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明細書 :核酸固相合成用シリルリンカー

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第4550447号 (P4550447)
公開番号 特開2005-239604 (P2005-239604A)
登録日 平成22年7月16日(2010.7.16)
発行日 平成22年9月22日(2010.9.22)
公開日 平成17年9月8日(2005.9.8)
発明の名称または考案の名称 核酸固相合成用シリルリンカー
国際特許分類 C07F   7/10        (2006.01)
C12N  15/09        (2006.01)
FI C07F 7/10 D
C12N 15/00 ZNAA
請求項の数または発明の数 14
全頁数 9
出願番号 特願2004-049303 (P2004-049303)
出願日 平成16年2月25日(2004.2.25)
審査請求日 平成19年2月19日(2007.2.19)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】503360115
【氏名又は名称】独立行政法人科学技術振興機構
発明者または考案者 【氏名】関根 光雄
【氏名】清尾 康志
【氏名】大窪 章寛
個別代理人の代理人 【識別番号】100100181、【弁理士】、【氏名又は名称】阿部 正博
審査官 【審査官】本堂 裕司
参考文献・文献 USHIODA,M. et al,Unique participation of unprotected internucleotidic phosphodiester residues on unexpected cleavage reaction of the Si - O bond of the diisopropylsilandiyl group used as a linker for the solid-phase synthesis of 5'-terminal guanylated oligodeoxynucleotides,Helvetica Chimica Acta,2002年,Vol.85, No.9,p.2930-2945
調査した分野 C07F 7/10
C12N 15/09
CA/REGISTRY(STN)
特許請求の範囲 【請求項1】
以下の一般式(I)で示される化合物又はその塩若しくはエステルである核酸固相合成用シリルリンカー:
H-(R1)Si(R2)-(C)-CONH-(A)-COOH (I)
(式中、R1及びR2は、アルキル基、アリール基、又は、アルキル基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲノ基、若しくはメトキシ基で置換されているアリール基であり、ベンゼン環骨格(C)は炭素原子数1~4を有するアルキル基、ハロゲノ基、ニトロ基、シアノ基、及びメトキシ基から成る群から選択される置換基を有していてもよく、(A)はスペーサー部位を示す)。
【請求項2】
スペーサー部位(A)が、-(CH)n-:(nは自然数を示す)で示されるアルキレン基、又は、アルキレン基中に少なくとも一つのエーテル結合若しくはチオエーテル結合を有するものである、請求項1記載のシリルリンカー
【請求項3】
nが2~18である、請求項2記載のシリルリンカー
【請求項4】
アルキレン基中に、少なくとも一つのエーテル結合又はチオエーテル結合を有する、請求項2又は3に記載のシリルリンカー
【請求項5】
R1及びR2が炭素原子数が1~5を有するアルキル基である、請求項1~4のいずれか一項に記載のシリルリンカー
【請求項6】
R1及びR2のアリール基が、アルキル基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲノ基、又はメトキシ基で置換されている、請求項1~4のいずれか一項に記載のシリルリンカー
【請求項7】
請求項1~6のいずれか一項に記載のシリルリンカーのSiがヌクレオシド又はその誘導体の糖の3位に酸素原子を介して結合して成る、3’末端ヌクレオシドユニット。
【請求項8】
ヌクレオシドを構成する塩基がチミンである、請求項7記載の3’末端ヌクレオシドユニット。
【請求項9】
5’-O-(4,4’-ジメトキシトリチル)-チミジン-3’-O-ジイソプロピルシリル-4-ベンゾイルアミノブタン酸トリエチルアンモニウムである請求項8記載の3’末端ヌクレオシドユニット
【請求項10】
請求項7記載の3’末端ヌクレオシドユニットが導入されている固相担体。
【請求項11】
3’末端ヌクレオシドユニットが20-30μmol/gの割合で導入されている、請求項10記載の固相担体。
【請求項12】
HCP固相担体である、請求項10又は11記載の固相担体。
【請求項13】
請求項10、11又は12に記載の固相担体を用いる、核酸オリゴマーの合成方法。
【請求項14】
核酸オリゴマーが修飾塩基を含むものである、請求項13記載の合成方法。

発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、DNA合成に用いる固相担体に効率よく導入できるシリルリンカーに関する。
【背景技術】
【0002】
核酸関連研究の多様化が進む中で、酸化損傷DNAオリゴマーや塩基性条件下で不安定な官能基をもつDNAオリゴマーなど通常のDNA合成で用いる塩基性条件(アンモニア処理)では分解してしまう機能性分子の迅速かつ高純度な合成が望まれている。
