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JP2000504009A - ヌクレオシド類似体 - Google Patents

ヌクレオシド類似体

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JP2000504009A
JP2000504009A JP9527435A JP52743597A JP2000504009A JP 2000504009 A JP2000504009 A JP 2000504009A JP 9527435 A JP9527435 A JP 9527435A JP 52743597 A JP52743597 A JP 52743597A JP 2000504009 A JP2000504009 A JP 2000504009A
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JP
Japan
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nucleoside
triphosphate
mmol
deoxy
pyrrole
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Application number
JP9527435A
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English (en)
Inventor
ブラウン,ダニエル
ハミルトン,アラン
ロークス,デービッド
シモンズ,エイドリアン
スミス,クリフォード
Original Assignee
アマーシャム・ファーマシア・バイオテック・ユーケイ・リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】 Mが、(1)または(2)または(3)であり、ここにおいて、X1、X2およびX3がそれぞれ、CまたはNであり、R6およびR7がそれぞれ同じであるかまたは異なり、そしてそれぞれ、H、NO2、CO、COR8、OR8、CN、O、CON(R82、COOR8、SO28、SO38、SR8、NHCHO、(CH2nN(R82、ハロゲンまたはリポーターモエティであり、R8およびR9がそれぞれ、Hまたはヒドロカルビルまたはリポーターモエティであり、そしてnが0〜4である基Mが天然塩基と置き換えられるヌクレオシド類似体。該類似体は、ポリメラーゼおよびターミナルトランスフェラーゼ酵素の基質である。

Description

【発明の詳細な説明】 ヌクレオシド類似体 核酸は、広範囲の研究および診断の技術でインビトロで操作される。その方法 は、標識付けまたは塩基配列同一性の確認のための、ポリメラーゼまたはターミ ナルトランスフェラーゼ酵素による核酸プローブの合成を伴うことがある。標識 付けは、しばしば、検出可能にするように化学的に標識されているかまたは特定 の化学組成を有するヌクレオチドの包含を伴う。この方法で製造された核酸プロ ーブは、標的に対するそのプローブのハイブリダイゼーションによって相補的配 列を有する核酸標的の存在を確認するのに用いることができる。 化学的に標識されたかまたは他の方法で修飾されたヌクレオチドをDNA中に 導入するもう一つの方法は、オリゴヌクレオチド合成機中において何等かの所望 の配列中で互いに結合しているヌクレオシドホスホルアミダイトまたは他の前駆 物質を用いる化学合成を伴い、その最終生成物は、ポリメラーゼの使用によって 製造されたDNAと区別がつかない。 若干の場合において、天然塩基の塩基対合特異性を持たないオリゴ−またはポ リ−ヌクレオチド中へ塩基類似体を包含できることは有用である。ヒポキサンチ ンは、4種類全部の天然塩基と水素結合を形成することができるが、結合の強さ は種々の塩基で異なるので、従来この目的のために考えられてきた。更に最近に なって、3−ニトロピロール(WO94/06810号)および5−ニトロインドール( LoakesおよびBrown,Nucleic Acids Research,1994,22,4039-43)が考えられ た。それらは、天然塩基と構造が異なり、環構造内にそれぞれ1個のヘテロ原子 のみを含有し、ニトロピロールは1個の5員環から成り、そしてそれぞれただ一 つの環外成分としてニトロ基を有する。両者の塩基類似体は、化学合成によって オリゴヌクレオチド中に包含された。融解温度(Tm)は、その鋳型に対してハ イブリッド形成した修飾オリゴヌクレオチドについて測定された。オリゴヌクレ オチドのTmは、正しい天然塩基が含まれた場合よりもニトロピロールまたはニ トロインドールが存在した場合に低かったが、ニトロピロールおよびニトロイン ドールは、相補鎖内の向かい合った位置の異なった塩基を強く区別しなかった。 包含するためのイミダゾール−カルボキサミドヌクレオシドモノマーの合成も記 載された(Pochet ら,Bioorganic and Mediclnal Chemistry Letters,5,1679,(19 95))。 本発明は、式 (式中、Zは、O、S、Se、SO、NR9またはCH2であり、 R1、R2、R3およびR4は、同じであるかまたは異なり、そしてそれぞれ、H 、OH、F、NH2、N3、O−ヒドロカルビルまたはリポーターモエティ(moie ty)であり、 R5は、OHまたは一、二若しくは三リン酸若しくは−チオリン酸、または対 応するボラノリン酸であり、或いは、 R2およびR5の一方は、ホスホルアミダイト、またはポリヌクレオチド鎖中に 包含するための他の基であり、そして Mは、 であり、ここにおいて、 X1、X2およびX3は、同じであるかまたは異なり、そしてそれぞれ、Cまた はNであり、X3がNである場合、基R7は存在せず、 R6およびR7は、同じであるかまたは異なり、そしてそれぞれ、H、NO2、 CO、COR8、OR8、CN、O、CON(R82、COOR8、SO28、S O3 8、SR8、NHCHO、(CH2nN(R82、ハロゲンまたはリポーターモ エティであり、 R8およびR9はそれぞれ、Hまたはヒドロカルビルまたはリポーターモエティ であり、そして nは、0、1、2、3または4である) を有するヌクレオシド類似体であって、 但し、R5が三リン酸でない場合、そのヌクレオシド類似体はリポーターモエ ティを含むことを条件とする上記ヌクレオシド類似体を提供する。 ヌクレオシド類似体は、酵素的または化学的手段によって核酸(DNAまたは RNA)鎖中に包含されることができ、そしてそこで、相補鎖中のヌクレオチド 残基と塩基対合できるしまたは適当な核酸鎖中で塩基スタッキングできる化合物 である。ヌクレオシド類似体は、1種類の相補的ヌクレオチドだけと対合するこ とによって特異的でありうるし;2種類または3種類の天然塩基、例えば、ピリ ミジン(T/C)またはプリン(A/G)と塩基対合することによって縮重しう るし;またはそれぞれの天然塩基と無差別に対合することによって普遍的であり うる。 Mは、必然的ではないが塩基であってよい、以後塩基類似体と称するモエティ である。例えば、Mは、ピロールまたはインドール環構造を含んでいてよい。 本発明の一つの好ましい態様において、基R5は三リン酸である。この場合、 本発明のヌクレオシド三リン酸類似体は、酵素的手段によって核酸鎖中に包含さ れることができる。 もう一つの好ましい態様において、本発明のヌクレオシド類似体は、リポータ ーモエティを含有する。リポーターモエティは、種々のもののいずれか一つであ ってよい。それは、ヌクレオシド類似体を容易に検出可能にする放射性同位体、 例えば、リン酸基若しくはチオリン酸基またはホスホルアミダイト基またはH− ホスホン酸基中に包含される32−P若しくは33−Pまたは35−S、或いは 、3−Hまたは125−Iであってよい。それは、質量分析法によって検出可能 な安定した同位体であってよい。それは、シグナルモエティ、例えば、酵素、ハ プ テン、発蛍光団、化学発光基、ラマン標識または電気化学標識であってよい。リ ポーターモエティは、シグナルモエティおよびそれを分子の残りの部分に結合す るリンカー基を含んでいてよく、そのリンカー基は、当該分野において周知のよ うに、最大30個までの炭素、窒素、酸素および硫黄原子を有する、硬質または 軟質で不飽和のまたは飽和した鎖であってよい。そのリポーターモエティは、固 体表面およびそれを分子の残りの部分に結合するリンカー基を含んでいてよい。 そのリポーターモエティは、末端のまたは他の反応性基、例えば、NH2、OH 、COOH、CONH2またはSHを含むリンカー基から成ってよく、シグナル モエティおよび/または固体表面は、核酸鎖中へのヌクレオシド類似体の包含の 前または後に結合されうる。 リポーターモエティで標識されたプリンおよびピリミジンヌクレオシド類似体 は、周知であるし且つ文献で充分に記載されている。標識ヌクレオチド類似体は 、配列決定または他の核酸操作中に容易に検出可能な利点を有する。 モエティM中において、X1およびX3は、好ましくはCであり、そしてX2は 、好ましくは、Nである。好ましいモエティMの例は、下記である。 (i)のピロールジカルボキサミドにおいて、どちらのカルボキサミド基も、 シグナルモエティに対する結合として作用しうるしまたはリポーターモエティに よって置き換えられうる。(ii)および(iii)において、Rpはリポーターモ エティを示す。(iv)において、リポーターモエティは、2位、4位または5位 でも存在しうる。(v)において、ニトロ基は、4位、5位または6位で存在し 、そしてリポーターモエティも存在しうる。Mの他の例は、下記である。 1、R2、R3およびR4はそれぞれ、H、OH、F、NH2、N3、O−アルキ ルまたはリポーターモエティである。したがって、リボヌクレオシド並びにデオ キシリボヌクレオシドおよびジデオキシリボヌクレオシドが、他のヌクレオシド 類似体と一緒に考えられる。これら糖置換基は、塩基中に存在する2個または3 個の他にもリポーターモエティを含有してよい。 R5は、OHまたは一、二若しくは三リン酸若しくは−チオリン酸、または対 応 するボラノリン酸である。或いは、R2およびR5の一方は、ホスホルアミダイト またはH−ホスホン酸若しくはメチルホスホン酸またはホスホロチオエート、ま たは固体表面、例えば、半コハク酸塩調節細孔ガラスに対する適当な結合、また は概して化学的手段によってポリヌクレオチド鎖中に包含するための他の基であ ってよい。オリゴヌクレオチドを合成する場合のホスホルアミダイトおよび関連 誘導体の使用は、周知であり且つ文献で記載されている。 好ましくは、モエティMは、リポーターモエティを含有する。リポーターモエ ティが存在する場合、R5は好ましくは三リン酸であり、或いはR2およびR5の 一方は、好ましくは、ホスホルアミダイト残基である。或いは、リポーターモエ ティが存在しない場合、モエティMは、例えば、抗体、または酵素若しくは蛍光 基を有する他の特異的結合試薬を結合することによってそれ自体検出可能であり うる。 本発明が関する新規ヌクレオシド類似体において、少なくとも1個のリポータ ーモエティは、好ましくは、塩基類似体中にまたは糖モエティ若しくはリン酸基 中に存在する。リポーターモエティは、文献の方法によってヌクレオシド類似体 の糖モエティ中に導入されうる(例えば、J.Chem.Soc.Chem.Commun.1990,1547-8 ;J.Med.Chem.,1988,31,2040-8)。同位体標識の形のリポーターは、文献の方法 によってリン酸基中に導入されうる(Analytical Biochemistry,214,338-340,199 3;WO 95/15395号)。 本発明のヌクレオシド類似体は、2個以上の塩基を置き換えることができると いうフルオレセイン−dUTPなどの慣用的なハプテン標識ヌクレオチドにまさ る可能な利点と共に、DNA若しくはRNAを標識するのにまたはオリゴヌクレ オチド中に包含するのに有用である。リポーターモエティは、ヌクレオチド類似 体の物理的または生化学的性質、特に、一本鎖または二本鎖核酸中に包含される その能力に対してほとんど悪影響を与えない位置で結合する。 本発明の包含されたヌクレオシド類似体を含有する鋳型は、核酸合成における コピーに適当でありうる。包含されたヌクレオシド類似体のリポーターモエティ がリンカー基から成る場合、シグナルモエティは、リンカー基の末端のまたは他 の反応性基によって結合することにより、包含されたヌクレオシド類似体中に導 入されうる。 本発明のヌクレオシド類似体三リン酸は、ターミナルトランスフェラーゼ等の 酵素によって包含されて、非鋳型支配様式で核酸鎖の3’末端を伸長できる。 プライマーウォーキングシークエンス法では、プライマー/鋳型複合体をポリ メラーゼで伸長させ、そして鎖終結させて、重なり合ったフラグメントセットを 生じ、そこでその配列を、電気泳動および検出(放射能または蛍光)後に読み取 る。次に、第一プライマーから得られた配列の末端付近の配列情報を用いて第二 プライマーを合成する。次に、この第二(「ウォーキング」)プライマーを、同様 の鋳型を配列決定するのに用いる。プライマーウォーキングシークエンス法は、 余分の配列情報をあまり生じないという点で、別法である「ショットガン」アプ ローチよりも有効である。 プライマーウォーキングでの主な欠点は、各回の配列決定後にウォーキングプ ライマーを合成する必要があることである。サイクルシークエンス法は、サイク ルシークエンス法に用いられるポリメラーゼの最適温度に近いアニーリング温度 を有するプライマーを必要とする。18〜24残基長さのプライマーが、一般に サイクルシークエンス法に用いられる。必要とされる予め合成されたウォーキン グプライマーセットの寸法は、プライマーウォーキングサイクルシークエンス法 を非実用的なものにした。縮重したまたは普遍的なヌクレオチド類似体の使用は 、この問題に向けられている。標識もされているこのような類似体、例えば、本 発明のヌクレオシド類似体の使用は、その問題を克服するのにも役だつであろう 。この目的に好ましいリポーターは、慣用的なサイクルシークエンス反応で用い られているような放射性同位体または蛍光基である。ヌクレオシド類似体が塩基 特異的鎖終結因子である場合、それらは鎖終結シークエンスプロトコルで用いる ことができる。 本発明のヌクレオシド類似体は、ハプテン、発蛍光団または他のリポーター基 で標識された天然核酸プローブを用いる既存の用途、例えば、サザンブロット法 、ドットブロット法およびポリアクリルアミドまたはアガロースゲルを基剤とす る 方法のいずれでも用いることができる。プローブは、塩基類似体に結合している ハプテンに対してかまたは、追加の化学修飾を避ける場合に好都合であると考え られる塩基類似体そのものに対しての何れかを標的とする抗体を用いて検出する ことができる。この方法で用いられる抗体は、通常、発蛍光団または酵素などの 検出可能な基で標識される。蛍光検出は、塩基類似体自体が蛍光性である場合ま たはヌクレオシド類似体に結合した発蛍光団が存在する場合に用いてもよい。 分子多様性およびリポーター基を加えることができる位置の増加した数の組合 わせを伴う本発明のヌクレオシド類似体は、一連の改良された酵素基質を生じる ことができる。 実施例1 1−(2′−デオキシーβ−D−リボフラノシル)−5−ニトロインドール−5 ′−三リン酸の合成およびヌクレオシドのリン酸化 5−ニトロインドール−2’デオキシヌクレオシド(400mg,1.5ミリ モル)(Loakes,D.およびBrown,D.M.(1994)Nucleic Acids Res 22,4039-4043 で 記載のように製造された)のリン酸トリエチルおよびリン酸トリメチル(10m l,1:1)中撹拌溶液に対して、POCl3(0.6ml,6ミリモル)を0 〜4℃で滴加した。その混合物を0〜4℃で15時間撹拌した。次に、その反応 混合物を、無水DMF(0.5M溶液20ml)中においてピロリン酸トリ−n −ブチルアンモニウム(7.5ミリモル)で処理し、同時に、トリ−n−ブチル アミン(7.5ミリモル,1.8ml)を加えた。10分後、反応混合物を1M 重炭酸トリエチルアンモニウム,TEAB(100ml,pH7.5)で急冷し 、そして室温で2時間撹拌した。その粗製混合物を、セファデックス(Sephadex )A−25カラム上で0〜1M TEAB(pH7.5)の直線勾配を用いて精 製した。三リン酸ピーク画分を集め(0.7〜0.9M)、真空中で濃縮し、そし て最後に逆相HPLCによって精製した。 5−ホルムアミドインドール、3−ニトロピロール、ピロール3−カルボキサ ミドおよびピロール3,4−ジカルボキサミドのヌクレオシドを、同様の方法に よってリン酸化した。三リン酸生成物の生成は、31P NMRによって確かめ られた。典型的な31P NMR(D2O)データ:−10.28(d),−10 .72(d)および−22.67(t) 実施例2 1−(2′−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−5−ホルムアミドインド− ルの合成 1−(2’−デオキシ−β−D−エリトロペンタフラノシル)−5−ニトロイン ドール(1) ジ−O−p−トルオイルヌクレオシド(Loakes,D.およびBrown,D.M.,Nucl.Ac ids Res.,1994,22,4039-4043)(3.5g,6.8ミリモル)を、メタノール性 アンモニア80ml中に懸濁させ且つ45℃で一晩中撹拌した。その溶媒を蒸発 させ、そして生成物をクロマトグラフィー(CHCl3/5%MeOH)によっ て分離して、黄色泡状物(1.81g,96%)を与えた。1H−n.m.r.(DM SO−d6)δ(ppm)2.25−2.34(1H,m,H2’),2.45 −2.59(1H,m,H2’),3.52−3.62(2H,m,H5’,H 5”),3.83−3.88(1H,m,H4’),4.34−4.41(1H ,m,H3’),4.95(1H,t,5’−OH),5.33(1H,d,3 ’−OH),6.81(1H,t,J=6.7Hz,H1’),6.81(1H ,d,J=3.3Hz,H3),7.82(1H,d,J=9.2Hz,H7) ,7.88(1H,d,J=3.3Hz,H2),8.03(1H,dd,J1 =9.1Hz,J2=2.2Hz,H6),8.57(1H,d,J=2.1H z,H4)。