JP4773062B2 - NOVEL ELECTROCHEMICALLY RESPONSIBLE COMPOUND, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND METHOD FOR DETECTING BODY BETWEEN TARGET SUBSTANCE AND PROBE MOLECULE USING SAME - Google Patents
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Description
本発明は、電気化学応答性を有する新規なフェロセン化化合物に関する。 The present invention relates to a novel ferrocene compound having electrochemical responsiveness.
生物学的または医学的研究や、臨床の場において、特定の塩基配列を有するDNA、RNA等の核酸やタンパク質等の生体分子を検出するために、それらの生体分子と特異的に結合する物質をプローブとする方法が用いられている。このような方法を用いる場合、標的となる生体分子の検出には、この標的生体分子とプローブ分子とが結合したかどうかを確認する手段が必要となる。 In biological or medical research and clinical settings, in order to detect biomolecules such as nucleic acids and proteins such as DNA and RNA having a specific base sequence, substances that specifically bind to those biomolecules A method of using a probe is used. When such a method is used, a means for confirming whether or not the target biomolecule is bound to the probe molecule is required for detection of the target biomolecule.
結合の有無を確認する手段として、標的分子を標識しておく方法が良く知られており、蛍光色素等が用いられている。例えば、ある細胞における遺伝子発現解析をするために、その細胞に含まれるRNAを蛍光標識し、固相担体に固定されたプローブcDNAと適当な条件下でハイブリダイゼーションさせた後、固相担体上の蛍光を検出する方法が広く用いられている。しかし、蛍光物質は時間の経過とともに退色するため、迅速に検出する必要がある。 As a means for confirming the presence or absence of binding, a method of labeling a target molecule is well known, and a fluorescent dye or the like is used. For example, in order to analyze gene expression in a cell, the RNA contained in the cell is fluorescently labeled and hybridized with a probe cDNA immobilized on a solid phase carrier under appropriate conditions, and then on the solid phase carrier. Methods for detecting fluorescence are widely used. However, since the fluorescent material fades with time, it needs to be detected quickly.
蛍光に代わる検出方法として、導電性物質で生体分子を標識し、電気化学的にこの物質を検出することによって分子間の相互作用を観測する方法がある。 As a detection method instead of fluorescence, there is a method of observing the interaction between molecules by labeling a biomolecule with a conductive substance and detecting this substance electrochemically.
導電性物質で生体分子を標識する方法としては、導電性を有するインターカレータを用いる方法が提案されている(例えば特許文献1および2参照)。インターカレータとは、核酸の塩基間に挿入結合(インターカレーション)する性質を持つ分子をいう。インターカレータは、二本鎖核酸に規則的に縫いこまれるので、二本鎖が形成された量と結合するインターカレータの量に相関関係が得られ、ハイブリダイゼーションを定量的に測定することができる。導電性を有するインターカレータとしては、下記式(2)
電気化学的検出方法は、蛍光色素のように退色することもなく、リアルタイムでより正確な定量的測定を簡易に行うことができる。しかしこれまでは、主として導電性インターカレータを用いた二本鎖核酸の検出に用いられ、核酸のハイブリダイゼーション以外の生体分子間の相互作用を電気化学的方法により検出することはほとんど行われていなかった。 The electrochemical detection method can easily perform more accurate quantitative measurement in real time without fading like a fluorescent dye. However, until now, it was mainly used for the detection of double-stranded nucleic acids using a conductive intercalator, and it has hardly been detected by electrochemical methods for interactions between biomolecules other than nucleic acid hybridization. It was.
また、導電性インターカレータによって核酸のハイブリダイゼーションを検出する方法についても、従来よりもバックグラウンド電流の影響を受けにくく、微小な電流も検出できるより高感度なインターカレータが求められている。 Also, a method for detecting nucleic acid hybridization using a conductive intercalator is required to be a more sensitive intercalator that is less affected by background current than conventional methods and can detect minute currents.