【0003】
これまでに、中性条件で切り出しができるシリルリンカーとして、本発明者の一人である関根が開発した安息香酸型化合物であるiP2Si-C6H4-C(O)- 型のものが知られていた(非特許文献1)。しかし、これは固相担体への導入にほぼ1日もの長い時間を要し、又、その導入効率も、特にアミノ基総量が少ないHCP固相(34μmol/g)への導入に場合には極めて低く(6‐8μmol/g)、実用性の点で十分ではなかった。
【0004】

【非特許文献1】Kobori, A.; Miyata, K.; Ushioda, M.; Seio, K.; Sekine, M., Chemistry Letters, 2002, 16-17
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従って、本発明は、固相担体に効率よく導入できるシリルリンカーを開発することを目的とする。発明者は鋭意研究の結果、従来のシリルリンカーにさらにスペーサーを導入することによってこの課題を解決し、本発明を完成した。
【課題を解決するための手段】
【0006】
即ち、本発明は、以下の一般式(I)で示される化合物又はその塩若しくはである核酸固相合成用シリルリンカー:
H-(R1)Si(R2)-(C)-CONH-(A)-COOH (I)
(式中、R1及びR2は、アルキル基又はアリール基であり、(A)はスペーサー部位を示す)
に係る。
【0007】
更に、本発明は、上記化合物がヌクレオシド又はその誘導体(例えば、糖の5位水酸基が適当な保護基で保護されているもの等)の糖の3位に酸素原子を介して結合して成る、3’末端ヌクレオシドユニットに係る。特に、ヌクレオシドを構成する塩基がチミンである場合には、アミノ基がないので、固相への導入時に保護する必要がないので有利である。
【0008】
又、本発明はこの3’末端ヌクレオシドユニット又は核酸固相合成用シリルリンカーが導入されている、当業者に公知の任意の固相担体、特にHCP固相担体に係るものである。又、本発明の固相担体を用いる核酸オリゴマーの合成方法にも係る。この方法は、特に、アセチル化シトシンのような塩基性条件下では不安定な修飾塩基を含む核酸オリゴマーの合成に有利である。
【発明の効果】
【0009】
本発明の新規シリルリンカーは中性条件で切り出しができ、更に、3’末端ヌクレオシドユニットの固相担体への導入量を、DNA合成において最適とされていた20-30μmol/g程度に飛躍的に向上することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明化合物におけるスペーサー部位(A)としては、所望の目的を達成することができる限り、当業者に公知の任意のものを使用することが出来る。例えば、一般式(II):
-(CH)n- (II)
(式中、nは自然数、好ましくは2~18を示す)で示されるアルキレン基を挙げることが出来る。アルキレン基中に、少なくとも一つのほかの基、例えば、エーテル結合又はチオエーテル結合を有することも可能である。
【0011】
シリル基上には当業者に公知の任意の置換基であるR1及びR2があってもよく、例えば、炭素原子数が1~5を有するアルキル基、又は、任意の位置で、該アルキル基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲノ基、又はアルコキシ基で置換されていても良い、ベンジル基、フェニル基、及びナフチル基にようなアリール基を挙げることが出来る。
【0012】
更に、本発明化合物のベンゼン環骨格が当業者に公知の任意の置換基を有するものであっても良い。かかる置換基の例としては、炭素原子数が1~4を有するアルキル基、ハロゲノ基、ニトロ基、シアノ基、及びメトキシ基から成る群から選択される。尚、-CONH-とSiはベンゼン環骨格にパラの位置で結合している。
【0013】
本発明化合物の塩若しくはエステルとしては当業者に公知の任意のものから選択することができ、例えば、トリエチルアンモニウム塩、トリブチルアンモニウム塩、及びエチルジイソプロピルアンモニウム塩等の塩、並びに、シアノエチルエステル、アリルエステル、及び4-ニトロフェニルエチルエステル等のエステルを挙げることが出来る。
【0014】
本発明の化合物は、本明細書、特に以下の実施例の記載等を参照することによって、当業者であれば容易に合成することが出来る。また、本明細書に記載されていない諸条件は当業者が適宜選択することができる。
【実施例】
【0015】
以下、実施例に則して本発明を更に詳しく説明する。尚、本発明の技術的範囲は以下の実施例によって何ら制限されるものではない。
【0016】
実施例1:シリルリンカーの合成
4-ジイソプロピルシラニルベンゾイルクロライド(2)
4-ジイソプロピルシラニル安息香酸 1 (6.7 g, 28.4 mmol)と塩化チオニル (3.2 mL, 42.6 mmol) を混合し、2時間加熱還流を行った。その後、目的物を減圧蒸留 (1mmHg, 102-104℃) により単離精製した(5.6 g, 77 %)。このNMRデータは以下のとおりである。
【0017】
1H NMR (CDCl3): 0.95-1.06 (m, 12H), 1.21-1.29 (m, 2H), 3.99 (t, 1H, J = 3.1 Hz), 7.64 (d, 2H, J = 7.8 Hz), 8.03 (d, 2H, J = 7.8 Hz).