u.v.λmax(nm)266(ε=18300),328.5(ε =9200),λmin227.5,290。ε260(μM)=18.1。1−(3,5−ジ−O−t−ブチルジメチルシリル−2’−デオキシ−β−D− エリトロペンタフラノシル)−5−ニトロインドール(2) ピリジン(25ml)中の上のヌクレオシド(0.5g,1.9ミリモル)に 対して、塩化t−ブチルジメチルシリル(0.63g,4.2ミリモル)を加え 、そしてその溶液を室温で一晩中撹拌した。その溶液を蒸発させ、抽出し(CH Cl3/水性NaHCO3)、乾燥させ、そしてクロマトグラフィー(CHCl3) に よって分離して淡黄色ガムを与えた。収量0.87g,93%。1H−n.m.r.( DMSO−d6)δ(ppm)−0.01,0.09(12H,2xs,Si− Me),0.85,0.88(18H,2xs,t−ブチル),2.27−2. 35,2.47−2.59(2H,m,H2’,H2”),3.64−3.76 (2H,m,H5’,H5”),3.84−3.88(1H,m,H4’),4 .51−4.56(1H,m,H3’),6.43(1H,t,J=6.6Hz ,H1′),6.78(1H,d,J=3.4Hz,H3),7.75−7.7 8(2H,m,H7,H2),8.0(1H,dd,J1=2.3Hz,J2=9 .1Hz,H6),8.53(1H,d,J=2.3Hz,H4)。1−(3,5−ジ−O−t−ブチルジメチルシリル−2’−デオキシ−β−D− エリトロペンタフラノシル)−5−アミノインドール(3) メタノール(40ml)中のニトロインドール(0.9g,1.8ミリモル) に対して、メタノール(10ml)中のラニー(Raney)ニッケル(300mg )を加え、そしてその溶液を水素雰囲気下で2時間撹拌した。その溶液を、セラ イトを介して濾過し、蒸発させ、そしてクロマトグラフィー(CHCl3)によ って分離してオフホワイト泡状物/ガムを与えた。収量0.80g,92%。1 H−n.m.r.(DMSO−d6)δ(ppm)0.03,0.04(12H,2x s,Si−Me),0.88,0.90(18H,2xs,t−ブチル),2. 13−2.19,2.46−2.53(2H,m,H2’,H2”),3.65 −3.68(2H,m,H5’,H5”),3.77−3.8(1H,m,H4 ’),4.48−4.51(3H,m,H3’,NH2),6.16−6.21 (2H,m,H1’,H3),6.51(1H,dd,J1=2.1Hz,J2= 8.7Hz,H6),6.66(1H,d,J=1.9Hz,H4),7.21 (1H,d,J=8.7Hz,H7),7.29(1H,d,J=3.3Hz, H2)。1−(3,5−ジ−O−t−ブチルジメチルシリル−2’−デオキシ−β−D− エリトロペンタフラノシル)ホルムアミドインドール(4) アミノインドール(0.79g,1.66ミリモル)を、ギ酸エチル(25m l)と一緒に還流しながら5時間加熱した。溶媒を除去し、そして生成物をクロ マトグラフィー(CHCl3/1%MeOH)によって分離して橙色ガム/泡状 物を与えた。収量0.72g,86%。1H−n.m.r.(DMSO−d6)δ(p pm)0.001,0.07(12H,2xs,Si−Me),0.84,0. 87(18H,2xs,t−ブチル),2.19−2.21,2.46−2.5 4(2H,m,H2’,H2”),3.63−3.67(2H,m,H5’,H 5”),3.77−3.79(1H,m,H4’),4.47−4.96(1H ,m,H3’),6.42(1H,d,J=3.2Hz,H3),7.23(1 H,d,J=8.7Hz,H7),7.46−7.50(2H,m,H6,H2 ),7.86(1H,s,CHO),8.19−(1H,s,H4),9.97 (1H,s,NH)。1−(2′−デオキシ−β−D−エリトロペンタフラノシル)−5−ホルムアミ ドインドール(5) エタノール(25ml)中のシリル化ヌクレオシド(0.7g,1.4ミリモ ル)、およびフッ化アンモニウム(0.5g,14ミリモル)を、還流しながら 一晩中加熱した。溶媒を除去し、そして生成物をクロマトグラフィー(2回,C HCl3/10%MeOH)によって分離してオフホワイト粉末を与えた。収量 200mg,52%。1H−n.m.r.(DMSO−d6)δ(ppm)2.16− 2.22および2.43−2.45(2H,m,H2’,H2”),3.43− 3.56(2H,m,H5’,H5”),3.79−3.80(1H,m,H4 ’),4.32−4.33(1H,m,H3’),4.84(1H,t,5’− OH),5.24(1H,d,3’−OH),6.31(1H,t,J=6.6 Hz,H1’),6.44(1H,d,J=3.2Hz,H3),7.24(1 H,d,J=8.7Hz,H7),7.50(1H,d,J=8.9Hz,H6 ),7.55(1H,d,J=2.8Hz,H2),7.88(1H,s,CH O),8.23(1H,Br.s,H4),9.96(1H,s,NH)。 実施例3 1−(2′−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−5−アミノインドール5’ 三リン酸の合成 ガラス製パー(Parr)水素化加圧容器中の1−(2′−デオキシ−β−D−リ ボフラノシル)−5−ニトロインドール5’三リン酸(10mg)の水溶液(3 ml)に対して、10%Pd/C(5mg)を加え且つ30psiH2で2時間 水素化した。反応混合物を、セライトのパッドを介して濾過し、その濾液を、デ ルタPakC18カラム(1.9cmx30cm,15ミクロン)上において0 〜100%の緩衝液A(0.1M TEAB,pH7.1)および緩衝液B(0 .1M TEAB中25%CH3CN)の勾配を12ml/分で30分以内で用 いて濾過して、アミノインドールヌクレオシド三リン酸(6mg)を与えた。 UV(H2O)λmax269nm,31P NMR(D2O/EDTA)ppm− 6.51(d)γP,−10.46(d)αP,−21.99(t)βP 実施例4 1−(2−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−3−(2−N−(2,4−ジ ニトロフェニルアシル)アミノエチル)インドール*の合成 1−(3,5−ジ−O−p−トルオイル−2−デオキシ−β−D−リボフラノシ ル)−3−(2−N−(N’,N’−ジメチルアミノメチレン)アミノエチル) インドール(2)* 3−(2−N−(N’,N’−ジメチルアミノメチレン)アミノエチルインド ール(1)(304mg,1.41ミリモル)のアセトニトリル(乾燥,8ml )中溶液に対して、水素化ナトリウム(油中60%分散液,62mg,1.54 ミリモル)を加え、そしてその溶液を室温で30分間撹拌した。塩化α−3,5 −ジ−O−p−トルオイル−2−デオキシリボフラノシル(657mg,1.6 9ミリモル)を加え、そしてその溶液を3時間撹拌した。溶媒を真空中で除去し 、そして残留物をクロロホルム中に溶解させた。標題化合物はフラッシュカラム クロマトグラフィー(CHCl3:MeOH,9:1〜CHCl3:MeOH,1 7:3の勾配)後に得られて生成物を与えた。その生成物を、クロマトトロン( CH2Cl2:MeOH,8:1)によって更に精製して、透明な油状物(388 mg,48%)を与えた。1H−n.m.r.(300MHz,CDCl3)δ(ppm )11.00(1H,m,NCHN),7.95(4H,m,Ar),7.69 (1 H,m,Ar),7.50(1H,m,Ar),7.31(4H,m,Ar), 7.16(2H,m,Ar),6.84(H,2xd,H2),6.46(1H ,m,H1’),5.75(1H,m,H3’),4.82−4.49(3H, m,H4’,H5’,H5”),3.68および3.24(2H,m),3.1 9,3.15(4H,2xsおよびm,2xNCH3),3.12−2.86( 2H,m),2.74−2.71(4H,2xsおよびm,2xNCH3),2 .48,2.46,2.45(6H,3xs,ArCH3);MS(ES+)計 算値567(実測値M+1+,568,100%)。1−(2−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−3−(2−N−(N’,N’ −ジメチルアミノメチレン)アミノエチル)インドール(3)* 1−(3,5−ジ−O−p−トルオイル−2−デオキシ−β−D−リボフラノ シル)−3−(2−N−(N’,N’−ジメチルアミノメチレン)アミノエチル )インドール(2)(178.9mg,0.315ミリモル)を、メタノール( 乾燥,12ml)中に溶解させ、そしてナトリウムメトキシド(17mg,0. 315ミリモル)を加えた。その溶液を14時間撹拌した。薄層クロマトグラフ ィーは、出発物質の消失およびより遅いランニングスポットの出現を示した(C HCl3:MeOH,6.5:1)。その溶液をダウエックス(Dowex)50(H +)イオン交換樹脂で中和し且つ濾過し、そしてその濾液を蒸発乾固させた。残 留物をエーテル(約2x2ml)で洗浄して、生成物を白色固体(123mg, 粗製100%)を与えた。1H−n.m.r.