そこで、本発明は、標的分子またはプローブ分子に直接結合させることも可能であり、それを用いてインターカレータを合成することもできる、高感度に検出することが可能な新規な電気化学応答性化合物を提供することを目的とする。 Thus, the present invention is a novel electrochemically responsive compound that can be directly bound to a target molecule or a probe molecule and can be used to synthesize an intercalator, and can be detected with high sensitivity. The purpose is to provide.
本発明者は、上記事情に鑑みて、鋭意研究を重ねた結果、下記式(1)
即ち、本発明は、下記式(1')で表される化合物の製造方法であって、That is, this invention is a manufacturing method of the compound represented by following formula (1 '),
下記反応式(A)に示すように、マロン酸ジエチルにBr−R As shown in the following reaction formula (A), Br-R is added to diethyl malonate.
4Four
−CO-CO
22
CC
22
HH
5Five
(式中、(Where
RR
4Four
はRIs R
11
よりも炭素数が1少ないアルキレン基を示す。)を反応させて化合物(a)を得Represents an alkylene group having 1 fewer carbon atoms. ) To obtain compound (a)
、これにヨウ化フェロセニルメチルトリメチルアンモニウムを反応させて化合物(b)をThis is reacted with ferrocenylmethyltrimethylammonium iodide to give compound (b).
得る第一工程と、反応式(B)に示すように、化合物(b)を加水分解して化合物(c)The first step to be obtained and the compound (c) by hydrolyzing the compound (b) as shown in the reaction formula (B)
を得、これを脱炭酸して化合物(d)を得る第二工程と、反応式(C)に示すように、化And decarboxylation to obtain compound (d), and as shown in reaction formula (C),
合物(d)にN−ヒドロキシスクシンイミドを反応させて目的物を得る第三工程と、を含A third step of reacting compound (d) with N-hydroxysuccinimide to obtain the desired product.
む製造方法に関する。The present invention relates to a manufacturing method.
本発明により、核酸、蛋白質等の生体分子をはじめとする様々な物質に対して容易に結合させることができる電気化学応答性を有する新規化合物を提供することができた。この物質は、比較的低電位に最大電流を流すピークがあるので、バックグラウンド電流の影響を受けにくく、微小な電流を検出することができ、被検試料中の標的物質を検出するための標識物質として有用である。 According to the present invention, a novel compound having electrochemical responsiveness that can be easily bonded to various substances including biomolecules such as nucleic acids and proteins can be provided. Since this substance has a peak at which a maximum current flows at a relatively low potential, it is not easily affected by the background current, can detect a minute current, and is a label for detecting a target substance in a test sample. Useful as a substance.
以下、本発明に係る化合物を、その好ましい実施形態に基づいて詳細に説明するが、これらは本発明の範囲を何等限定するものではない。 Hereinafter, although the compound concerning this invention is demonstrated in detail based on the preferable embodiment, these do not limit the scope of the present invention at all.
本発明に係る化合物は上記式(1)で表される新規なフェロセンスクシンイミドエステル(以下「本発明の化合物」ともいう)である。本発明の化合物は、アミノ基を有する化合物に結合させることができ、電気化学的応答性を示すので、被検試料中の標的物質を検出する場合などに用いる標識物質として有用である。 The compound according to the present invention is a novel ferrosense succinimide ester represented by the above formula (1) (hereinafter also referred to as “the compound of the present invention”). Since the compound of the present invention can be bound to a compound having an amino group and exhibits electrochemical responsiveness, it is useful as a labeling substance used for detecting a target substance in a test sample.
本発明の化合物は、上記式(1)に示されるように、フェロセン部と、スクシンイミドエステル部と、両部をつなぐアルキレン基R1とから構成されている。電圧をかけることによりフェロセン分子間を電流が流れるので、この電流を測定することによって上記フェロセンスクシンイミドエステルを定量的に検出することができる。また、スクシンイミドエステル部はアミン化合物と反応して、収率良くアミド化合物を生成するので、アミノ基を有する物質に結合させることにより標識として用いることができる。 As shown in the above formula (1), the compound of the present invention is composed of a ferrocene part, a succinimide ester part, and an alkylene group R 1 connecting both parts. Since a current flows between ferrocene molecules by applying a voltage, the ferrosense succinimide ester can be quantitatively detected by measuring this current. In addition, the succinimide ester portion reacts with an amine compound to produce an amide compound with a high yield, and thus can be used as a label by binding to a substance having an amino group.