13C NMR (CDCl3): 10.7, 18.5, 18.7, 130.0, 133.6, 135.9, 144.5, 168.3.
【0018】
4-[4- (ジイソプロピルシラニル) ベンゾイルアミノ] ブタン酸(3)
4-アミノブタン酸 (910 mg, 8.94 mmol)を溶解させた1N水酸化ナトリウム水溶液 (9 mL)に、ジイソプロピルシラニルベンゾイルクロライド 2 (1.7 g, 6.7 mmol)を加え、8時間撹拌をおこなった。続いて、この水溶液に12N塩酸をpHが2になるまで加え、400 mLのCH2Cl2を用いて抽出、有機層を回収した。この有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥してろ過し、溶媒を減圧留去させた。目的物の単離精製はシリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて行った。クロロホルムに0-3%メタノールのグラジエントをかけて溶出し、溶媒を留去し目的の白色個体を得た(1.4 g, 65 %)。このNMRデータは以下のとおりである。
【0019】
1H NMR (CDCl3): 0.93-1.06 (m, 12H), 1.16-1.25 (m, 2H), 1.94 (t, 2H, J = 4.1 Hz), 2.45 (t, 2H, J = 6.9 Hz), 3.50 (dd, 2H, J = 6.5 Hz, J = 9.7 Hz), 3.93 (t, 1H, J =3.1 Hz), 6.77 (brs, 1H), 7.54 (d, 2H, J = 8.1 Hz), 7.72 (d, 2H, J = 8.1 Hz).
13C NMR (CDCl3): 10.5, 17.9, 18.3, 18.4, 24.3, 31.6, 39.5, 57.9, 77.2, 125.8, 134.3, 135.3, 138.6, 168.3, 176.6.
【0020】
4-[4- (ジイソプロピルシラニル) ベンゾイルアミノ] ブタン酸 2-シアノエチルエステル (4)
4-[4- (ジイソプロピルシラニル) ベンゾイルアミノ] ブタン酸 3 (1.3 g, 4.1 mmol)と2-シアノエタノール (548 μL, 8.1 mmol)、トリエチルアミン (828 μL, 6.1 mmol)を溶解させたピリジン溶液 (20 mL) に縮合剤N,N-ビス (2-オキソ-3-オキサゾリジニル)-ホスフィン酸クロリド BOP-Cl (1.5 g, 6.1 mmol) を加える。室温で3時間撹拌後、水 (5 mL) を加える。5分後、クロロホルム(200 mL)で希釈後、5wt%-炭酸水素ナトリウム水溶液150mlで3回抽出操作を行った。さらに、有機層を回収し無水硫酸ナトリウムで乾燥してろ過し、溶媒を減圧留去させる。この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、クロロホルムに0-3%メタノールのグラジエントをかけて溶出し、溶媒を留去し目的物を得た(1.2 g,79%)。このNMRデータは以下のとおりである。
【0021】
1H NMR (CDCl3): 0.89-1.00 (m, 12H), 1.15-1.21 (m, 2H), 1.89 (t, 2H, J = 6.9 Hz), 2.40 (t, 2H, J = 7.0 Hz), 2.62 (t, 2H, J = 6.2 Hz), 3.42 (dd, 2H, J = 6.6 Hz, J = 12.8 Hz), 3.89 (t, 1H, J =3.0 Hz), 4.18 (t, 2H, J =6.2 Hz), 6.99 (brs, 1H), 7.49 (d, 2H, J = 7.6 Hz), 7.72 (d, 2H, J = 7.8 Hz).
13C NMR (CDCl3): 10.4, 17.8, 18.3, 18.4, 24.4, 31.2, 39.1, 58.5, 77.2, 116.7, 125.7, 134.7, 135.3, 138.4, 167.4, 172.4.