(300MHz,MeOH−d4)δ( ppm)8−7(m,ArおよびNCHN),6.43(1H,dd,J=6.0 0,7.84Hz,H1’),4.51(1H,m,H3’),3.97(1H ,m,H4’),3.72(2H,m,H5’,H5”),3.59(2H,t ,J=6.83Hz,CH2CH2),3.02(2H,t,J=6.87Hz, CH2CH2),2.91(6H,s,N(CH3)2,2.60(1H,m,H 2’),2.34(2H,m,H2”)。1−(2−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−3−(2−N−アミノエチル )インドール(4)* 1−(2−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−3−(2−N−(N’,N ’−ジメチルアミノメチレン)アミノエチル)インドール(3)(123mg) を、メタノール中飽和NH3(14ml)およびNH3(水性)(2ml)中に溶 解させ、そしてその溶液を一晩中(約14時間)撹拌した。より遅いランニング スポットは、薄層クロマトグラフィー(CHCl3:MeOH,4:1)によっ て検出された。溶媒を真空中で除去し、そして水を凍結乾燥機で除去した。粗生 成物をメタノールからシリカゲル上に吸着させ、そして追加のNH3(水性)( 約10滴/250ml)を用いてフラッシュクロマトグラフィー(CHCl3: MeOH,4:1〜CHCl3:MeOH,2:1)を行った。生成物は固体と して得られた(42.8mg,49%)。1H(300MHz,MeOH−d4 )δ(ppm)7.55(3H,m,Ar),7.28−7.13(2H,m, Ar),6.44(1H,m,H1’),4.50(1H,m,H3’),3. 97(1H,m,H4’),3.71(2H,m,H5’,H5”),3.24 (2H,m,CH2CH2),3.14(2H,m,CH2CH2),2.63(1 H,m,H2’),2.34(1H,ddd,J=3.13,5.99,13. 55Hz,H2”)。1−(2−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−3−(2−N−(2,4−ジ ニトロフェニルアシル)アミノエチル)インドール(5)* 無水DMF(4ml)中の1−(2−デオキシ−β−D−リボフラノシル)− 3−(2−アミノエチル)インドール(43mg,0.16ミリモル)に対して 、2,4−ジニトロフェニル酢酸のN−ヒドロキシスクシンイミジルエステル( 100mg,0.31ミリモル)および無水トリエチルアミン(50μl,0. 36ミリモル)を加え、そしてその反応を窒素下において室温で1時間撹拌した 。薄層クロマトグラフィー分析(クロロホルム/メタノール;9:1)は、出発 アミンの存在をなお示した。追加量の2,4−ジニトロフェニル酢酸のN−ヒド ロキシスクシンイミジルエステル(100mg,0.31ミリモル)トリエチル アミン(100μl,0.72ミリモル)を加え且つ室温で更に1時間撹拌する ことにより、その反応を完了させた。反応溶媒をトルエンとの完全な共蒸発によ って除去して、帯赤色ガムを与えた。その生成物を、繰返しのフラッシュクロマ ト グラフィー(クロロホルム/メタノール,9:1)によって精製して、若干の2 ,4−ジニトロフェニル酢酸を混入した赤色ガムとして標題化合物を与えた。収 量24mg。Rf0.35(クロロホルム/メタノール,9:1) 1H(300MHz;CD3OD)δ(ppm)2.2(1H,m,糖H2), 2.4(1H,m,糖H2),3.9(2H,t,=C−CH2),3.4−3 .5(2H,m,CH2−NHCO),3.55−3.7(2H,m,糖2−H 5),3.9(1H,m,糖H4),4.05(2H,s,NHC(O)CH2 ),4.45(1H,m,糖H3),6.4(1H,m,糖H1),7.0−7 .5(5H,m,ArH,インドールH2),7.7(1H,m,DNP−Ar H),8.4(2H,m,DNP−ArH),8.8(2H,m,DNP−Ar H)。2,4−ジニトロフェニル酢酸からのシグナルも示す:3.9(m,CH2 ),7.55(m,DNP−ArH),8.35(m,DNP−ArH),8 .8(m,DNP−ArH)。* クロマトグラフィーにより分離するのが難しい若干のαアノマーも存在した。 実施例5 1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−ピロール−3−カルボキサ ミドの合成 1−(3’,5’−ジ−O−p−トルオイル−2’−デオキシ−β−D−リボフ ラノシル)−3−シアノピロール (1) 3−シアノピロール(Can.J.Chem.,1981,59,2673)(0.77g,8.4ミリ モル)を、乾燥アセトニトリル(25ml)および水素化ナトリウム(60%, 0.38g,9.5ミリモル)中に溶解させ、そしてその溶液を室温で30分間 撹拌した。次に、これに対して、塩化1−(3,5−ジ−O−p−トルオイル− 2’−デオキシリボフラノシル)(3.4g,10ミリモル)を加え、そしてそ の溶液を室温で2時間撹拌した。溶媒を除去し、そして生成物をクロマトグラフ ィー(CHCl3)によって分離した後、メタノールから再結晶させてオフホワ イト固体を与えた。収量2.06g(2回目収量は更に1.18gを与えた。全 収率87%)。1H−n.m.r.(DMSO−d6)δ(ppm)2.37,2.3 9(6H,2xs,2xPhCH3),2.69−2.81(2H,m,H2’ ,H2”),4.48−4.59(3H,m,H5’,H5”,H3’),5. 62−5.63(1H,m,H4’),6.20(1H,t,J=6.2Hz, H1’),6.51(1H,d,J=2Hz,H5),7.17(1H,d,J =2Hz,H4),7.31−7.37,7.84−7.94(9H,m,H2 ,Ph)。FABmass,445.3(M+H)+1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−3−シアノピロール (2) 上のヌクレオシド(3.2g,7.2ミリモル)を、メタノール中10%トリ エチルアミン(25ml)中において還流しながら12時間加熱した。溶媒を蒸 発させ、そして生成物をクロマトグラフィー(CHCl3/5%MeOH)によ って分離して、透明なガムを与えた。収量1.02g(70%)。1H−n.m.r. (DMSO−d6)δ(ppm)2.16−2.34(2H,m,H2’,H2 ”), 3.40−3.49(2H,m,H5’,H5”),3.77−3.81(1H ,m,H4’),4.28(1H,Br.s,H3’),4.97(1H,s, OH),5.24(1H,s,OH),5.95(1H,t,J=6.4Hz, H1’),6.47(1H,d,J=2Hz,H5),7.15(1H,d,J =2Hz,H4),7.82(1H,s,H2)。1−(2′−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−ピロール−3−カルボキサ ミド (3) シアノピロール(1g,4.4ミリモル)を、メタノール(50ml)および ジオキサン(5ml)中に溶解させ、そしてそのpHをアンモニア溶液でpH9 に調整した。次に、過酸化水素(30%,5ml)をその溶液に対して加えた後 、これを室温で一晩中撹拌した。その溶液を蒸発させ、そしてクロマトグラフィ ー(CHCl3/20%MeOH)によって分離して、白色泡状物を与えた。収 量0.65g,60%。1H−n.m.r.(DMSO−d6)δ(ppm)2.12 −2.31(2H,m,H2’,H2”),3.38−3.41(2H,m,H 5’,H5”),3.74−3.78(1H,m,H4’),4.24−4.2 7(1H,m,H3’),4.85(1H,t,5’−OH),5.22(1H ,d,3’−OH),5.86(1H,t,J=6.3Hz,H1’),6.4 3(1H,d,J=2Hz,H4),6.70(1H,NH),6.94(1H ,d,J=2Hz,H5),7.27(1H,NH),7.50(1H,s,H 2)。u.v.(H2O),λmax.229(ε=8000),ε260(μM) =3.4。 実施例6 1−(2−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−4−アミノメチルピロール− 3−カルボキサミドの合成およびアミノカプロエートに対する結合 メチル−1−(3,5−ジ−O−p−トルオイル−2−デオキシ−β−D−リボ フラノシル)−4−フタルイミドメチルピロール−3−カルボキシレート (1) ピロール(Baker,J.T.および Sifniades,S.,J.Org.Chem.,1979,44,2798)( 1.5g,5.3ミリモル)のアセトニトリル(25ml)中溶液に対して、水 素化ナトリウム(60%,0.23g,5.7ミリモル)を加え、そしてその溶 液を室温で30分間撹拌した。次に、これに対してクロロ糖(2.5g,6.4 ミリモル)を加え、そしてその溶液を一晩中撹拌した。溶媒を除去し、そして生 成物をメタノールから結晶化させて黄色固体を与えた。収量3.0g,90%。1 H−n.m.r.