本発明の化合物は、前記式(1)においてm=n=0である無置換のフェロセニル基を含むものも好ましいが、本発明の化合物を、電気化学的に検出するための標識物質として水溶液中で使用する場合は、R2およびR3として水溶液中で電子供与基または電子求引基となる基を含む化合物も、これらの基によって電流量の測定時の電位が変化するので好ましい。 The compound of the present invention preferably contains an unsubstituted ferrocenyl group in which m = n = 0 in the formula (1). However, the compound of the present invention is used in an aqueous solution as a labeling substance for electrochemical detection. When R 2 and R 3 are used, compounds containing a group which becomes an electron donating group or an electron withdrawing group in an aqueous solution as R 2 and R 3 are also preferable because the potential at the time of measuring the amount of current is changed by these groups.
前記式(1)中、mまたはnが0ではなく1または2である場合において、R2またはR3が示す、水溶液中で電子供与基となる基としてはメチル基、メトキシ基、また電子求引基となる基としては、メトキシカルボニル基、ニトロ基、カルボキシル基、ジメチルアミノメチル基およびジメチルアミノエチルアミノカルボニル基等が挙げられる。例えば、ジメチルアミノメチル基の場合には、水溶液中でプロトン化して電子求引基であるジメチルアンモニウムメチル基として機能する。 In the above formula (1), when m or n is not 0 but 1 or 2, R 2 or R 3 represents an electron donating group in an aqueous solution as a methyl group, a methoxy group, or an electron demanding group. Examples of the group serving as a pulling group include a methoxycarbonyl group, a nitro group, a carboxyl group, a dimethylaminomethyl group, and a dimethylaminoethylaminocarbonyl group. For example, in the case of a dimethylaminomethyl group, it is protonated in an aqueous solution and functions as a dimethylammoniummethyl group which is an electron withdrawing group.
前記式(1)中、R1で示されるアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基およびヘキシレン基が挙げられる。 In the formula (1), examples of the alkylene group represented by R 1 include an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, and a hexylene group.
本発明の化合物は、その製造方法に特に制限されないが、次のようにして製造することが好ましい。 The compound of the present invention is not particularly limited by its production method, but is preferably produced as follows.
即ち、下記反応式(A)に示すように、マロン酸ジエチルにBr−R4−CO2C2H5(
式中、R4はR1よりも炭素数が1少ないアルキレン基を示す。)を反応させて化合物(a
)を得、これにヨウ化フェロセニルメチルトリメチルアンモニウムを反応させて化合物(
b)を得る第一工程と、反応式(B)に示すように、化合物(b)を加水分解して化合物
(c)を得、これを脱炭酸して化合物(d)を得る第二工程と、反応式(C)に示すよう
に、化合物(d)にN−ヒドロキシスクシンイミドを反応させて目的物を得る第三工程と
によって、目的物である本発明の化合物を得ることが好ましい。
に示すように、マロン酸ジエチルにヨウ化フェロセニルメチルトリメチルアンモニウムを
反応させてフェロセニルメチルマロン酸ジエチルエステルを得て、これを加水分解し2−
フェロセニルメチルマロン酸とし、次いで反応式(B')に示すように、2−フェロセニ
ルメチルマロン酸を脱炭酸して3−フェロセニルプロピオン酸を得て、最後に反応式(C
')に示すように、3−フェロセニルプロピオン酸とN−ヒドロキシスクシンイミドを反
応させることにより、目的物である本発明の化合物を得ることが好ましい。
5を反応させ、Na+CH(COOC2H5)2 -を得てからヨウ化フェロセニルメチルトリメ
チルアンモニウムを反応させ、次いでこれに水およびKOHを加えて加熱することにより
加水分解し、H+を加えることによって2−フェロセニルメチルマロン酸を得ることがで
きる。
That is, as shown in the following reaction formula (A), diethyl malonate is added to Br—R 4 —CO 2 C 2 H 5 (
In the formula, R 4 represents an alkylene group having 1 fewer carbon atoms than R 1 . ) To give a compound (a
) Is reacted with ferrocenylmethyltrimethylammonium iodide to give a compound (
a first step for obtaining b) and a second step for obtaining compound (d) by hydrolyzing compound (b) to obtain compound (c) and decarboxylation as shown in reaction formula (B) As shown in the reaction formula (C), it is preferable to obtain the compound of the present invention which is the target product by reacting the compound (d) with N-hydroxysuccinimide to obtain the target product.
