Дубей Ігор Ярославович. Хімічна модифікація олігонуклеотидів і синтез їх кон'югатів : Дис... д-ра наук: 02.00.10 - 2008.
Анотація до роботи:
Дубей І.Я. Хімічна модифікація олігонуклеотидів і синтез їх кон’югатів. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора хімічних наук за спеціальністю 02.00.10 – біоорганічна хімія. – Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, Київ, 2008.
Дисертацію присвячено розробці методів хімічного синтезу модифікованих олігонуклеотидів та кон’югатів. Запропоновано нові полімерні носії для синтезу природних та модифікованих олігонуклеотидів, Н-фосфонатні та фосфітамідні реагенти для функціоналізації та введення репортерних груп в олігонуклеотиди. Розроблено ефективні методи синтезу кон’югатів із флуоресцеїном, імідазо[4,5-b]феназином, катіонними порфіринами та їхніми металокомплексами, 1,4,7-тріазациклононаном (TACN). Отримано потрійні гібриди флуоресцентно мічених олігонуклеотидів з металопорфірином та транспортним пептидом.
Вивчено нуклеазну активність порфірину Mn-TMPyP та комплексів TACN з перехідними металами. Встановлено структуру та запропоновано методи детекції ряду нестабільних продуктів розщеплення ДНК хімічними нуклеазами.
Досліджено біологічну активність (2'-5')-олігоаденілатів та модифікованих антисигнатурних олігонуклеотидів.
У дисертації наведено нове вирішення наукової проблеми, що полягає у розробці ефективних методів синтезу модифікованих олігонуклеотидів та олігонуклеотидних кон’югатів. Запропоновано комплекс синтетичних підходів, що охоплює всі основні аспекти хімічної модифікації олігонуклеотидів та ковалентного приєднання до них інших молекул різних класів, і вивчено деякі фізико-хімічні та біологічні властивості отриманих сполук.
1. Створено нові полімерні носії на основі мікросферичного аеросилогелю “Силохром-2” для синтезу олігонуклеотидів, у т.ч. 3'-модифікованих.
2. Запропоновано нові Н-фосфонатні та фосфітамідні реагенти для модифікації олігонуклеотидів, які дозволяють отримувати кон’югати по 5'- та 3'-кінцю, а також у будь-якому місці всередині послідовності.
3. Досліджено реакції конденсації з використанням фосфонієвих та уронієвих активуючих реагентів, які дають змогу в м’яких умовах приєднувати до олігонуклеотидів широкий спектр молекул, а також отримувати полімерні носії.
4. Синтезовано серію олігонуклеотидів, модифікованих глікозидами iмiдазофеназину. Розроблено нові реагенти для модифікації олігонуклеотидів імідазофеназином через лінкерну групу. Встановлено, що приєднаний барвник, стабілізує комплекси олігонуклеотидів, підвищуючи температуру плавлення на 10-12С для дуплексних i на 15-20С для триплексних структур.
5. Запропоновано метод синтезу кон’югатів олігонуклеотидів з хімічною нуклеазою – Mn(III)-комплексом тетра(4-N-метилпіридиній)порфірину. Вперше отримано кон’югати флуоресцентних катіонних порфіринів (неметалізованого та Zn-комплексу). Вперше синтезовано олігонуклеотиди, які містять металопорфірин у внутрішніх 2'-положеннях, що дозволяє досягти оптимального позиціонування нуклеази відносно сайту розщеплення та її високої специфічності.
6. За допомогою хромато-мас-спектрометрії та 2D-ЯМР ідентифіковано новий продукт окислення гуаніну – дегідрогуанідіногідантоїн. Запропоновано новий метод детекції 5'-альдегідних фрагментів розщеплення ДНК, який поєднує хімічну модифікацію та хромато-мас-спектрометрію. Встановлено структуру аддуктів тимідин-5'-альдегіду з О-алкілгідроксиламіном та трісом. Розроблено метод синтезу дезоксирибозилсечовини, одного з продуктів окислення ДНК.
7. Показано, що комплекси 1,4,7-тріазациклононану з Cu(ІІ), Eu(ІІІ) та Tb(ІІІ) активно розщеплюють дирибонуклеотид АрА. Комплекси цих металів, а також Co(ІІ), Fe(ІІІ), Mn(ІІ) і V(ІІІ) виявили нуклеазну активність щодо ДНК. Вперше отримано олігонуклеотидний кон’югат TACN. Встановлено, що європієвий комплекс T15-TACN здатен розщеплювати поліаденілову кислоту.