(DMSO−d6)δ(ppm)(CDCl3)2.42(6H,2 xs,2xArCH3),2.58(2H,m,H2’,H2”),3.75( 3H,s,OCH3),4.48(1H,m,H4’),4.55(2H,m, H5’, H5”),5.05(2H,s,CH2NPhth),5.58(1H,m,H 3’),5.90(1H,t,H1’),6.88(1H,s,H5),7.2 5(4H,m,4xArCH),7.50(1H,s,H2),7.70−7. 90(4H,m,4xArCH),7.90(6H,m,ArCH)。メチル−1−(2−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−4−フタルイミドメ チルピロール−3−カルボキシレート (2) 上記ヌクレオシド(3g,4.7ミリモル)のメタノール(50ml)中懸濁 液に対して、ナトリウムメトキシド(0.55g,10ミリモル)を加え、そし てその溶液を室温で2時間撹拌した。溶媒を除去し、そして生成物をクロマトグ ラフィー(CHCl3/5%MeOH)によって分離して、オフホワイト固体、 収量1.45g,77%を与えた。1H−n.m.r.(DMSO−d6)δ(ppm )2.10−2.23(2H,m,H2’,H2”),3.41(2H,m,H 5’,H5”),3.71(4H,m,H4’,OCH3),4.19(1H, m,H3’),4.81(2H,s,CH2N),4.83(1H,t,5’− OH),5.17(1H,d,3’−OH),5.81(1H,t,H1’), 6.86(1H,s,H5),7.64(1H,s,H2),7.88(4H, m,Ar)。FABmass,401.2(M+H)+1−(2−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−4−フタルイミドメチルピロ ール−3−カルボキサミド (3) エステル(1.4g,3.5ミリモル)を、0.880アンモニア(25m1 )中に溶解させ、そしてその溶液を室温で一晩中撹拌した。溶媒を除去し、そし て生成物をクロマトグラフィー(CHCl3/20%MeOH)によって分離し て、白色粉末,収量0.92g,68%を与えた。1H−n.m.r.(DMSO−d 6)δ(ppm)2.08−2.30(2H,m,H2’,H2”),3.40 −3.49(2H,m,H5’,H5”),3.69(2H,s,CH2N), 3.80−3.81(1H,m,H4’),4.29(1H,br.s,OH) ,4.37−4.39(1H,m,H3’),5.22(1H,br.s,OH ),5.90(1H,t,H1’),7.27−7.59(6H,m,H2,H 5,ArC H),9.70(2H,br.s,NH2)。1−(2−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−4−アミノメチルピロール− 3−カルボキサミド (4) フタルイミド化合物(0.9g,2.3ミリモル)を水(10ml)中に溶解 させて、ヒドラジン水和物(0.7ml,22ミリモル)を加え、そしてその溶 液を還流しながら一晩中加熱した。溶媒を除去し、そして生成物をイオン交換カ ラム(ダウエックス50WX8−200,H+型)上において精製し且つ0.5 Mアンモニアで溶離して、淡褐色固体を与えた。収量0.35g,56%。1H −n.m.r.(DMSO−d6)δ(ppm)2.04−2.29(2H,m,H2 ’,H2”),3.76(2H,br.s,CH2N),3.90−3.94( 1H,m,H4’),3.35−3.45(2H,m,H5’,H5”),4. 25−4.26(1H,m,H3’),4.8−6.6(6H,br,2xOH ,NH2,CONH2),5.80(1H,br.s,H1’),7.03(1H ,s,H5),7.51(1H,s,H2)。m/z(+veEI)256.1 (M+H)+。u.v.λmax231.6(ε=7100),ε260(μM)= 3.2。1−(2−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−4−アミノメチルピロール− 3−カルボキサミドのアミノカプロエートに対する結合 1−(2−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−4−アミノメチルピロール −3−カルボキサミド(1ミリモル)およびN−(トリフルオロアセチル)−6 −アミノヘキサン酸のN−ヒドロキシスクシンイミジルエステル(1.2ミリモ ル)を、炭酸緩衝液pH9.2(20ml)中で混合し且つ室温で一晩中撹拌し た。得られた溶液を濃縮乾固させ、そしてその生成物を、5〜10%メタノール /クロロホルムを用いるシリカゲルクロマトグラフィーによって精製した。1H NMR(DMSO−d6)δ(ppm)1.32−1.61(6H,m,3xC H2),1.85−2.31(2H,m,H2’,H2”),3.05(2H, t,J,6.8Hz,NCOCH2),3.29−3.73(6H,m,H5’ ,H5”,H4’,H3’,CH2NCOCF3),4.21(2H,br s, CH2NHCO),5.81(1H,t,J=6.6Hz,H1’),6.65( 1H,s, H2),7.23(1H,s,H5),8.40,9.61(2H,br sx 2,NH)。 実施例7 1−(2′−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−ピロール−3,4−ジカル ボキサミドの合成 ピロール−3,4−ジカルボン酸ジメチル TOSMIC(1.5g,7.7ミリモル)を、フマル酸ジメチル(1g,6 .9ミリモル)および水素化ナトリウム(60%,0.5g,12.5ミリモル )の乾燥DMF(25ml)中0℃溶液に対して加え、そしてその溶液を0℃で 15分間撹拌した。その反応を氷水上に注ぎ、そしてその生成物を濾過し且つ水 性エタノールから再結晶させた。0.61g,48%。1 H−n.m.r.(DMSO−d6)δ(ppm)3.68(6H,s,2xCH3) ,7.39(2H,s,2xCH),11.81(1H,s,NH)。ジメチル−1−(3’,5’−ジ−O−p−トルオイル−2’−デオキシ−β− D−リボフラノシル)−ピロール−3,4−ジカルボキシレート(1) ピロール(1g,5.5ミリモル)を、アセトニトリル(25ml)中に溶解 させ、そしてこれに対して水素化ナトリウム(60%,0.25g,6.2ミリ モル)を加え、そしてその溶液を室温で30分間撹拌した。次に、これに対して クロロ糖(2.5g,6.4ミリモル)を加え、そしてその溶液を2時間撹拌し た。溶媒を蒸発させ、そして生成物を通常通り処理し且つクロマトグラフィー (CHCl3/1%MeOH)によって分離して黄色泡状物を与えた。収量1. 75g,60%。1H−n.m.r.(DMSO−d6)δ(ppm)2.37,2. 39(6H,2xs,2xArCH3),2.71−2.75(2H,m,H2 ’,H2”),3.66(6H,s,2xOCH3),4.45−4.60(3 H,m,H3’,H5’,H5”),5.61−5.63(1H,m,H4’) ,6.22(1H,t,J=6.3Hz,H1’),7.30−7.37,7.7 0−7.94(8H,m,Ar−H),7.67(2H,s,H2,H5)。ジメチル−1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−ピロール−3, 4−ジカルボキシレート (2) ジ−トルオイルヌクレオシド(1g,1.9ミリモル)をメタノール(25m l)中に懸濁させ、ナトリウムメトキシド(20mg)を加え、そしてその溶液 を還流しながら2時間加熱した。溶媒を除去し、そして生成物をクロマトグラフ ィー(CHCl3/5%MeOH)によって分離して淡黄色ガムを与えた。収量 0.45g,81%。1H−n.m.r.(DMSO−d6)δ(ppm)2.16− 2.33(2H,m,H2’,H2”),3.69(6H,s,2xOCH3) ,3.51(2H,br.s,H5’,H5”),3.79−3.83(1H, m,H3’),4.26(1H,m,H4’),4.90(1H,br.s,O H),5.21(IH,br.s,OH),5.96(1H,t,J=6.4H z,H1’),7.64(2H,s,H2,H5)。1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−ピロール−3,4−ジカル ボキサミド (3) ヌクレオシドジエステル(0.36g,1.2ミリモル)を0.880アンモ ニア溶液(10ml)中に溶解させ、そして密封ボトル中において50℃で一晩 中加熱した。その溶液を冷却し且つ蒸発させ、そして生成物をエタノールから結 晶化させた。収量0.26g,80%。記載の通りのスペクトル(Nucleosides & Nucleotides,1987,6,261)。 実施例8 ピロール−3,4−ジカルボキサミドヌクレオシドホスホルアミダイトの合成ジ メチル−1−[3−O−(P−b−シアノエチル−N,N−ジイソプロピルアミ ノホスフィニル)−5−(4,4’−ジメトキシトリチル)−2−デオキシ−b −D−エリトロ−ペンタフラノシル]−ピロール−3,4−ジカルボキシレート ジメチルピロール−3,4−ジカルボン酸ジメチルのヌクレオシド(0.45 g,1.5ミリモル)をピリジン(25ml)中に溶解させ、そしてこれに対し て塩化ジメトキシトリチル(0.56g,1.65ミリモル)を加え、そしてそ の溶液を室温で一晩中撹拌した。