As shown in Fig. 2, ferrocenylmethylmalonic acid diethyl ester is obtained by reacting diethyl malonate with ferrocenylmethyltrimethylammonium iodide, which is hydrolyzed to give 2-
Ferrocenylmethylmalonic acid is obtained, and then 2-ferrocenylmethylmalonic acid is decarboxylated to give 3-ferrocenylpropionic acid as shown in reaction formula (B ′). Finally, reaction formula (C
As shown in '), it is preferable to obtain the target compound of the present invention by reacting 3-ferrocenylpropionic acid with N-hydroxysuccinimide.
5 is reacted to obtain Na + CH (COOC 2 H 5 ) 2 − and then reacted with ferrocenylmethyltrimethylammonium iodide, which is then hydrolyzed by heating with addition of water and KOH. 2-ferrocenylmethylmalonic acid can be obtained by adding + .
前記反応式(B’)に係る反応は、例えば160℃で加熱することにより行うことができる。加熱後に、クロマトグラフィー、溶媒除去、再結晶等などの分離・精製操作を必要に応じて行う。 The reaction according to the reaction formula (B ′) can be performed by heating at 160 ° C., for example. After heating, separation / purification operations such as chromatography, solvent removal, and recrystallization are performed as necessary.
前記反応式(C')に係る反応は、例えば、メタロセニルプロピオン酸とN−ヒドロキシスクシンイミドを混合し、これに縮合剤としてDCCを1,4−ジオキサンに溶解したものを滴下することによって行うことができる。反応後は、クロマトグラフィー、減圧での溶媒除去、再結晶等の分離・精製操作を必要に応じて行う。分離・精製操作を行うことにより、本発明の化合物として、より高純度なものを高収率で得ることができる。分離・精製操作は容易に行うことが可能である。 The reaction according to the reaction formula (C ′) is performed, for example, by mixing metallocenylpropionic acid and N-hydroxysuccinimide and adding dropwise a solution obtained by dissolving DCC as a condensing agent in 1,4-dioxane. be able to. After the reaction, separation and purification operations such as chromatography, solvent removal under reduced pressure, and recrystallization are performed as necessary. By performing the separation / purification operation, the compound of the present invention can be obtained in higher yield with higher purity. Separation and purification operations can be easily performed.
本発明の化合物の用途は特に限定されず、種々の用途に応用できるが、特に、電位を印加することによってフェロセン分子間を流れる電流量を測定することによって検出できること、およびアミノ基を有する化合物に容易に結合させることができることから、各種の標識として用いることができる。 The use of the compound of the present invention is not particularly limited, and can be applied to various uses. In particular, it can be detected by measuring the amount of current flowing between ferrocene molecules by applying a potential, and the compound having an amino group. Since it can be easily combined, it can be used as various labels.
例えば、まず被検試料中に含まれる標的物質に特異的に結合するプローブ分子を電極表面に固定しておき、次に標的物質を本発明の化合物で標識した後、被検試料とプローブ分子とを接触させインキュベートする。そして、本発明の化合物による電気化学的シグナルを検出することによって、本発明の化合物がプローブ分子と結合したかどうかを確認することができる。 For example, a probe molecule that specifically binds to a target substance contained in a test sample is first immobilized on the electrode surface, and then the target substance is labeled with the compound of the present invention, and then the test sample, the probe molecule, In contact and incubate. Then, by detecting an electrochemical signal from the compound of the present invention, it can be confirmed whether the compound of the present invention has bound to the probe molecule.