8. Вперше поєднанням твердофазного синтезу на модифікованих носіях та пост-синтетичної кон’югації отримано потрійні гібриди флуорофор–олігонук-леотид–металопорфірин та флуорофор–олігонуклеотид–транспортний пептид.
9. Вперше запропоновано новий метод олігонуклеотидного синтезу – Н-фосфонатний синтез у розчині. Вперше проведено синтез (2'-5')-триаденілату та його аналогів, що містять 3'-кінцевий залишок епокси-аденозину та кордицепіну, фосфотриестерним методом з використанням О-нуклеофільного каталізу.
10. Встановлено, що (2'-5')-олігоаденілати стимулюють проліферацію та міграцію стовбурових клітин кісткового мозку мишей та впливають на їхній апоптоз. Показано, що епокси-аналог (2'-5')-триаденілату в концентрації 5-50 мкг/кг має імуномодулюючу та кардіопротекторну дію.
11. Встановлено, що антисигнатурні олігонуклеотиди, модифіковані імідазофеназином, інгібують in vitro процеси транскрипції (до 80%) та трансляції (до 60%) у молікутів. Тіофосфатні аналоги інгібують трансляцію ефективніше (до 73% в концентраціях 0,5-1 мкМ), а при одночасному використанні двох аналогів, комплементарних до різних ділянок 16S рРНК, при концентрації 50 нМ кожного досягається майже повне (95-98%) пригнічення молікутів in vivo.
Публікації автора:
Дубей И.Я., Ляпина Т.В., Федоряк Д.М. Синтез олигонуклеотидов Н-фосфонатным методом в растворе // Биоорг. химия. – 1992. – T. 18, № 4. – C. 550-554.
Дубей И.Я., Ляпина Т.В., Галкин А.П., Федоряк Д.М. Получение высоко-эффективного полимерного носителя на основе микросферического аэросилогеля “Силохром-2” для твердофазного синтеза фрагментов ДНК // Биополимеры и клетка. – 1993. – T. 9, № 4. – C. 26-31.
Дубей И.Я., Ляпина Т.В., Федоряк Д.М. Микросферический аэросилогель “Силохром-2” – высокоэффективный носитель для твердофазного синтеза олигонуклеотидов // Биоорг. химия. – 1993. – T. 19, № 5. – C. 589-592.
Dubey I.Y., Fedoryak O.D., Tkachuk O.M., Fedoryak D.M. Preparation of the fluorescein reagent for solid-phase oligonucleotide 5'-labelling and its use for the synthesis of fluorescently labelled PCR primers for HIV-1 detection // Биополимеры и клетка. – 1995. – T. 11, № 3-4. – C. 35-41.
Егоров О.В., Скрипаль И.Г., Дубей И.Я., Федоряк О.Д., Федоряк Д.М. Ингибирование трансляции in vivo у молликутов тиофосфатными аналогами олигодезоксирибонуклеотидов // Мікробіол. журн. – 1996. – T. 58, № 4. – C. 11-19.
Yarmoluk S.M., Kostenko A.M., Kryvorotenko D.V., Dubey I.Y. Nucleoside N-acylation with active derivatives of amino acids // Биополимеры и клетка. – 1996. – T. 12, № 5. – C. 50-55.
Skripal I.G., Babichev V.V., Panchenko L.P., Egorov O.V., Korobkova K.S., Dubey I.Y., Fedoryak D.M., Shalamay A.S. Antisignature oligonucleotides and their analogs as inhibitors of mollicutes – cofactors of HIV // Мікробіол. журн. – 1997. – T. 59, № 2. – C. 3-11.
Dubey I., Pratviel G., Meunier B. Preparation of cationic non-metallated- or zinc-porphyrin-oligonucleotide fluorescent conjugates // Compt. Rend. Acad. Sci. (Paris). – 1998. – T.1, Ser. IIc. – P. 259-267.
Зозуля В.М., Благой Ю.П., Дубей І.Я., Федоряк О.Д., Щербакова А.С., Федоряк Д.М. Стабілізація дуплексних та триплексних комплексів оліготимідилату ковалентно приєднаним глікозидом імідазофеназину // Биополимеры и клетка. – 1998. – T. 14, № 1. – C. 54-61.