溶媒を除去し、そして生成物を通常通り処理し 、蒸発させ、そしてクロマトグラフィー(CHCl3/1% MeOH)によって 分離して黄色泡状物を与えた。収量0.89g,98%。トリチル化されたヌク レオシド(1g,1.7ミリモル)を乾燥ジクロロメタン(10ml)中に窒素 下で溶解させ、そしてこれに対してジイソプロピルアミン(0.86ml,4. 9ミリモル)を、続いて2−シアノエチルジイソプロピルクロロホスホルアミダ イト(0.56ml,2.5ミリモル)を加え、そしてその溶液を室温で1時間 撹拌した。次に、その溶液に対してメタノール(100μl)を加えた後、その 生成物を酢酸エチル(100ml)中に溶解させ、そして10%炭酸ナトリウム (2x25ml)で、続いて飽和ブライン(2x25ml)で抽出し、乾燥させ 、そして蒸発乾固させた。次に、これをクロマトグラフィー(ジクロロメタン: ヘキサン:トリエチルアミン;10:10:1)によって分離して、生成物を透 明 なガムとして与えた。収量0.71g,55%。31P−n.m.r.δ(ppm)14 7.22,146.69。実施例9 プライマー伸長検定 DNA中への5−ニトロインドール−2’−デオキシヌクレオシド5’三リン酸 および3−ニトロピロール−2’−デオキシヌクレオシド5’三リン酸の包含の 酵素依存性 DNAポリメラーゼ活性の研究のために、32Pまたは33Pで5’末端に標識さ れた9マーのプライマー(5'TGC TGG AGA 3')または15マー(5'TGC ATG TGC 的部分に下線を施した)と一緒に用いるプライマー伸長検定が用いられた。プラ イマー(1ピコモル)および鋳型(2ピコモル)を一緒に、クレノウ(Klenow) 緩衝液(50mMトリスHCl pH7.5,5mM MgCl2および5mM β−メルカプトエタノール)中において75℃または90℃で2分間インキュベ ートした後、30℃まで冷却させ、そして10単位の3’〜5’エキソヌクレア ーゼ不含クレノウDNAポリメラーゼを加え、必要に応じて20μMヌクレオチ ドを加えた。反応を37℃で30分間インキュベートした後、ホルムアミド含有 停止液、EDTAおよび色素を加えた。試料を0.4mmの18%ポリアクリル アミド変性(7M尿素)ゲル上に載せ、そして約2kVで約4時間流した。ゲル を10%メタノール/10%酢酸中で30分間固定し、そして濾紙上で乾燥させ た。次に、それらをオートラジオグラフィーフィルムに暴露させた。 3’〜5’エキソヌクレアーゼ不含クレノウ、シークエナーゼ(Sequenase)T M およびサーモシークエナーゼ(ThermoSequenase)TMDNAポリメラーゼを用い た結果は、1個のdNITP残基が成長鎖中に包含されたことを示した。これは 、追加伸長のための末端塩基の水素結合の重要性を示すと考えられ、そして天然 塩基を用いたとしても、プライマーの3’末端の間違った塩基が、更にDNAポ リメラーゼで媒介される追加を妨げることを示す他の知見と一致する。AMV逆 転写酵素での結果は、追加の伸長が妨げられる前に、2個のdNITP残基が成 長 鎖中に包含されたことを示した。 エキソヌクレアーゼ不含クレノウポリメラーゼを用いるdNPTPでの結果は 、dNITPでの結果と同様であったが、プライマーにつき2個のdNPTP単 位の付加の形跡により、dNPTPはdNITPより有効な基質であると考えら れた。しかしながら、dNPTPは、AMV逆転写酵素の基質であるとは考えら れなかった。 実施例10 エキソマイナスクレノウポリメラーゼを用いるDNA中への類似体ヌクレオシド 三リン酸包含の鋳型依存性 それぞれの類似体三リン酸がどんな塩基として包含されているかを確認するた めに、次の4種類の鋳型を用いてプライマー伸長反応を行った。 下線を施された配列に対して相補的なプライマーを、[γ33P]ATPおよびT 4ポリヌクレオチドキナーゼで5’末端に標識した。標識した後、反応を5分間 沸騰させて、PNK活性を全て除去した。 それぞれの伸長反応について、1ピコモルの33P5’末端標識プライマーを、 10μlx2クレノウ緩衝液中で2ピコモルの鋳型とハイブリッド形成させたが 、そのハイブリダイゼーションは、通常、滴定誤差を減少させるために大量で( 例えば、26種類の反応に充分に)行われた。プライマーおよび鋳型溶液を75 ℃で3分間加熱した後、30℃まで少なくとも30分間にわたって徐々に冷却さ せた。その溶液は、5Uエキソヌクレアーゼマイナスクレノウ酵素(Amersham) 、2mU無機ピロホスファターゼ(Amersham)と、40μM類似体ヌクレオシド 三リ ン酸および/または4μM dNTPαSの添加によって2倍に希釈された。d NTPαSの選択は、鋳型配列に依った。反応を37℃で30分間インキュベー トした後、ホルムアミド停止液の添加によって停止させた。反応生成物は、19 %ポリアクリルアミド7M尿素ゲル上で分離され、そしてバイオマクス(Biomax )オートラジオグラフィーフィルムまたはリン光スクリーン(Storm リン光映像 装置,Molecular Dynamics)への暴露後に、33Pで標識された8〜32塩基オリ ゴヌクレオチドラダーとの比較によって寸法分けされた。 単一塩基伸長は、鋳型配列および塩基の同一性によって、天然塩基の三リン酸 で予想された通りに見られた。2種類の異なった天然塩基の三リン酸の付加は、 生成物寸法の予想された増加を生じ、そして完全伸長は、4種類全部の塩基の存 在下で得られた。同様に、鎖伸長は、類似体三リン酸全部で見られたが、いった ん包含されると、単独でも天然塩基の存在下でも、全てが追加伸長を支持できる わけではなかった。1回の付加後、5−ニトロインドールおよび3−ニトロピロ ールは、どの鋳型でも更に伸長することができなかったし、そしてホルムアミド インドールは、アデニンとして包含された場合にのみ極めて不十分に伸長した。 最も容易に包含された類似体は、ピロールモノカルボキサミドおよびピロールジ カルボキサミドであった。両方とも、付加後の追加伸長、AおよびTとして包含 後のモノカルボキサミド、AおよびCとして包含後のジカルボキサミドを可能に した。結果を下記の表で要約する。 塩基類似体 包含された場所 伸長する場合の包含場所 5−ニトロインドール A/C/G/T 「ターミネーター」 5−アミノインドール Y>G/C>A T/G/C** 5−ホルムアミドインドール A/C/G/T A* 3−ニトロピロール A/C/G/T 「ターミネーター」 ピロールモノカルボキサミド A/T/G/C A/T*** ピロールジカルボキサミド A>C/T/G A/C**** (*****極めて良好;*極めて不十分)DNA中へのピロールモノ−およびジカルボキサミドヌクレオシド三リン酸のT aqポリメラーゼ包含 Taqポリメラーゼがピロールモノカルボキサミド三リン酸(dMTP)およ びピロールジカルボキサミド三リン酸(dDTP)を包含しうるかどうかを確認 するために、プライマー伸長検定を行った。 プライマー(配列:5'ACA GGA AAC AGC TAT GAC CA 3')を、5’末端に33P で標識し、そして合成鋳型(5'CTA GTG GTC ATA GCT GTT TCC TGT 3')に対して アニーリングした。10xTaqポリメラーゼ緩衝液(500mM KCl,1 00mMトリス 室温でpH9,1%トリトン−X100,150mM MgC l2)10マイクロリットルを含有する18マイクロリットルの容量中において 、12ピコモルの標識プライマーを60ピコモルの鋳型に対して、96℃まで3 分間加熱した後、室温まで約20分間にわたって冷却することによってアニーリ ングした。2マイクロリットルのTaqポリメラーゼ(5単位/マイクロリット ル)を加え、そして一連の反応を、このプライマー/鋳型/酵素配合物2マイク ロリットルを含有して組み立て、dMTPまたはdDTPおよび0〜4種類の標 準dNTPの500pMまたは2mM原液1マイクロリットル(それぞれの最終 濃度:50μM)および水で最大10マイクロリットルまでにした。各10マイ クロリットル反応をパラフィン油で覆った後、72℃で1分間インキュベートし た。停止液(95%ホルムアミド,20mM EDTA,0.05%ブロモフエ ノールブルー,0.05%キシレンシアノールFF)6マイクロリットルを加え 、その反応を70℃まで10分間加熱した後、0.4mm厚さの12%ポリアク リルアミド/7M尿素ゲル上に載せ、そして35ワットで150分間流した。ゲ ルを10%メタノール/12%酢酸中で15分間固定した後、濾紙上で乾燥させ 、そしてオートラジオグラフィーフィルムに暴露させた。 結果を次の表で示す。 塩基類似体 包含された場所 伸長する場合の包含場所 ピロールジカルボキサミド AおよびC AおよびC ピロールモノカルボキサミド A、TおよびC AおよびT 実施例11 ターミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼを用いるオリゴヌクレオ チドテーリング ターミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼによって基質として許 容される類似体三リン酸の能力を調べるために、オリゴヌクレオチドテーリング (tailing)反応を行った。 