本発明に係る方法は特に、標的物質およびプローブ分子の少なくとも一方が生体分子である場合に好適であり、核酸のハイブリダイゼーション、蛋白質−蛋白質相互作用の検出や、生体分子に特異的に結合する化合物のスクリーニング等のために用いることができる。本明細書において生体分子とは、生体由来の分子であれば特に限定されない。例えば本発明の化合物を核酸に結合させ、この核酸がプローブ核酸とハイブリダイズしたかどうかを検出することができる。本発明の化合物は、蛋白質のリジン残基のアミノ基、アミノ糖のアミノ基、脂質に含まれるアミノ基にも結合させることができるので、これらの分子も本発明の化合物で標識することができ、電気化学的に検出することが可能である。 The method according to the present invention is particularly suitable when at least one of a target substance and a probe molecule is a biomolecule, and is a compound that specifically binds to a biomolecule, nucleic acid hybridization, protein-protein interaction detection, or biomolecule. Can be used for screening and the like. In the present specification, the biomolecule is not particularly limited as long as it is a molecule derived from a living body. For example, the compound of the present invention can be bound to a nucleic acid to detect whether the nucleic acid has hybridized with a probe nucleic acid. Since the compound of the present invention can also bind to the amino group of a protein lysine residue, the amino group of an amino sugar, or the amino group contained in a lipid, these molecules can also be labeled with the compound of the present invention. It can be detected electrochemically.
また、本発明の化合物によって、インターカレータを標識することにより、二本鎖核酸を定量的に検出することもできる。電気化学的シグナルの検出には、サイクリックボルタンメトリーやディファレンシャルパルスボルタンメトリー(DPV)を用いることができ、標識した物質が、電極表面に固定されたプローブ分子と結合したかどうかを、リアルタイムで高感度かつハイスループットに測定することができる。 In addition, a double-stranded nucleic acid can be quantitatively detected by labeling an intercalator with the compound of the present invention. Cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry (DPV) can be used for the detection of the electrochemical signal, and it is highly sensitive in real time whether the labeled substance has bound to the probe molecule immobilized on the electrode surface. High throughput can be measured.
本発明の化合物の中でも、m=n=0であってR1がエチレン基である、下記式(4)
本発明の化合物でインターカレータを標識する場合、インターカレータとしては、N,N−ジ置換ナフタレンジイミド、1,5−、2,6−、9,10−ジ置換アントラセン、1,5−、2,6−ジ置換アントラキノン、1,5−、2,6−、4,9−ジ置換アクリジン誘導体等の縫い込み型インターカレータを用いることができ、これらのインターカレータの末端(片端または両端)に本発明の化合物を導入することができる。 When the intercalator is labeled with the compound of the present invention, as the intercalator, N, N-disubstituted naphthalenediimide, 1,5-, 2,6-, 9,10-disubstituted anthracene, 1,5-2, , 6-disubstituted anthraquinone, 1,5-, 2,6-, 4,9-disubstituted acridine derivatives, etc. can be used as stitched intercalators, and at the end (one end or both ends) of these intercalators The compounds of the present invention can be introduced.
以下に、一例として、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物を用いて
インターカレータを製造する工程の概略を示す。反応式(D)に示すように、1,4,5
,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物と式(5)で表される化合物とを反応させて
、式(6)で表される化合物を得る工程と、反応式(E)に示すように式(6)で表され
る化合物と本発明の化合物(1)とを反応させて目的物を得る工程とからなる。
で反応物を加熱還流し、その後生成物を再結晶等により分離・精製する等通常の合成法で
行われる操作を必要に応じて行う。上記反応式(E)に係る反応においては、例えばまず
化合物(6)をトリフルオロ酢酸(TFA)等の溶媒中で撹拌し、ブトキシカルボニル基
(Boc)で保護されたアミノ基の脱保護を行い、続いてクロロホルム、トリエチルアミ
ン等の溶媒中で反応物を撹拌し、減圧での溶媒除去や再結晶等により分離・精製する等の
通常の合成方法で行われる操作を必要に応じて行う。
Below, the outline of the process of manufacturing an intercalator using 1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic dianhydride is shown as an example. As shown in the reaction formula (D), 1, 4, 5
, 8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride and a compound represented by the formula (5) to obtain a compound represented by the formula (6), and a formula as shown in the reaction formula (E) (6) It reacts with the compound (1) of this invention, and the process of obtaining the target object.