【0022】
5’-O-(4,4’-ジメトキシトリチル)-チミジン-3’-O-ジイソプロピルシリル-4-ベンゾイルアミノブタン酸トリエチルアンモニウム(6)
4-[4- (ジイソプロピルシラニル) ベンゾイルアミノ] ブタン酸 2-シアノエチルエステル4 (1.1 g, 2.9 mmol)を無水CH2Cl2 15mLに溶解し、1,3-ジクロロ-4,4-ジメチルヒダントイン (1.2 g, 5.9 mmol)を加える。室温30分の撹拌の後、この反応溶液を5’-O-(4,4’-ジメトキシトリチル)チミジン (3.2 g, 5.9 mmol)とイミダゾール (2.0 g, 29.4 mmol)を溶解させた無水CH2Cl2 10mLに加える。室温で30分撹拌後、水 (5 mL) を加える。5分後、クロロホルム(100 mL)で希釈後、5wt%-炭酸水素ナトリウム水溶液100mlで3回抽出操作を行った。さらに、有機層を回収し無水硫酸ナトリウムで乾燥してろ過し、溶媒を減圧留去させる。この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー (1%ピリジン) により精製し、ヘキサンに30-100%クロロホルムのグラジエントをかけて溶出し、溶媒を留去した。その後、アセトニトリル30 mLに溶解し、DBU (1.7 mL, 11.2 mmol)を加えて、室温で30分間撹拌した。その後、0.5 Mの炭酸トリエチルアンモニウムバッファー100 mLを加え、クロロホルム100 mLで抽出を行った。さらに、有機層を回収し無水硫酸ナトリウムで乾燥してろ過し、溶媒を減圧留去させる。この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、クロロホルムに1%のトリエチルアミンを混合し、0-3%メタノールのグラジエントをかけて溶出し、溶媒を留去し目的物を得た(1.5 g, 54%)。このNMRデータは以下のとおりである。
【0023】
1H NMR (CDCl3): 0.92-1.08 (m, 12H), 1.18-1.30 (m, 11H), 1.49 (s, 3H), 1.93 (t, 2H, J = 6.3 Hz), 2.35-2.47 (m, 4H), 3.42 (d, 2H, J = 7.3 Hz), 3.45-3.75 (m, 8H), 3.78 (s, 6H), 4.14 (s, 1H), 4.64 (s, 1H), 6.44 (t, 1H, J = 6.8 Hz), 6.80 (d, 4H, J = 7.6 Hz), 7.18-7.80 (m, 14H).
【0024】
実施例2:固相担体(7)の調製
十分乾燥させたハイリークロスリンクポリスチレン(HCP)固相担体 (500mg 52μmol)、5’-O-(4,4’-ジメトキシトリチル), 3’-O-(ジイソプロピルシリル-4-ベンゾイルアミノブタン酸トリエチルアンモニウム)チミジン3-9 (260 μmol) そしてDCC (268 1.3mmol) をジクロロメタン (5 mL)に溶かし、室温12時間撹拌する。反応後、固相担体をろ過し、アセトニトリルでの洗浄・乾燥を行った後、無水酢酸 (0.5ml)とDMAP (5 mg) をピリジン (4.5 mL) に溶かした溶液に加える。3時間撹拌を行った後、固相担体を再度ろ過し、アセトニトリルで洗浄した。固相担体への導入量は、トリチル基の比色定量より求めた(21 μmol/g)。
以上の各合成ステップを以下の化1及び化2にまとめて示した。
【0025】
【化1】
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【0026】
【化2】
JP0004550447B2_000003t.gif

【0027】
実施例3:シリルリンカーを用いたDNA合成
一部のシトシン塩基部位のアミノ基がアセチル化されたDNA13量体d[GCacATCAGCacCacTCAT]の合成をおこなった。尚,このアセチル基はアンモニア程度の弱い塩基性条件で不安である.しかし,このアセチル化されたシトシン塩基はグアニン塩基とワトソンークリック型の塩基対を形成でき、これを含むDNAオリゴマーは天然型のシトシン塩基より二重鎖形成能が高いという特殊な性質をもっている。
【0028】
DNAオリゴマーの自動合成機による合成は、HCP固相担体7 (1μmol, 21μmo/g)をApplied Biosystem Inc.(ABI) のDNA/RNA Synthesizer 392に用いておこなった。合成各鎖伸長サイクルは、以下の表に示すとおりである。
【0029】
【表1】
JP0004550447B2_000004t.gif

【0030】
続いて、DMTr基を1分間の3% trichloroacetic acid in CH2Cl2 (2 mL)で除去し、CH2Cl2 (1 mL x 3), CH3CN (1 mL x 3)で固相担体を洗浄した。その後、10% DBU in CH3CN (500 μL) でシアノエチル基を除去した。CH3CN (1 mL x 3)で固相担体を洗浄した後に、TBAF (131 mg, 0.5 mmol) と酢酸 (24 μL, 0.5mmol) を無水THF 500 μLに溶かした反応溶液で固相担体を1時間処理し、DNAオリゴマーの切り出しを行った。得られた混合溶液をSep-Pak C18カートリッジを用いて、脱塩後、さらに水で希釈し、逆相・陰イオン交換HPLCを用いて解析をした。得られた化合物の質量分析に結果は以下のとおりである:d[GCacATCAGCacCacTCAT], Mass (M-H) calcd 4017.72, found 4018.00。
【産業上の利用可能性】
【0031】
本発明のシリルリンカー又は3’末端ヌクレオシドユニットを用いることによって、塩基性で不安定な様々な機能をもつ官能基をもつDNA誘導体の合成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】シリルリンカーを用いて合成したd[GCacATCAGCacCacTCAT] の逆相・陰イオン交換HPLCのチャートを示す。
図面
【図1】
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