Yarmoluk S.M., Kostenko A.M., Kornushyna O.S., Dubey I.Y. Interaction of cyanine dyes with nucleic acids. 4. Efficient 5'-fluorescent labelling of oligonucleotides with monomethyne pyrylium cyanine dye Cyan 39 // Биополимеры и клетка. – 1998. – T. 14, № 1. – C. 82-86.
Dubey I.Y., Fedoryak D.M. Synthesis and use of disulfide-based H-phosphonate reagent for 3'- and/or 5'-oligonucleotide labelling via mercaptoalkyl linker // Биополимеры и клетка. – 1998. – T. 14, № 2. – C. 163-172.
Dubey I., Pratviel G., Meunier B. Modification of the thiourea linkage of fluorescein-oligonucleotide conjugate to a guanidinium motif during ammonia deprotection // Bioconjugate Chem. – 1998. – V.9, № 5. – P. 627-632.
Макітрук В.Л., Шаламай А.С., Дубей І.Я., Федоряк Д.М. Синтез та вивчення антисенсових олігонуклеотидів, модифікованих імідазофеназиновими нуклеозидами // Биополимеры и клетка. – 1999. – T.15, № 5. – C. 367-373.
Zozulya V., Shcherbakova A., Dubey I. Calculating helix-to-coil transitions of duplexes formed by phenazine-conjugated oligonucleotide, using fluorescence melting data // J. Fluorescence. – 2000. – V.10, № 1. – P. 49-53.
Дубей І.Я., Дубей Л.В. Препаративний синтез та деякі властивості 2’-дезоксирибозилсечовини, продукту окислювальної деградації ДНК // Біополімери і клітина. – 2001. – T. 17, № 4. – C. 325-330.
Dubey I., Pratviel G., Meunier B. Synthesis and DNA cleavage of 2'-O-aminolinked metalloporphyrin-oligonucleotide conjugates // J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1. – 2000. – № 18. – P. 3088-3095.
Yarmoluk S.M., Kostenko A.M., Dubey I.Y. Interaction of cyanine dyes with nucleic acids. XIX. New method for the covalent labeling of oligonucleotides with pyrylium cyanine dyes // Bioorg. Med. Chem. Lett. – 2000. – V. 10, № 19. – P. 2201-2204.
Dubey I., Pratviel G. Robert A., Meunier B. Convenient method for the preparation of 2'-deoxyribosylurea by thymidine oxidation and NMR study of both anomers // Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids. – 2001. – V. 20, № 8. – P. 1463-1471.
Сидорик Л.Л., Дубей И.Я., Бобык В.И., Козлов А.В., Федоркова О.М., Ковеня Т.В., Рябенко Д.В., Сергиенко О.В., Трунина И.В., Погребной П.В., Мацука Г.Х. Терапевтические эффекты действия различных доз 2'-5'-олигоаденилата при экспериментальном миозининдуцированном повреждении миокарда // Доповіді НАН України. – 2001. – № 9. – C. 161-165.
Сидорик Л.Л., Дубей И.Я., Бобык В.И., Козлов А.В., Федоркова О.М., Ковеня Т.В., Рябенко Д.В., Сергиенко О.В., Трунина И.В., Погребной П.В., Мацука Г.Х. Эффекты профилактического действия различных доз 2'-5'-олигоаденилата при экспериментальном миозининдуцированном повреж-дении миокарда // Доповіді НАН України. – 2001. – № 10. – C. 171-174.
Angeloff A., Dubey I., Pratviel G., Bernadou G., Meunier B. Characterization of a 5'-aldehyde terminus resulting from the oxidative attack at C5' of a 2-deoxyribose on DNA // Chem. Res. Toxicol. – 2001. – V. 14, № 10. – P. 1413-1420.
Chworos A., Coppel Y., Dubey I., Pratviel G., Meunier B. Guanine oxidation: NMR characterization of a dehydro-guanidinohydantoin residue generated by a 2e-oxidation of d(GpT) // J. Am. Chem. Soc. – 2001. – V. 123, № 25. – P. 5867-5877.
Кудря В.Ю., Ящук В.М., Дубей І.Я. Збуджені електронні стани нуклеотидів – елементарних ланок ДНК // Вісник фізика (Київський національний університет ім. Т. Шевченка). – 2002. – вип. 4. – С. 39-42.
Zozulya V., Blagoi Yu,, Dubey I., Fedoryak D., Makitruk V., Ryazanova O., Shcherbakova A. Anchorage of an oligonucleotide hybridization by a tethered phenazine nucleoside analogue // Biopolymers–Biospectroscopy. – 2003. – V. 72, № 4. – P. 264-273.