また、本発明の化合物は、上述の縫い込み型インターカレータに加えて、エチジウムブロミド誘導体、アクリジン誘導体等の古典的インターカレータや、デスタマイシン誘導体、DNA結合性金属錯体等のグルーブバインダー型インターカレータにも結合させることができる。本発明の化合物を古典的インターカレータに結合させた構造を図8に、グルーブバインダー型インターカレータに結合させた構造を、図9に示す。 In addition to the above-described stitched intercalators, the compounds of the present invention can be used in classical intercalators such as ethidium bromide derivatives and acridine derivatives, and in groove binder type intercalators such as destamycin derivatives and DNA-binding metal complexes. Can also be combined. FIG. 8 shows a structure in which the compound of the present invention is bonded to a classical intercalator, and FIG. 9 shows a structure in which the compound is bonded to a groove binder type intercalator.
以下に、本発明に係る化合物の有利な効果を示すため、実施例、試験例を示すが、これらは例示的なものであって、本発明は如何なる場合も以下の具体例に制限されるものではない。
本発明の化合物の一例として、上記式(1)においてm=n=0、R1がエチレン基であるフェロセニルプロピオン酸スクシンイミドを合成した。フェロセニルプロピオン酸の合成は、非特許文献1に従い、これを改良して行った。
In order to show the advantageous effects of the compounds according to the present invention, examples and test examples will be shown below, but these are illustrative and the present invention is in any case limited to the following specific examples. is not.
As an example of the compound of the present invention, ferrocenylpropionic acid succinimide in which m = n = 0 and R 1 is an ethylene group in the above formula (1) was synthesized. The synthesis of ferrocenylpropionic acid was performed according to
(1)フェロセニルメチルマロン酸ジエチルエステルの合成
以下のスキームに従って、化合物(b)を合成した。
この溶液を分液ロートによりジエチルエーテル100mlで2回抽出を行った。抽出液を飽和NaHCO3水溶液で洗浄後(約100ml)、ジエチルエーテル相を取り、MgSO4で乾燥後、減圧留去により残渣を得た。展開溶媒クロロホルム:ヘキサン=1:1のシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、TLC(クロロホルム:ヘキサン=1:1)のRf値0.1の橙色成分を分取し、減圧乾燥した。
得られた橙色固体の物質の1H−NMR測定およびIR測定を行った。1H−NMRスペクトルデータを表1に示す。
This solution was extracted twice with 100 ml of diethyl ether using a separatory funnel. The extract was washed with a saturated aqueous NaHCO 3 solution (about 100 ml), the diethyl ether phase was taken, dried over MgSO 4, and evaporated under reduced pressure to give a residue. The orange component of RLC value 0.1 of TLC (chloroform: hexane = 1: 1) was fractionated by silica gel column chromatography with developing solvent chloroform: hexane = 1: 1, and dried under reduced pressure.
The obtained orange solid substance was subjected to 1 H-NMR measurement and IR measurement. 1 H-NMR spectral data are shown in Table 1.
(2)2−フェロセニルメチルマロン酸の合成
下記スキームに従って、化合物(b)を用いて2−フェロセニルメチルマロン酸を合成した。
以上の結果より、得られた化合物は下記式(7)に示す、2−フェロセニルメチルマロン酸であることが確認された。
From the above results, it was confirmed that the obtained compound was 2-ferrocenylmethylmalonic acid represented by the following formula (7).
