Badania właściwości fotochemicznych azydonukleozydów purynowych w kontekście ich potencjalnego wykorzystania jako czynników fotozszywających w dwuniciowych układach oligonukleotydowych
Loading...
Date
2014-06-03
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Studies of photochemical properties of azidopurine nucleosides in the context of their potential use as photocrosslinking agents in double-stranded oligonucleotide systems
Abstract
W ramach niniejszej pracy doktorskiej zsyntetyzowano szereg nukleozydów azydopurynowych i zbadano ich przemiany fotochemiczne podczas naświetlania promieniowaniem z zakresu bliskiego nadfioletu (λ > 300 nm) w roztworach wodnych, w warunkach aerobowych i anaerobowych. Stosując wysokosprawną chromatografię cieczową (HPLC) wydzielono główne fotoprodukty i w oparciu o pomiary widm 1H i 13C NMR oraz ESI-TOF MS ustalono ich struktury. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że niezależnie od warunków naświetlania, głównym procesem jakiemu ulega 6-azydonebularyna, jest reakcja powiększenia pierścienia purynowego prowadząca do nowej pochodnej 1,3,5-triazepinowej, natomiast fotochemia pozostałych pochodnych azydopurynowych zależy od położenia grupy azydkowej i obecności dodatkowych podstawników w pierścieniu purynowym, oraz obecności tlenu. Głównymi procesami jakim ulegają 2-azydoadenozyna i 2-amino-6-azydonebularyna, w zależności od warunków naświetlania, aerobowych i anaerobowych, są fotoredukcja lub fotoutlenianie do odpowiednich amino- i/lub nitro analogów. Nie zaobserwowano w przypadku tych pochodnych reakcji powiększenia pierścienia purynowego. Zbadano reakcje fotochemiczne 6-azydopuryny w modelowych układach oligonukleotydowych i wykazano, że w układzie jednoniciowym pochodna ta ulega reakcji powiększenia pierścienia purynowego natomiast naświetlana w dupleksach DNA ulega fotoaddycji z resztą adeninową w nici komplemetarnej prowadzącej do kowalencyjnego związania obydwu łańcuchów z wydajnością sięgającą 75-80%.
A series of azidopurine nulcoesides have been synthesized and their photochemistry examined under the conditions of aerobic and anaerobic irradiation with near UV light (λ > 300 nm) in aqueous solutions. The major photoproducts were isolated using the high performance liquid chromatography (HPLC) and their structures established based on the measurements of 1H and 13C NMR and HR ESI-TOF MS spectra. Based on the results obtained it has been shown that dominant phototransformation in the case of 6-azidonebularine involves purine ring expansion to give a novel imidazole-fused 1,3,5-triazepinone nucleoside, independent on the presence or absence of oxygen, whereas the photochemistry of remaining azidopurine derivatives depends on the position of the azido group and the presence of additional substituents in the purine ring, as well as the presence of oxygen. Thus, depending on the photoirradiation conditions (aerobic or anaerobic), the major photoreactions of 2-azidoadenosine and 2-amino-6-azidonebularine were found to undergo either photoreduction or photooxidation to respective amino or nitro analogs, and no purine ring expansion product could be detected in both cases. Photochemical reactions of 6-azidopurine in the model oligonucleotides have been also examined. It was shown that in the single stranded oligonucleotide this derivative undergoes purine ring expansion photoreaction, whereas in the case of irradiation in the double stranded oligonucleotides it undergoes photoaddition to one of the adenine residues in the complementary strand leading to efficient (75-80%), covalent bonding of the two strands.
A series of azidopurine nulcoesides have been synthesized and their photochemistry examined under the conditions of aerobic and anaerobic irradiation with near UV light (λ > 300 nm) in aqueous solutions. The major photoproducts were isolated using the high performance liquid chromatography (HPLC) and their structures established based on the measurements of 1H and 13C NMR and HR ESI-TOF MS spectra. Based on the results obtained it has been shown that dominant phototransformation in the case of 6-azidonebularine involves purine ring expansion to give a novel imidazole-fused 1,3,5-triazepinone nucleoside, independent on the presence or absence of oxygen, whereas the photochemistry of remaining azidopurine derivatives depends on the position of the azido group and the presence of additional substituents in the purine ring, as well as the presence of oxygen. Thus, depending on the photoirradiation conditions (aerobic or anaerobic), the major photoreactions of 2-azidoadenosine and 2-amino-6-azidonebularine were found to undergo either photoreduction or photooxidation to respective amino or nitro analogs, and no purine ring expansion product could be detected in both cases. Photochemical reactions of 6-azidopurine in the model oligonucleotides have been also examined. It was shown that in the single stranded oligonucleotide this derivative undergoes purine ring expansion photoreaction, whereas in the case of irradiation in the double stranded oligonucleotides it undergoes photoaddition to one of the adenine residues in the complementary strand leading to efficient (75-80%), covalent bonding of the two strands.
Description
Wydział Chemii: Zakład Fizyki Chemicznej
Sponsor
Keywords
azydonukleozydy, azidonucleosides, fotochemia, photochemistry, fotozszywanie, photocrosslinking