מאוד יכול להיות מיושם לעמיתי RNA שלהם (פשוט על ידי שימוש 2 ', 3'-BIS-acetylated O מבשרים).

2. טיהור HPLC של triphosphates נוקלאוזידים השתנה

  1. הכנת פתרון M מניית 1 של יקרבונט triethylammonium (TEAB): 40
    1. הכן פתרון של שומה 1 של triethylamine (139 מיליליטר) ב≈ 600 מיליליטר של H 2 O. מזוקק והמסונן
    2. בועת CO 2 (באמצעות קרח יבש וbubbler גז) לתוך התמיסה תחת ערבוב נמרץ, עד pH של 7.6 הוא הגיע (זה ייקח לפחות 10 hr). פתרון מניות זה ניתן לאחסן במקרר לתקופה של עד חודש אחד.
  2. טיהור:
    1. הכן שני פתרונות חיץ ממניות 1 M: 2 L של 50 מ"מ TEAB במי ultrapure (eluent)nd 1 ליטר של 50 מ"מ TEAB ב50% MeCN (eluent ב '). דגה גם eluents תחת ואקום וערבוב במשך 20 דקות (נדרש תשומת לב קפדנית על מנת שלא לשנות את רמת החומציות על ידי הסרת ה-CO 2 במהלך degassing).
    2. הכן מדגם אנליטית על ידי המסת 10 μl של אדנוזין הגולמי ב300 μl מזוקק H 2 O ולהזריק לתוך מערכת HPLC מצוידת בעמודה למחצה preparative RP (C18) ובאמצעות שיפוע החל 0-100% B ב40 דקות (איור 4). התאם את תכנית HPLC לפי t R של אדנוזין (שהיא בדרך כלל השיא העיקרי בהכרומתוגרמה) ודיפוספט (שבה יש לא R מעט נמוך יותר). לטהר את התערובת גולמי באמצעות תנאים אלה ועל ידי הסרת שברים מוקדמים שעשויים להכיל כמה דיפוספט.
    3. מערבבים את כל השברים המכילים את המוצר ולהקפיא יבשים (שהוא העדיף אידוי על המאייד הסיבובי על מנת למזער הידרוליזה לdiphosph לא רצויאכלתי). Coevaporate מספר פעמים עם המים ultrapure (כדי להסיר triethylamine שריד מeluents). להעריך את הטוהר של אדנוזין ידי תמ"ג (שני H 1 וNMR 31 בP) וMALDI-TOF על ידי יישום של פרוטוקולים סטנדרטיים (ראה איור 5). תשואות אופייניות מתקבלות על ידי יישום של פרוטוקול זה בדרך כלל לשקר בטווח של 30-70%, בהתאם למצע.