(3)3−フェロセニルプロピオン酸の合成
下記スキームに従って、2−フェロセニルメチルマロン酸の脱炭酸を行い、3−フェロセニルプロピオン酸を合成した。
(4)3−フェロセニルプロピオン酸スクシンイミドエステルの合成
下記スキームに従い、3−フェロセニルプロピオン酸とN−ヒドロキシスクシンイミドを反応させ、フェロセニルプロピオン酸スクシンイミドを合成した。
[試験例]
(4) Synthesis of 3-ferrocenylpropionic acid succinimide ester According to the following scheme, 3-ferrocenylpropionic acid and N-hydroxysuccinimide were reacted to synthesize ferrocenylpropionic acid succinimide.
[Test example]
上述のように合成された3−フェロセニルプロピオン酸スクシンイミド(以下「Fcpro」と略記する)をオリゴヌクレオチドに結合させ、このオリゴヌクレオチドに相補的な配列を有するプローブDNAとのハイブリダイゼーションの検出を行った。 3-ferrocenylpropionic acid succinimide (hereinafter abbreviated as “Fcpro”) synthesized as described above was bound to an oligonucleotide, and hybridization with a probe DNA having a sequence complementary to this oligonucleotide was detected. went.
(1)オリゴヌクレオチド−Fcproの合成
H2N−dT20(チミン20量体)25nmolを含むNa2CO3/NaHCO3緩衝液(pH9.0)20μlに、3−フェロセニルプロピオン酸スクシンイミドエステル1.3μmol(0.43mg)を含むDMSO溶液6μlを加えて室温で24時間振とうした。振とう後、全量が1mlになるように0.1M トリエチルアミン酢酸(triethylamine-acetic acid:TEAA)緩衝液(pH7.0)を加え、NAP−10カラム(Parmacia SephadexG-25)を用いてオリゴヌクレオチドに由来する成分を分取した。その際、NAP−10カラムはあらかじめ0.1M TEAA緩衝液15mlで平衡化させた後使用した。全量が1mlになるようにメスアップした試料をカラムにチャージし、1mlの溶液が溶出した後、0.1M TEAA緩衝液を1.5mlチャージした。この直後からの溶出液1.5mlを分取した。得られた溶液を一晩凍結乾燥し、滅菌蒸留水20μlを加えて逆相HPLCにより分析した。HPLCにインジェクトした溶液は、40分の1に希釈して分析した。
HPLCの条件を以下に示す。
カラム:Lichrospher RP-18(Cica-MERCK) 流速:1ml/min
検出波長:260nm 試料注入溶媒:超純水
溶離液A:0.1M TEAA buffer(pH7.0), 10% CH3CN溶液
溶離液B:0.1M TEAA buffer(pH7.0), 40% CH3CN溶液
グラジエント条件
HPLCクロマトグラムより反応率100%であることが確認された。また、UV−vis測定および濃度決定により収量は26nmol、収率は100%であることが確認された。
dT20−FcproのMALDI−TOF MSによる測定結果を図5に示す。
測定条件を以下に示す。
Fc-dT20:m/z=6442
Laser intensity:1940 Polarity:Negative
Matrix:3-Hydroxypicolinic acid
(1) Synthesis of oligonucleotide-Fcpro 3-ferrocenylpropionic
The HPLC conditions are shown below.
Column: Lichrospher RP-18 (Cica-MERCK) Flow rate: 1 ml / min
Detection wavelength: 260 nm Sample injection solvent: Ultrapure water
Eluent A: 0.1M TEAA buffer (pH 7.0), 10% CH 3 CN solution
Eluent B: 0.1M TEAA buffer (pH 7.0), 40% CH 3 CN solution Gradient conditions
From the HPLC chromatogram, it was confirmed that the reaction rate was 100%. Further, it was confirmed by UV-vis measurement and concentration determination that the yield was 26 nmol and the yield was 100%.
FIG. 5 shows the measurement results of dT20-Fcpro by MALDI-TOF MS.
The measurement conditions are shown below.