Dubey L.V., Dubey I.Y. Onium salts as coupling reagents in the preparation of silica polymer supports for solid phase oligonucleotide synthesis // Ukr. Bioorg. Acta. – 2004. – V. 1, № 1-2. – P. 23-28.
Dubey L.V., Dubey I.Ya. Side reactions of onium coupling reagents BOP and HBTU in the synthesis of silica polymer supports // Ukr. Bioorg. Acta. – 2005. – T. 2, № 1. – C. 13-19.
Dubey L.V., Dubey I.Y. Preparation of bifunctional silica polymer support for the synthesis of 3'-labeled oligonucleotides // Біополімери і клітина. – 2005. – T. 21, № 4. – C. 365-369.
Yashchuk V.M., Kudrya V.Yu., Dubey I.Ya., Prasad P.N., Suga H., Golovach G.P., Fedorovych R.D. Synthetic and biological functional macromolecules with excitation-energy transfer for nanoelectronics // Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies. – 2006. – V. 4, № 1. – P. 173-188.
Дубей І.Я. Кон’югати олігонуклеотидів з інтеркаляторами: синтез та біологічна активність // Ukr. Bioorg. Acta. – 2006. – V. 4, № 1. – P. 42-59.
Yashchuk V.M., Kudrya V.Yu., Losytskyy M.Yu., Dubey I.Ya., Ohulchansky T.Y., Suga H., Yarmoluk S.M. The effect of triplet-triplet excitation energy transfer on the DNA self-protection mechanism // Наукові записки НаУКМА: Сер. фіз.-мат. наук. – 2006. – T. 51. – C. 48-56.
Дубей І.Я., Федоряк Д.М. Нові реагенти для модифікації олігонуклеотидів імідазофеназином // Ukr. Bioorg. Acta. – 2006. – V.4, № 2. – P. 3-9.
Ткачук З.Ю., Дубей І.Я., Яковенко Т.Г., Семерникова Л.І., Шаповал С.О., Артеменко В.С., Дубей Л.В. Синтез 2'-5'-олігоаденілатів та їхній вплив на проліферацію і міграцію стовбурових клітин кісткового мозку мишей in vitro та in vivo // Біополімери і клітина. – 2007. – T. 23, № 1. – C. 14-20.
Dubey I., Dubey L., Piletska E., Piletsky S. Metal complexes of 1,4,7-triazacyclononane and their oligonucleotide conjugates as chemical nucleases // Ukr. Bioorg. Acta. – 2007. – V. 5, № 1. – P. 11-19.
Дубей І.Я., Дубей Л.В., Федоряк Д.М. Синтез 3'- та 3',5'-модифікованих олігонуклеотидів на функціоналізованому силікагелі “Силохром-2” // Біополімери і клітина. – 2007. – T. 23, № 2. – C. 137-142.
Дубей І.Я., Дубей Л.В., Федоряк Д.М., Зозуля В.М. Синтез 5'-кон’югатів олігонуклеотидів з інтеркалятором імідазофеназином // Ukr. Bioorg. Acta. – 2007. – V. 5, № 2. – P. 33-38.
Yashchuk V.M., Kudrya V.Yu., Losytskyy M.Yu., Dubey I.Ya., Suga H. Electronic excitation energy transfer in DNA. Nature of triplet excitations capturing centers // Mol. Cryst. Liq. Cryst. – 2007. – V. 467. – P. 311–323.
Yashchuk V.M., Kudrya V.Yu., Savchenko I.V., Golovach G.P., Dubey I.Ya., Fedorovich R.D., Suga H., Grazulevicius J.V. Synthetic and biological functional compounds with direct excitons conductivity for nanoelectronic devices // Mol. Cryst. Liq. Cryst. – 2007. – V. 468. – P. 275-288.
Дубей І.Я., Дубей Л.В. Синтез (2'-5')-триаденілатів та їх аналогів з використанням О-нуклеофільного каталізу реакції міжнуклеотидної конденсації // Біополімери і клітина. – 2007. – T. 23, № 6. – C. 538-544.
Дубей І.Я. Синтез флуоресцентно міченого кон’югату олігонуклеотида з транспортним пептидом на модифікованому носії “Силохром-2” // Біополімери і клітина. – 2008. – Т. 24, № 2. – С. 171-175.