3. תגובות הארכת פריימר ופלמור TdT

  1. תיוג סוף 5'-של פריימר
    1. מערבבים 30 pmol של פריימר המתאים (למשל P1, רשימה של חומרים) עם 4 μl של 10x קינאז Polynucleotide חיץ (PNK), 3 μl של γ-[P 32]-ATP, μl 1 של PNK, וDDH 2 O (עבור בסך הכל תגובת נפח 40 μl). דגירה את תערובת התגובה על 37 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות ולאחר מכן חום לבטל את קינאז (10 דקות ב 70 מעלות צלזיוס).
    2. במהלך תגובת התיוג להכיןעמודת G10 Sephadex ידי חיבור קצה פיפטה 1 מיליליטר עם צמר זכוכית silanized וממלא את הקצה עם פתרון G10 (10% בDDH 2 O, autoclaved). ספין למטה לשטוף שלוש פעמים עם 500 μl DDH 2 O ולשטוף סופיים אחד עם DDH μl 50 2 O. הפעל את תערובת התגובה דרך G10 (כדי להסיר את תווית רדיואקטיבית חינם).
    3. ג'ל לטהר (עמוד 20%) פריימר radiolabeled ולשחזר על ידי יישום של ההתאהבות ולספוג שיטה (elution כלומר עם 500 μl של תמיסה מימית המכילה 1% LiClO 4 ו 1 מ"מ נטה 3 (pH 8) בשעה 72 מעלות צלזיוס במשך 15 דקות). משקע אתנול וG10 desalt oligonucleotide eluted.
  2. תגובת הארכת פריימר
    1. לחשל 1 pmol של P1 פריימר radiolabeled, 10 P1 פריימר pmol, ו10 pmol של T1 תבנית (רשימה של חומרים) בחיץ 10x תגובה (המסופק על ידי הספק של פולימראז לשמש) על ידי הצבת tאופה ב( 90-95 מעלות צלזיוס) מים חמים ועל ידי מתן אפשרות להתקרר בהדרגה לטמפרטורת חדר (מעל 45 דקות).
    2. שים את הצינור על קרח ולהוסיף (בתורו) קוקטייל dNTP (המכיל גם שונה וtriphosphates הטבעי, 100 מיקרומטר ריכוז סופי) ו1 U של DNA פולימרז (Vent (Exo -), Klenow, PWO או 9 ° N מ ') ולהשלים עם מים (על סך נפח תגובה של 20 μl). דגירה בטמפרטורה האופטימלית העבודה של האנזים (למשל 60 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות כאשר Vent (Exo -) נמצא בשימוש).
    3. הוסף 20 μl של להפסיק פתרון (פוראמיד (70%), חומצת ethylenediaminetetraacetic (EDTA; 50 מ"מ), bromophenol הכחול (0.1%), cyanol קסילן (0.1%)), לחמם את הדגימות (95 ° C, 5 דקות), מגניב למטה (0 מעלות צלזיוס), וליישב בdenaturing ג'ל אלקטרופורזה polyacrylamide. דמיין ידי Phosphorimager.
  3. פילמור TdT
    1. לדלל 7 pmol של אחד גדילים, P2 פריימר ללא תווית (רשימת החומרים), pmol 1 של פריימר radiolabeled במאגר TdT μl 1 10x.
    2. שים את הצינור על קרח ולהוסיף (בתורו) קוקטייל dNTP (בריכוז נאות המורכב בין 10 200 מיקרומטר) ופולימראז TdT (4 U). לדגור על C ° 37 במשך שעה 1. הוסף 10 μl של להפסיק פתרון, לחמם את הדגימות (95 ° C, 5 דקות), להתקרר (0 מעלות צלזיוס), וליישב בdenaturing ג'ל אלקטרופורזה polyacrylamide (עמוד 15%). דמיין ידי Phosphorimager.

4. PCR עם triphosphates נוקלאוזידים השתנה

  1. מערבבים 8 pmol של שני קדימה לאחור פריימרים עם 0.5 pmol של התבנית להיות מוגבר. הוספת 10x חיץ תגובה וקוקטייל dNTP (לצורך ריכוז סופי 200 מיקרומטר) ולשים את הצינור על קרח. הוסף 1 U של פולימראז ה-DNA ולהשלים עם H 2 O להגיע נפח סופי של μl 20. מעביר את התערובת לתוך בקבוקון PCR ולבצע 30 מחזורי ה-PCR.
  2. לדלל 6 μl עם 6 μl של חיץ טעינת סוכרוז 2x ולפתור על ידי 2% agarose (מוכתם ברומיד ethidium) אלקטרופורזה. דמיין ידי Phosphorimager.

תוצאות

triphosphates נוקלאוזידים שינוי הינו מפתים מטרות סינתטיות שכן הם מאפשרים להקדמה הקלילה של מגוון רחב של קבוצות פונקציונליות לחומצות גרעין 41. עם זאת, הבידוד והאפיון של אבני הבניין הופעל אלה מתגלים לעתים קרובות להיות מפרכים. כתוצאה מכך, התוצאות הראו במסמך זה נחשבות לספ?...

Discussion

הכללת שינויים בחומצות גרעין היא עניין של יישומים מעשיים רבים, כולל הפיתוח של סוכני antisense וantigene 42,43, תיוג ותיוג פונקציונלי של oligonucleotides 41, ובמאמצים להרחיב את האלפבית הגנטי 44-46. שינויים כימיים וקבוצות פונקציונליות בדרך כלל מוכנסים חומצות גרעין על ידי י?...