Fc-dT20: m / z = 6442
Laser intensity: 1940 Polarity: Negative
Matrix: 3-Hydroxypicolinic acid
(2)dT20−Fcproを用いての電気化学応答の評価
プローブDNAとして、dA20(アデニン20量体)を電極に固定し、10pmol/μlのdT20−Fcproをハイブリダイゼーションさせた。図6に本工程の概念図を示す。この電極を電界溶液に1分間浸漬させ、DPV測定を行った。
DPV測定の条件を以下に示す。
Scan Rate:0.1V/sec、Pulse Amplitude:50mV、Sample Width:16.7msec、
Pulse Width:50msec、Pulse Period:200msec、Quiet Time:2sec、
C.E.:Pt wire、R.E.:Ag/AgCl
測定結果を図7に示す。図7中Aは、dA20修飾電極のみで測定したもの、BはdT20−Fcproを(dA20電極で修飾されていない)SAM電極に接触させインキュベートしたもの、CはdA20修飾電極にdT20−Fcproを接触させインキュベートしたもの、DはdA20修飾電極にdA20−Fcproを接触させインキュベートしたもの、の0.14Vでの電気化学的シグナル変化を表す。
この結果から、Ep=0.14Vにフェロセン由来のピーク電流が得られた。またコン
トロール(A、BおよびD)では、いずれもピーク電流は得られなかった。以上から、Ep=0.14Vに得られたピーク電流は二本鎖形成に由来する応答であることが示され、本発明の化合物がDNA検出のための標識として使用できることが明らかとなった。ピーク電流のばらつきが多少あるが、これは電極によるプローブ固定化量のばらつきが原因とされる。
(2) Evaluation of electrochemical response using dT20-Fcpro As a probe DNA, dA20 (adenine 20-mer) was immobilized on an electrode, and 10 pmol / μl of dT20-Fcpro was hybridized. FIG. 6 shows a conceptual diagram of this process. This electrode was immersed in an electric field solution for 1 minute, and DPV measurement was performed.
The conditions for DPV measurement are shown below.
Scan Rate: 0.1V / sec, Pulse Amplitude: 50mV, Sample Width: 16.7msec,
Pulse Width: 50msec, Pulse Period: 200msec, Quiet Time: 2sec,
CE: Pt wire, RE: Ag / AgCl
The measurement results are shown in FIG. In FIG. 7, A is measured with a dA20 modified electrode only, B is dT20-Fcpro contacted with a SAM electrode (not modified with dA20 electrode) and incubated, and C is dA20 modified electrode contacted with dT20-Fcpro. D represents the change in the electrochemical signal at 0.14 V of the sample incubated and dA20 modified electrode in contact with dA20-Fcpro.
From this result, a peak current derived from ferrocene was obtained at Ep = 0.14V. Further, no peak current was obtained in any of the controls (A, B and D). From the above, the peak current obtained at Ep = 0.14V was shown to be a response derived from double-stranded formation, and it became clear that the compound of the present invention can be used as a label for DNA detection. There is some variation in peak current, which is caused by variation in the amount of probe immobilized by the electrodes.
Claims (1)
下記反応式(A)に示すように、マロン酸ジエチルにBr−R As shown in the following reaction formula (A), Br-R is added to diethyl malonate. 4Four −CO-CO 22 CC 22 HH 5Five (式中、(Where
RR 4Four はRIs R 11 よりも炭素数が1少ないアルキレン基を示す。)を反応させて化合物(a)を得Represents an alkylene group having 1 fewer carbon atoms. ) To obtain compound (a)
、これにヨウ化フェロセニルメチルトリメチルアンモニウムを反応させて化合物(b)をThis is reacted with ferrocenylmethyltrimethylammonium iodide to give compound (b).
得る第一工程と、反応式(B)に示すように、化合物(b)を加水分解して化合物(c)The first step to be obtained and the compound (c) by hydrolyzing the compound (b) as shown in the reaction formula (B)
を得、これを脱炭酸して化合物(d)を得る第二工程と、反応式(C)に示すように、化And decarboxylation to obtain compound (d), and as shown in reaction formula (C),
合物(d)にN−ヒドロキシスクシンイミドを反応させて目的物を得る第三工程と、を含A third step of reacting compound (d) with N-hydroxysuccinimide to obtain the desired product.
む製造方法。Manufacturing method.
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