15マープライマー(配列:5'TGC ATG TGC TGG AGA 3')および8〜32塩基 オリゴヌクレオチドマーカーを、[γ33P]ATPおよびT4ポリヌクレオチドキ ナーゼで5’末端に標識した。標識した後、反応を5分間沸騰させて、PNK活 性を全て除去した。4ピコモルの標識プライマー、25Uターミナルデオキシヌ クレオチジルトランスフェラーゼ(TdT)および32μM dNTPまたは類 似体三リン酸を、25μlの100mMカコジル酸緩衝液pH7.2、2mMC oCl2および0.2mM 2−メルカプトエタノール中において37℃で90 分間インキュベートした。その反応を、ホルムアミド停止液の添加によって停止 させ、そして反応生成物を、19%ポリアクリルアミド7M尿素ゲル上において 標識マーカーと一緒に流した。バイオマクスフィルムを用いるオートラジオグラ フィーを、乾燥ゲル上で行った。 結果は、ピロール−3,4−ジカルボキサミド三リン酸がTdTの優れた基質 であることを示し、テーリング生成物はdATP対照より高い分子量で流れた。 他の類似体三リン酸は、ピロール−3,4−ジカルボキサミド三リン酸またはd ATPのような長い反応生成物を生じなかったが、基質としても働き、生成物寸 法順序は、ピロール−3−モノカルボキサミド、3−ニトロピロール、5−アミ ノインドール、そして最後に5−ニトロインドールであった。ニトロインドール 生成物の大部分は、多くのニトロピロールの場合と同様に、試料中に残ったが、 これは、これらの場合に生じたテイルの凝集を引き起こす疎水性の性状によると 考えられる。 実施例12 ニトロインドールに対する抗体によるDNAの検出 ニトロインドールを含有するDNAが検出されるように、ニトロインドールに 対して抗体を生じさせた。ニトロインドールをタンパク質担体に対して結合する ために、リンカーおよび官能基を1位(ヌクレオシドの場合、通常は糖で占有さ れている)に加える必要があった。1−(4−カルボキシブチル)−5−ニトロインドールの合成 1−(4−メトキシカルボニルブチル)−5−ニトロインドール(1) 5−ニトロインドール(0.324g,2.0ミリモル)の無水アセトニトリ ル(10ml)中撹拌溶液に対して、水素化ナトリウム(0.057g,2.3 8ミリモル)を加えた。得られた赤褐色溶液を45分間撹拌した後、メチル−5 −ブロモバレレート(0.429g,2.2ミリモル)の無水アセトニトリル( 1ml)中溶液を加えた。その溶液を21時間撹拌し、その間に固体が沈澱した 。クロロホルム:エタノール(99:1)中の薄層クロマトグラフィーによる分 析は、2時間後に2種類の成分を示した(出発物質:Rf=0.5,1−(4− メトキシカルボニルブチル)5−ニトロインドール:Rf=0.8)。更に、2 1時間後の分析は、その反応がほとんど完了したことを示した。反応混合物を酢 酸エチル(20ml)およびモルHCl(20ml)中に注ぎ、そして相が分離 した。水性相を酢酸エチル(20ml)で抽出し、そして合わせた有機層をモル 重炭酸ナトリウム溶液で洗浄した。酢酸エチル溶液を無水硫酸ナトリウム上で乾 燥させ、濾過し、そしてロータリーエバポレーターで蒸発させて、黄色油状物( 0.5g,1.81ミリモル,91%)を与えた。1−(4−カルボキシブチル)−5−ニトロインドール(2) 1−(4−メトキシカルボニルブチル)5−ニトロインドール(0.5g)に 対して、モル水酸化ナトリウム(10ml)を加え、そしてその溶液を油浴中に おいて120℃で90分間撹拌した。次に、それを冷却し、水(10ml)を加 え、そしてその溶液を酢酸エチル(2x15ml)で抽出した。合わせた有機抽 出物を水(2x10ml)で洗浄し、そして合わせた水性抽出物をモルHClで 酸性にし、そして酢酸エチル(3x15ml)で抽出した。その有機抽出物を無 水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、そしてロータリーエバポレーターで蒸 発させて、黄色ガムを与えた。そのガムを熱クロロホルム中に溶解させた後、ヘ キサン(2ml)を加え、そしてその溶液を氷上で冷却し、この時に黄色結晶を 分離した。これらを濾去し、そしてクロロホルム:ヘキサン(50:50)で、 続いてヘキサンで洗浄した。その結晶を真空中で乾燥させた(0.423g,1 .61ミリモル,81%),MP141〜2℃。シリカ上においてトルエン:メ タノール:酢酸(90:16:8)中の薄層クロマトグラフィーは、紫外線下で 見た場合に1個の黄色スポットを与えた。質量スペクトルおよびNMR分析は予 想通りであった。1−(4−カルボキシブチル)5−ニトロインドールKLH結合体の製造 1−(4−カルボキシブチル)5−ニトロインドール(19.5mg,0.0 75ミリモル)に対して、無水ジメチルホルムアミド(0.5ml)に続いてN −ヒドロキシスクシンイミド(11.5mg,0.1ミリモル)および1−エチ ル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(29mg,0.15 ミリモル)を加えた。これを、窒素下において室温で90分間撹拌した。出発物 質に対するシリカ上においてトルエン:メタノール:酢酸(90:16:8)お よびクロロホルム:メタノール(98:2)中の薄層クロマトグラフィーによる 分析は、紫外線下で見た場合に「活性エステル」の生成を確証した。 スカシガイのヘモシアニン(KLH)(45mg,0.61ml)を、水(2 . 25ml)およびピリジン(0.25ml)が入っているフラスコに加えた。「 活性エステル」を上の溶液に対して5分間にわたって撹拌しながら滴加した後、 その溶液を窒素下において室温で4時間撹拌し、その間に若干の綿毛状黄色固体 が分離した。その混合物を透析袋に移し、そして水に対して2晩の間透析した。 若干の淡黄色固体を含有する得られた混合物をフラスコに移し、そして一晩中凍 結乾燥させて、60mgの最終生成物を与えた。この材料を、抗血清生産のため にPolyclonal Antibodies Ltd に委ねた。抗血清生産 3頭のヒツジをKLH結合体で免疫感作した。一次免疫感作は、フロイント完 全アジュバント中で配合された結合体を用いて行われた。引続きの再免疫感作は 、フロイント不完全アジュバント中で配合された結合体を用いて4週間間隔で行 われた。それぞれの再免疫感作から2週間後に血液試料を採取し、そして血清を 調製した。抗血清試験 抗血清は、西洋ワサビペルオキシダーゼに対して結合した二次抗体を検出用の ECL基質と一緒に用いて、ナイロン膜上のニトロインドール標識オリゴヌクレ オチドのドットブロットに対して調べられた。それぞれの被験動物から得られた プレ免疫血清の反応を、1回目および2回目の採血から得られた血清と比較した 。 水で希釈された10、5、1、0.5、0.1、0.05および0.01ピコモ ルのニトロインドール標識オリゴヌクレオチド(配列:5'NNN TTC AGC GG 3', 但し、N=5−ニトロインドール)を含有する1マイクロリットルアリコートを 、ハイボンド(Hybond)N+膜上に点在させた。水で希釈された対照オリゴヌク レオチド(配列:5'TGC TGG AGA 3')の1マイクロリットルアリコートも適用し た。この方法で製造されたブロットを80℃で90分間焼いてDNAを固定した 。焼付けした後、プレ免疫血清の1:1000希釈の1マイクロリットルアリコ ートをそれぞれのブロット上に点在させて、正対照を与えた。 ブロットを、10mMリン酸緩衝液(PBS)で1:10に希釈されたリキッ ド・ブロック(Liquid Block)(Amersham)中で振とうしながら室温で60分間 イ ンキュベートした。次に、個々のブロットを、PBS中0.5%ウシ血清アルブ ミン(BSA)溶液中の各血清試料の1:1000、1:10000または1: 50000希釈中において振とうしながら60分間インキュベートした。次に、 それらを、0.3%トゥイーン20含有PBS中で振とうしながら各10分間の 洗浄で3回洗浄した。次に、ブロットを、PBS中0.5%BSA中で1:25 000に希釈された、西洋ワサビペルオキシダーゼに結合したアフィニティー精 製されたロハバ抗ヒツジIgG,H+L(Jackson Immuno Research Labs Inc) 中において振とうしながら60分間インキュベートした後、0.3%トゥイーン 20含有PBS中で振とうしながら各10分間の洗浄で3回洗浄した。次に、そ れらをECL検出試薬(Amersham)中で1〜2分間インキュベートした後、バイ オマクスフィルム(Amersham)に対して2分間および5分間暴露した。 正シグナルは、3頭全部のヒツジの免疫感作後に得られた抗血清から全部の希 釈で見られたが、プレ免疫血清は負の反応を与えた。0.1ピコモルのニトロイ ンドール標識オリゴヌクレオチドの最大感受性は、1:1000抗血清希釈で得 られた。