Патент № 2224524 Российской Федерации, МПК7 А61К31/7088, С07Н21/64. Олигонуклеотиды для подавления жизнедеятельности патогенных микроорганизмов и способ подавления их жизнедеятельности / Скрипаль И.Г., Егоров О.В., Федоряк Д.М., Дубей И.Я. – Заявл. 29.03.2002; опубл. 27.02.2004, Бюл. № 6.
Dubey I.Y., Lyapina T.V., Fedoryak D.M. H-phosphonate oligonucleotide synthesis in solution // International Congress “Synthetic oligonucleotides: frontiers and problems of practical application”. – Moscow, 23-30 June 1991 / Nucleic Acids Res. Symp. Ser. – 1991. – № 24. – P. 270.
Dubey I.Y., Lyapina T.V., Fedoryak D.M. Study of the H-phosphonate synthesis of deoxyoligonucleotides and their derivatives // French-Ukrainian conference “Genes transfer and regulation of their expression in eucaryotes”. – Kiev, 6-10 September 1993. – 2 P.
Дубей І.Я., Федоряк О.Д., Ткачук О.М., Федоряк Д.М. Флуоресцентний реагент для твердофазного синтезу нерадіоактивно мічених PCR-праймерів для детекції HIV-1 // Тези доповідей 1-ої Національної науково-практичної конференції з проблем ВІЛ/СНІД. – Київ, 24-26 січня 1995. – С. 52-53.
Shcherbakova A., Zozulya V., Dubey I., Lober G., Fedoryak D. Fluorescence study of molecular hybridization of oligonucleotides modified with nucleoside phenazine derivative // World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering. – Nice, France, 14-19 September 1997 / Med. Biol. Engin. Comput. – 1997. – V. 35, Suppl. I. – P. 122.
Yarmoluk S.M., Kostenko A.M., Dubey I.Y. New approach toward oligonucleotide labeling with cyanine dyes // Abstracts of the 8th European Conference on Spectroscopy of Biological Molecules. – Twente, The Netherlands, 29 August – 2 September 1999. – P. 9-10.
Shcherbakova A., Zozulya V., Blagoi Yu., Dubey I., Fedoryak O., Fedoryak D. Molecular hybridization of decathymidylate modified with a phenazine derivative // Abstracts of the 18th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology Beyond the Genome. – Birmingham, UK, 16-20 July 2000. – P. 456.
Федоряк Д.М., Дубей І.Я., Скрипаль І.Г. Антисигнатурні олігонуклеотиди – новий підхід до створення антимікробних засобів // VIII з’їзд Українського біохімячного товариства. – Чернівці, 1-3 жовтня 2002 / Укр. біохім. журн. – 2002. – Т. 74, № 46 (дод. 2). – C. 13.
Danylchenko N., Dubey I., Zozulya V., Ryazanova O. Tethered phenazine nucleoside analogue as a stabilizer of antisense oligonucleotide hybridization // Abstracts of the 10th European Conference on the Spectroscopy of Biological Molecules. – Szeged, Hungary, 30 August – 4 September 2003. – P. 100.
Dubey I., Davidenko I., Popov S. DNA labeling with imidazo[4,5-b]phenazine intercalating agent // Abstracts of the 20th International Congress on Heterocyclic Chemistry. – Palermo, Italy, 31 July – 5 August 2005. – P. 356.
Zozulya V., Ryazanova O., Shcherbakova A., Dubey I. Imidazophenazine nucleoside analogue as a fluorescent probe and stabilizer of antisense oligonucleotide hybridization // Abstracts of the XXVIII European Congress on Molecular Spectroscopy. – Istanbul, Turkey, 3-8 September 2006. – P. 119.
Дубей І.Я., Дубей Л.В., Бобик В.І., Козлов О.В., Рябенко Д.В., Сергієнко О.В., Погрібний П.В., Солдатенко М.О., Сидорик Л.Л. Терапевтичний ефект епокси-аналога 2'-5'-олігоаденілату на аутоімунне міозин-індуковане пошкодження міокарда: експериментальне дослідженя // Матеріали ІХ Українського біохім. з’їзду. – Харків, 24-27 жовтня 2006. – Т. 2. – С. 50-51.
Yashchuk V.M., Kudrya V.Yu., Fedorovich R.D., Dubey I.Ya., Savchenko I.O., Golovach G.P., Suga H. New molecular functional structures based on the DNA fragments with neutral and charged excitations energy transfer for organic nanoelectronics // Abstracts of the Winter School on Organic Electronics. – Planneralm, Austria, 27 January – 2 February 2007. – P. 46.