Disclosures

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן השוויצרית הלאומית למדע (מענקי N ° PZ00P2_126430 / 1 וPZ00P2_144595). פרופ 'ג Leumann הוא הודה בהכרת תודה למתן חלל המעבדה וציוד, כמו גם לתמיכה המתמדת שלו. הגב 'סו Knecht הוא הודה לדיונים פוריים.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
tributylammonium pyrophosphate Sigma AldrichP8533Hygroscopic solid, keep under Ar
2-chloro-1,3,2-benzodioxaphosphorin-4-one Sigma Aldrich324124Moisture sensitive
PyridineSigma Aldrich82704Under molecular sieves
DioxaneSigma Aldrich296309Under molecular sieves
dimethylformamide (DMF)Sigma Aldrich40248Under molecular sieves
Acetonitrile Fisher ScientificHPLC grade
TriethylamineSigma Aldrich90342
TributylamineSigma Aldrich90781
ddH2OMilli-Qdeionized and purified water, autoclaved in the presence of Diethylpyrocarbonate (DEPC)
Diethylpyrocarbonate (DEPC)Sigma Aldrich159220
D2OCambridge Isotope Laboratories, Inc.DLM-4-25
Biochemical reagents
g-[32P]-ATPHartmann AnalyticsFP-301
Natural dNTPsPromegaU1420
Vent (exo-) DNA polymeraseNEBM0257S
DNA polymerase I, Large (Klenow) FragmentNEBMO210S
9°Nm DNA polymeraseNEBMO260S
Terminal deoxynucleotidyl Transferase (TdT)PromegaM828A
Pwo DNA polymerasePeqlab01 01 5010
T4 PNKThermo ScientificEK0032
Acrylamide/bisacrylamide (19:1, 40%)Serva10679.01
AgaroseApollo ScientificBIA1177
G10 SephadexSigmaG10120
UreaApollo ScientificBIU4110
Equipment
Jupiter semi-preparative RP-HPLC column (5m C18 300Å)Phenomenex
Gene Q Thermal CyclerBioconceptBYQ6042E
PCR vialsBioconcept3220-00
HPLC systemAmersham Pharmacia BiotechÄkta basic 10/100
Oligonucleotides
All oligonucleotides were purchased from Microsynth and purified by PAGE
5'-CAAGGACAAAATACCTGTATTCCTT P1
5'-GACATCATGAGAGACATCGCCTCTGGGCTAAT-AGGACTACTTCTAATCTGTAAGAGCAGATCCCTGG-ACAGGCAAGGAATACAGGTATTTTGTCCTTG T1
5'-GAATTCGATATCAAG P2
More information on experimental procedures and equipment can be found in the following articles:
Chem. Eur. J. 2012, 18, 13320 – 13330
Org. Biomol. Chem. 2013, DOI: 10.1039/C3OB40842F.