未標識オリゴヌクレオチドからのシグナルはなかったが、正対照から強 いシグナルが得られた。 この実験は、ヌクレオチド類似体でテーリングされたまたは他の方法で標識さ れたオリゴヌクレオチドプローブまたは他のプローブを検出するまたは捕捉する 可能性を示した。 実施例13 ピロール類似体 ピロール−2,3−ジカルボキサミドのデオキシリボシドは、既知の化合物で ある。その塩基は、フマル酸ジメチルから出発する種々の経路によって製造され てきた。トシルメチルイソシアネート(Tosmic)との反応は、ピロールジメチル エステルを与える。エステル基1個の還元は、シグナル基の結合のリンカーとし て作用しうるアルコール機能を与える。ヌクレオシドは標準法によって製造され 、そして濃アンモニア水での処理によってエステルがアミドに変換される。所望 の遊離ヌクレオシドが製造されたら、ホスホルアミダイト、H−ホスホン酸およ び 三リン酸誘導体は、標準法によって合成することができる。 実施例14 インドール/インダゾール誘導体I インドール/インダゾール塩基類似体から出発すると、所望のヒドロキシメチ ル基をマンニッヒ型反応によってC−3上に導入できる。次に、この塩基は、確 立された手順を用いてヌクレオシド/ヌクレオチド誘導体に変換できる。或いは 、同じ種類の一般的な反応により、ジメチルアミノメチル基をC−3上に導入で きる。これは、第四アンモニウム塩を与えるヨウ化メチルとの反応後に、トリメ チルアミンを炭素または窒素または酸素求核基で置き換えて、リポーター基を結 合しうるC−3位により長い鎖を導入することができるという利点を有する。 実施例15 インドール/インダゾール誘導体II Rが水素である必要がありうるが、適当に保護されたデオキシリボースモエテ ィでありうるインドール/インダゾールから出発すると、ラジカル臭素化は、N −ブロモスクシンイミドを用いてC−3位で起こりうる。次に、これをヘック( Heck)または関連反応で用いて、リポーター基を結合しうる示されたアリルアル コール誘導体などの種々のリンカー基をC−3に対して導入することができる。 オレフィン結合は、還元される必要がありうる。しかなしがら、R5がニトロ基 である場合、これも還元されるであろう。ニトロ基は、必要ならば、還元後に導 入されうる。所望の遊離ヌクレオシドが製造されたら、ホスホルアミダイト、H −ホスホン酸および三リン酸誘導体は、標準法によって合成することができる。 (a)パラホルムアルデヒド/KOH。(b)HCHO/HNMe2。 (c)MeI。(d)NaOH。(a)N−ブロモスクシンイミド。(b)Pd0,CH2=CHCH2OR。 (c)[H]。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD ,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN, CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,G E,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR ,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV, MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,P L,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK ,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ, VN (72)発明者 ハミルトン,アラン イギリス国エイチピー6・6エスエイチ, バッキンガムシャー,アマーシャム,リト ル・チャルフォント,チャーチ・グローブ 15,アシュダウン (72)発明者 ロークス,デービッド イギリス国エスジー6・3エイチエス,ハ ートフォードシャー,レッチワース,ガー ノン・ロード 51 (72)発明者 シモンズ,エイドリアン イギリス国エイチピー6・5エルイー,バ ッキンガムシャー,アマーシャム,ザ・フ ェニングス 12 (72)発明者 スミス,クリフォード イギリス国エイチピー23・5ピージー,ハ ートフォードシャー,トリング,ハンター ズ・クローズ 27

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 式 (式中、Zは、O、S、Se、SO、NR9またはCH2であり、 R1、R2、R3およびR4は、同じであるかまたは異なり、そしてそれぞれ、H 、OH、F、NH2、N3、O−ヒドロカルビルまたはリポーターモエティであり 、 R5は、OHまたは一、二若しくは三リン酸若しくは−チオリン酸、または対 応するボラノリン酸であり、或いは、 R2およびR5の一方は、ホスホルアミダイト、またはポリヌクレオチド鎖中に 包含するための他の基であり、そして Mは、 であり、ここにおいて、 X1、X2およびX3は、同じであるかまたは異なり、そしてそれぞれ、Cまた はNであり、X3がNである場合、基R7は存在せず、 R6およびR7は、同じであるかまたは異なり、そしてそれぞれ、H、NO2、 CO、COR8、OR8、CN、O、CON(R82、COOR8、SO28、S O38、SR8、NHCHO、(CH2nN(R82、ハロゲンまたはリポータ ーモエティであり、 R8およびR9はそれぞれ、Hまたはヒドロカルビルまたはリポーターモエティ であり、そして nは、0、1、2、3または4である) を有するヌクレオシド類似体であって、 但し、R5が三リン酸でない場合、そのヌクレオシド類似体はリポーターモエ ティを含むことを条件とする上記ヌクレオシド類似体。 2. Mがリポーターモエティを含有する請求項1に記載のヌクレオシド類似 体。 3. R5が三リン酸である請求項1または請求項2に記載のヌクレオシド類 似体。 4. R2およびR5の一方が、ホスホルアミダイトまたはH−ホスホン酸であ る請求項1または請求項2に記載のヌクレオシド類似体。 5. X1およびX3がCであり、X2がNであり、そしてZが0である請求項 1〜4のいずれか1項に記載のヌクレオシド類似体。 6. リポーターモエティが、シグナルモエティおよびリンカー基を含む請求 項1〜5のいずれか1項に記載のヌクレオシド類似体。 7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のヌクレオシド類似体の少なくとも 1個の残基を含有するポリヌクレオチド鎖。 8. シグナルモエティが、包含されたヌクレオシド類似体残基中に導入され た請求項7に記載のポリヌクレオチド鎖。 9. ポリヌクレオチド鎖と、請求項1〜6のいずれか1項に記載のヌクレオ シド三リン酸類似体とを、ポリメラーゼの存在下で反応させることを含む鎖伸長 法。 10.ポリヌクレオチド鎖と、請求項1〜6のいずれか1項に記載のヌクレオ シド三リン酸類似体とを、ターミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラー ゼの存在下で反応させることを含む鎖伸長法。 11.式(式中、Zは、O、S、Se、SO、NR9またはCH2であり、 R1、R2、R3およびR4は、同じであるかまたは異なり、そしてそれぞれ、H 、OH、F、NH2、N3、O−ヒドロカルビルまたはリポーターモエティであり 、 R5は、OHまたは一、二若しくは三リン酸若しくは−チオリン酸、または対 応するボラノリン酸であり、或いは、 R2およびR5の一方は、ホスホルアミダイト、またはポリヌクレオチド鎖中に 包含するための他の基であり、そして Mは、 であり、ここにおいて、 X1、X2およびX3は、同じであるかまたは異なり、そしてそれぞれ、Cまた はNであり、X3がNである場合、基R7は存在せず、 R6およびR7は、同じであるかまたは異なり、そしてそれぞれ、H、NO2、 CO、COR8、OR8、CN、O、CON(R82、COOR8、SO28、S O38、SR8、NHCHO、(CH2nN(R82、ハロゲンまたはリポータ ーモエティであり、 R8およびR9はそれぞれ、Hまたはヒドロカルビルまたはリポーターモエティ であり、そして nは、0、1、2、3または4である) を有するヌクレオシド類似体の残基を含有する核酸を検出する方法であって、 Mに対して結合する抗体の検出に用いることを含む上記方法。 12.1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−ピロール−3−カ ルボキサミド。 13.1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−ピロール−3,4 −ジカルボキサミド。 14.[1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−ピロール−3− カルボキサミド]5’−三リン酸。 13.[1−(2’−デオキシ−β−D−リボフラノシル)−ピロール−3, 4−ジカルボキサミド]5’−三リン酸。
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