Synthese und Charakterisierung neuer Terminatoren für die DNA-(Genom-)Analyse

Die vorgelegte Arbeit beschäftigte sich zunächst mit der Synthese von neuen 3'- und basenmodifizierten Nukleotiden und deren Markierung mit Fluoresceinisithiocyanat. Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Übe
Die vorgelegte Arbeit beschäftigte sich zunächst mit der Synthese von neuen 3'- und basenmodifizierten Nukleotiden und deren Markierung mit Fluoresceinisithiocyanat. Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Überprüfung der synthetisierten Verbindungen auf ihre Eignung als Terminatoren für die enzymatische DNA-Sequenzierung. Die Synthese des neuen Thioamidtriphosphats 3'- [[6-Amino- 1 -thioxohexyl) amino] -3'-konnte in 10 Schritten ausgehend vom Thymidin erfolgreich durchgeführt werden. Zunächst erfolgte die Umsetzung zum 3'-Amino-5'-O-(4,4'-dimethoxytrityl)-3'-desoxythymidin, an dessen 3'-Aminofunktion ein Aminocapronsäurelinker angekuppelt wurde. Der Schlüsselschritt der Synthese war die Beschwefelung der so generierten 3'-Amidfunktion mittels Lawesson's Reagenz. Dabei konnte durch Optimierung der Synthesebedingungen die Ausbeute der Beschwefelungsreaktion um 30 % gesteigert werden. Das Thioamid 3' -Desoxy-5 '-0- (4,4'-dimethoxytrityl) -3'- {{6-{[(9H-fluoren-9-ylmethoxy)-carbonyl] -amino}-1-thioxohexyl}amino}thymidin wurde zum Triphosphat umgesetzt und anschliessend FITC markiert. Für die Synthese des N2-modifizierten 2-Pentylamin-2',3'-didesoxyguanosin-5'-triphosphats 43 wurden Synthesewege beschritten. Schliesslich führte der Trick des Ausnutzens von Desmethylwyosin als Schutzgruppe zum Erfolg. Ausgehend vom 2'-Desoxyguanosin konnte die Synthese der unmarkierte Verbindung 2-Valeriansäurenitril-2'3'-didesoxyguanosin-5'-triphosphat 41 in 8 Schritten und die des Triphosphats 2-Pentylamin-2'3'-didesoxyguanosin-5'-triphosphat 43 und dessen FITCMarkierung in 12 Schritten erfolgreich durchgeführt werden. Die 5'-entschützte Verbindung 2-Valeriansäurenitril-2'3'-didesoxyguanosin wurde erfolgreich zum Triphosphat umgesetzt. Die Verbindung 5'-0- (tert-Butyldimethylsilyl)-2-Valeriansäurenitril-2'3'-didesoxyguanosin wurde Azid überführt. Das anschliessend synthetisierte Triphosphat 2-Pentylazid-2',3-didesoxyguanosin-5'-triphosphat 42 wurde reduziert und über die entstandene freie Aminofunktion mit FITC markiert. Alle neuen Triphosphate konnten durch optimierte Aufreinigungsbedingungen in hochreinem, salzreien Zustand isoliert werden. Vor dem Einsatz als Terminatoren für die DNA-Sequenzierung wurden alle Triphosphate als Na-Salze gefällt. Die synthetisierten Thioamidtriphosphate sind im Laufe dieser Arbeit als neue Verbindungen synthetisiert und veröffentlicht worden. Die hergestellten N2 - modifizierten Didesoxyguanosintriphosphate sind bisher nicht beschrieben und neue Vertreter ihrer Verbindungsklasse. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden die neuen, modifizierten Triphosphate 39, 40, 41, 43 und 44 auf ihre Eignung als Terminatoren für die Sanger-DANN-Sequenzierung getestet. Dabei wurden fünf verschiedene Polymerasen eingesetzt: Die thermostabilen Polymerasen AmpliTaq, Taq(exo-), Vent(exo-), Bst und die nicht thermostabile T7 Polymerase. Die besten Ergebnisse konnten mit der T7 Polymerase erreicht werden. Alle getesteten Terminatoren wurden als Terminatoren von der T7 Polymerase akzeptiert. Die entsprechenden Sanger-Abbruchfragmente konnten mittels des Cy5-markierten Primers detektiert werden. Die Verbindung 39 wurde auch von der AmpliTaq und der Taq(exo-) Polymerase akzeptiert. Die Terminatoren 41 und 43 wurden von der Taq(exo-) Polymerase eingebaut. Entsprechende Abbruchfragmente konnten in schwacher Konzentration detektiert werden. Mit der Bst- und der Vent(exo-)-Polymerase konnten keine positiven Ergebnisse erzielt werden. Mit Sicherheit können alle getesteten Triphosphate als Substrate zumindest für die positiv getesteten Polymerasen T7, AmpliTaq und Taq(exo-) bezeichnet werden. In Zukunft sollten mit beiden FITC-markierten Nukleotiden Sequenzierversuche mit einem geeigneten Laser durchgeführt werden, um Klarheit darüber zu bekommen, ob der Farbstoff nach dem enzymatischen Einbau am Terminator verbleibt und zur Dye-TerminatorSequenzierung eingesetzt werden kann. Ausserdem ist mit der Synthese des N2 -modifizierten ddG's die Grundlage für ein Sequenziersystem mit den bereits existierenden modifizierten ddA- und ddC-Terminatoren geschaffen.
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Metadaten
Author:Karin Schwarzer
URN:urn:nbn:de:hebis:30-0000002168
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2003/05/23
Year of first Publication:2002
Publishing Institution:Univ.-Bibliothek Frankfurt am Main
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Univ.
Date of final exam:2002/10/23
Release Date:2003/05/23
SWD-Keyword:DNS; Sequenzanalyse <Chemie>; Abbruchreaktion; Nucleotide; Chemische Synthese; DNS; Sequenzanalyse <Chemie>; Abbruchreaktion; Nucleotide; Chemische Synthese
HeBIS PPN:109046129
Institutes:Biochemie und Chemie
Dewey Decimal Classification:540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License Logo Veröffentlichungsvertrag für Publikationen

$Rev: 11761 $