References

  1. Hocek, M., Fojta, M. Cross-coupling reactions of nucleoside triphosphates followed by polymerase incorporation. Construction and applications of base-functionalized nucleic acids. Org. Biomol. Chem. 6, 2233-2241 (2008).
  2. Hollenstein, M. Nucleoside Triphosphates - Building Blocks for the Modification of Nucleic Acids. Molecules. 17, 13569-13591 (2012).
  3. Lauridsen, L. H., Rothnagel, J. A., Veedu, R. N. Enzymatic Recognition of 2'-Modified Ribonucleoside 5'-Triphosphates: Towards the Evolution of Versatile Aptamers. ChemBioChem. 13, 19-25 (2012).
  4. Roychowdhury, A., Illangkoon, H., Hendrickson, C. L., Benner, S. A. 2'-Deoxycytidines Carrying Amino and Thiol Functionality: Synthesis and Incorporation by Vent (Exo-) Polymerase. Org. Lett. 6, 489-492 (2004).
  5. Dewey, T. M., Mundt, A. A., Crouch, G. J., Zyzniewski, M. C., Eaton, B. E. New Uridine Derivatives for Systematic Evolution of RNA Ligands by Exponential Enrichment. J. Am. Chem. Soc. 117, 8474-8475 (1995).
  6. Kuwahara, M., et al. Direct PCR amplification of various modified DNAs having amino acids: Convenient preparation of DNA libraries with high-potential activities for in vitro selection. Bioorg. Med. Chem. 14, 2518-2526 (2006).
  7. Jäger, S., Famulok, M. Generation and Enzymatic Amplification of High-Density Functionalized DNA Double Strands. Angew. Chem. Int. Ed. 43, 3337-3340 (2004).
  8. Thum, O., Jäger, S., Famulok, M. Functionalized DNA: A New Replicable Biopolymer. Angew. Chem. Int. Ed. 40, 3990-3993 (2001).
  9. Jäger, S., et al. A versatile toolbox for variable DNA functionalization at high density. J. Am. Chem. Soc. 127, 15071-15082 (2005).
  10. Vaught, J. D., et al. Expanding the Chemistry of DNA for in Vitro Selection. J. Am. Chem. Soc. 132, 4141-4151 (2010).
  11. Sakthivel, K., Barbas, C. F. Expanding the Potential of DNA for Binding and Catalysis: Highly Functionalized dUTP Derivatives That Are Substrates for Thermostable DNA Polymerases. Angew. Chem. Int. Ed. 37, 2872-2875 (1998).
  12. Raindlová, V., Pohl, R., Hocek, M. Synthesis of Aldehyde-Linked Nucleotides and DNA and Their Bioconjugations with Lysine and Peptides through Reductive Amination. Chem. Eur. J. 18, 4080-4087 (2012).
  13. Hollenstein, M. Deoxynucleoside triphosphates bearing histamine, carboxylic acid, and hydroxyl residues – Synthesis and biochemical characterization. Org. Biomol. Chem. 11, 5162-5172 (2013).
  14. Cheng, Y., et al. Synthesis, and Polymerase-Catalyzed Incorporation of Click-Modified Boronic Acid-TTP Analogues. Chem. Asian J. 6, 2747-2752 (2011).
  15. Lin, N., et al. Design and synthesis of boronic-acid-labeled thymidine triphosphate for incorporation into DNA. Nucleic Acids Res. 35, 1222-1229 (2007).
  16. Schoch, J., Jäschke, A. Synthesis and enzymatic incorporation of norbornenemodified nucleoside triphosphates for Diels–Alder bioconjugation. RSC Adv. 3, 4181-4183 (2013).
  17. Biomol Chem, O. r. g. . 9, 7482-7490 (2011).
  18. Hollenstein, M. Synthesis of deoxynucleoside triphosphates that include proline, urea, or sulfamide groups and their polymerase incorporation into DNA. Chem. Eur. J. 18, 13320-13330 (2012).
  19. Ikonen, S., Macíčková-Cahová, H., Pohl, R., Šanda, M., Hocek, M. Synthesis of nucleoside and nucleotide conjugates of bile acids, and polymerase construction of bile acid-functionalized DNA. Org. Biomol. Chem. 8, 1194-1201 (2010).
  20. Baccaro, A., Steck, A. -. L., Marx, A. . Barcoded Nucleotides. Angew. Chem. Int. Ed. 51, 254-257 (2012).
  21. Santoro, S. W., Joyce, G. F., Sakthivel, K., Gramatikova, S., Barbas, C. F. RNA cleavage by a DNA enzyme with extended chemical functionality. J. Am. Chem. Soc. 122, 2433-2439 (2000).
  22. Sidorov, A. V., Grasby, J. A., Williams, D. M. Sequence-specific cleavage of RNA in the absence of divalent metal ions by a DNAzyme incorporating imidazolyl and amino functionalities. Nucleic Acids Res. 32, 1591-1601 (2004).
  23. Perrin, D. M., Garestier, T., Hélène, C. Bridging the gap between proteins and nucleic acids: A metal-independent RNAseA mimic with two protein-like functionalities. J. Am. Chem. Soc. 123, 1556-1563 (2001).
  24. Hollenstein, M., Hipolito, C., Lam, C., Dietrich, D., Perrin, D. M. A highly selective DNAzyme sensor for mercuric ions. Angew. Chem. Int. Ed. 47, 4346-4350 (2008).
  25. Hollenstein, M., Hipolito, C. J., Lam, C. H., Perrin, D. M. A self-cleaving DNA enzyme modified with amines, guanidines and imidazoles operates independently of divalent metal cations (M2). Nucleic Acids Res. 37, 1638-1649 (2009).
  26. Hollenstein, M., Hipolito, C. J., Lam, C. H., Perrin, D. M. A DNAzyme with Three Protein-Like Functional Groups: Enhancing Catalytic Efficiency of M2+-Independent RNA Cleavage. ChemBioChem. 10, 1988-1992 (2009).
  27. Hollenstein, M., Hipolito, C. J., Lam, C. H., Perrin, D. M. Toward the Combinatorial Selection of Chemically Modified DNAzyme RNase A Mimics Active Against all-RNA Substrates. ACS Comb. Sci. 15, 174-182 (2013).
  28. Hipolito, C. J., Hollenstein, M., Lam, C. H., Perrin, D. M. Protein-inspired modified DNAzymes: dramatic effects of shortening side-chain length of 8-imidazolyl modified deoxyadenosines in selecting RNaseA mimicking DNAzymes. Org. Biomol. Chem. 9, 2266-2273 (2011).
  29. Lam, C. H., Hipolito, C. J., Hollenstein, M., Perrin, D. M. A divalent metal-dependent self-cleaving DNAzyme with a tyrosine side chain. Org. Biomol. Chem. 9, 6949-6954 (2011).
  30. Wiegand, T. W., Janssen, R. C., Eaton, B. E. Selection of RNA amide synthase. Chem. Biol. 4, 675-683 (1997).
  31. Battersby, T. R., et al. Quantitative Analysis of Receptors for Adenosine Nucleotides Obtained via In Vitro Selection from a Library Incorporating a Cationic Nucleotide Analog. J. Am. Chem. Soc. 121, 9781-9789 (1999).
  32. Latham, J. A., Johnson, R., Toole, J. J. The application of a modified nucleotide in aptamer selection: novel thrombin aptamers containing -(1-pentynyl)-2'-deoxyuridine. Nucleic Acids Res. 22, 2817-2822 (1994).
  33. Masud, M. M., Kuwahara, M., Ozaki, H., Sawai, H. Sialyllactose-binding modified DNA aptamer bearing additional functionality by SELEX. Bioorg. Med. Chem. 12, 1111-1120 (2004).
  34. Shoji, A., Kuwahara, M., Ozaki, H., Sawai, H. Modified DNA aptamer that binds the (R)-Isomer of a thalidomide derivative with high enantioselectivity. J. Am. Chem. Soc. 129, 1456-1464 (2007).
  35. Yu, H., Zhang, S., Chaput, J. C. Darwinian Evolution of an Alternative Genetic System Provides Support for TNA as an RNA Progenitor. Nat. Chem. 4, 183-187 (2012).
  36. Davies, D. R., et al. Unique motifs and hydrophobic interactions shape the binding of modified DNA ligands to protein targets. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 109, 19971-19976 (2012).
  37. Kuwahara, M., Sugimoto, N. Molecular Evolution of Functional Nucleic Acids with Chemical Modifications. Molecules. 15, 5423-5444 (2010).
  38. Burgess, K., Cook, D. Syntheses of Nucleoside Triphosphates. Chem. Rev. 100, 2047-2059 (2000).
  39. Ludwig, J., Eckstein, F. Rapid and efficient synthesis of nucleoside 5'-0-(1-thiotriphosphates), 5'-triphosphates and 2',3'-cyclophosphorothioates using 2-chloro-4H-1,3,2-benzodioxaphosphorin-4-one. J. Org. Chem. 54, 631-635 (1989).
  40. Williams, D. M., Harris, V. H., Murphy, J. Chapter 3. Organophosphorus Reagents: A Practical Approach in Chemistry. 9, 237-275 .
  41. Hocek, M., Fojta, M. Nucleobase modification as redox DNA labelling for electrochemical detection. Chem. Soc. Rev. 40, 5802-5814 (2011).
  42. Kurreck, J. Antisense technologies - Improvement through novel chemical modifications. Eur. J. Biochem. 270, 1628-1644 (2003).
  43. Wilson, C., Keefe, A. D. Building oligonucleotide therapeutics using non-natural chemistries. Curr. Opin. Chem. Biol. 10, 607-614 (2006).
  44. Krueger, A. T., Kool, E. T. Model systems for understanding DNA base pairing. Curr. Opin. Chem. Biol. 11, 588-594 (2007).
  45. Krueger, A. T., Lu, H., Lee, A. H. F., Kool, E. T. Synthesis and Properties of Size-Expanded DNAs: Toward Designed, Functional Genetic Systems. Acc. Chem. Res. 40, 141-150 (2007).
  46. Wojciechowski, F., Leumann, C. J. Alternative DNA base-pairs: from efforts to expand the genetic code to potential material applications. Chem. Soc. Rev. 40, 5669-5679 (2011).
  47. Weisbrod, S. H., Marx, A. Novel strategies for the site-specific covalent labelling of nucleic acids. Chem. Commun. 30 (44), 5675-5685 (2008).
  48. Lim, S. E., Copeland, W. C. Differential Incorporation and Removal of Antiviral Deoxynucleotides by Human DNA Polymerase γ. J. Biol. Chem. 276, 23616-26623 (2001).
  49. Cho, Y., Kool, E. T. Enzymatic Synthesis of Fluorescent Oligomers Assembled on a DNA Backbone. ChemBioChem. 7, 669-672 (2006).
  50. Hollenstein, M., Wojciechowski, F., Leumann, C. J. Polymerase incorporation of pyrene-nucleoside triphosphates. Bioorg. Med. Chem. Lett. 22, 4428-4430 (2012).
  51. Kuwahara, M., et al. Smart conferring of nuclease resistance to DNA by 3'-end protection using 2',4'-bridged nucleoside-5'-triphosphates. Bioorg. Med. Chem. Lett. 19, 2941-2943 (2009).
  52. Horáková, P., et al. Tail-labelling of DNA probes using modified deoxynucleotide triphosphates and terminal deoxynucleotidyl tranferase. Application in electrochemical DNA hybridization and protein-DNA binding assays. Org. Biomol. Chem. 9, 1366-1371 (2011).
  53. Motea, E. A., Berdis, A. J. Terminal deoxynucleotidyl transferase: The story of a misguided DNA polymerase. Biochim. Biophys. Acta. 1804, 1151-1166 (2010).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

86PCRHPLCtriphosphates

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved