Hydrophobic alkyl-linked base-modified pyrimidine and 7-deazapurine 2'-deoxyribonucleoside phosphoramidites: synthesis and application in solid-phase synthesis of modified and hypermodified oligonucleotides
Status PubMed-not-MEDLINE Jazyk angličtina Země Velká Británie, Anglie Médium electronic-ecollection
Typ dokumentu časopisecké články
PubMed
41367679
PubMed Central
PMC12683653
DOI
10.1039/d5ra06147d
PII: d5ra06147d
Knihovny.cz E-zdroje
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
A series of 2'-deoxyribonucleoside 3'-phosphoramidites bearing hydrophobic alkyl-linked modifications at nucleobases was synthesized, namely 5-phenylethyluracil, 5-pentylcytosine, 7-(indol-3-yl)ethyl-7-deazaadenine, and 7-isopentyl-7-deazaguanine derivatives. These nucleoside phosphoramidites were used for solid-phase synthesis of modified and hypermodified oligonucleotides containing up to fifteen modified nucleotides in a row. Their hybridization with complementary non-modified or modified oligonucleotides and thermal stability of the resulting DNA duplexes was studied using UV-vis denaturing experiments and CD spectroscopy. The results indicate that the partially modified hydrophobic DNA can still retain B-conformation, although with lower thermal stability. On the other hand, the hypermodified ONs containing all four modified nucleotides did not hybridize to duplexes likely due to formation of aggregates as indicated by dynamic light scattering measurement. This work expands the toolkit of chemically modified nucleotides for applications in functional nucleic acids or nucleic acid therapeutics, but also shows the scope and limitations of the use of hydrophobic nucleotides in hypermodified oligonucleotides and DNA.
Zobrazit více v PubMed
McKenzie L. K. El-Khoury R. Thorpe J. D. Damha M. J. Hollenstein M. Chem. Soc. Rev. 2021;50:5126–5164. PubMed
Röthlisberger P. Hollenstein M. Adv. Drug Delivery Rev. 2018;134:3–21. PubMed
Vaught J. D. Bock C. Carter J. Fitzwater T. Otis M. Schneider D. Rolando J. Waugh S. Wilcox S. K. Eaton B. E. J. Am. Chem. Soc. 2010;132:4141–4151. PubMed
Rohloff J. C. Gelinas A. D. Jarvis T. C. Ochsner U. A. Schneider D. J. Gold L. Mol. Ther. Nucleic Acids. 2014;3:e201. PubMed PMC
Cheung Y.-W. Röthlisberger P. Mechaly A. E. Weber P. Levi-Acobas F. Lo Y. Wong A. W. C. Kinghorn A. B. Haouz A. Savage G. P. Hollenstein M. Tanner J. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2020;117:16790–16798. PubMed PMC
Mulholland C. Jestrábová I. Sett A. Ondruš M. Sýkorová V. Manzanares C. L. Šimončík O. Muller P. Hocek M. Commun. Chem. 2023;6:65. PubMed PMC
Gold L. Ayers D. Bertino J. Bock C. Bock A. Brody E. N. Carter J. Dalby A. B. Eaton B. E. Fitzwater T. Flather D. Forbes A. Foreman T. Fowler C. Gawande B. Goss M. Gunn M. Gupta S. Halladay D. Heil J. Heilig J. Hicke B. Husar G. Janjic J. Jarvis T. Jennings S. Katilius E. Keeney T. R. Kim N. Koch T. H. Kraemer S. Kroiss L. Le N. Levine D. Lindsey W. Lollo B. Mayfield W. Mehan M. Mehler R. Nelson S. K. Nelson M. Nieuwlandt D. Nikrad M. Ochsner U. Ostroff R. M. Otis M. Parker T. Pietrasiewicz S. Resnicow D. I. Rohloff J. Sanders G. Sattin S. Schneider D. Singer B. Stanton M. Sterkel A. Stewart A. Stratford S. Vaught J. D. Vrkljan M. Walker J. J. Watrobka M. Waugh S. Weiss A. Wilcox S. K. Wolfson A. Wolk S. K. Zhang C. Zichi D. PLoS One. 2010;5:e15004. PubMed PMC
Davies D. R. Gelinas A. D. Zhang C. Rohloff J. C. Carter J. D. O'Connell D. Waugh S. M. Wolk S. K. Mayfield W. S. Burgin A. B. Edwards T. E. Stewart L. J. Gold L. Janjic N. Jarvis T. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012;109:19971–19976. PubMed PMC
Ondruš M. Franco-Urquijo P. A. Lerga T. M. Mužíková Cechová L. Bermudo Redondo M. C. O´Sullivan C. K. Hocek M. ChemBioChem. 2025;26:e202500534. PubMed PMC
Flamme M. Niogret G. McKenzie L. Akhtar U. Levi-Acobas F. Gandioso A. Clarke E. Bizat P. N. Connor M. Hamon M. A. Gasser G. Hollenstein M. J. Am. Chem. Soc. 2025;147:43612–43628. PubMed
Gawande B. N. Rohloff J. C. Carter J. D. von Carlowitz I. Zhang C. Schneider D. J. Janjic N. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2017;114:2898–2903. PubMed PMC
Liu K. Robinson N. Tekoglu E. Lozada J. Yu I. P. L. Tai R. A. Ozturan D. Dikbas U. M. Lack N. A. Cox M. E. Mannas M. P. Cohen P. Goldenberg S. L. Perrin D. M. J. Am. Chem. Soc. 2025;147:40879–40894. PubMed
Wagner R. W. Nature. 1994;372:333–335. PubMed
Wagner R. W. Matteucci M. D. Lewis J. G. Gutierrez A. J. Moulds C. Froehler B. C. Science. 1993;260:1510–1513. PubMed
Wagner R. W. Matteucci M. D. Grant D. Huang T. Froehler B. C. Nat. Biotechnol. 1996;14:840–844. PubMed
Barnes T. W. Turner D. H. J. Am. Chem. Soc. 2001;123:4107–4118. PubMed
Gyi J. I. Gao D. Conn G. L. Trent J. O. Brown T. Lane A. N. Nucleic Acids Res. 2003;31:2683–2693. PubMed PMC
Kottysch T. Ahlborn C. Brotzel F. Richert C. Chem. Eur J. 2004;10:4017–4028. PubMed
Buhr C. A. Wagner R. W. Grant D. Froehler B. C. Nucleic Acids Res. 1996;24:2974–2980. PubMed PMC
Seela F. Zulauf M. Chem. Eur J. 1998;4:1781–1790.
Seela F. Shaikh K. I. Tetrahedron. 2005;61:2675–2681.
Mikami A. Mori S. Osawa T. Obika S. Chem. Eur J. 2023;29:e202301928. PubMed
Yoshida T. Morihiro K. Naito Y. Mikami A. Kasahara Y. Inoue T. Obika S. Nucleic Acids Res. 2022;50:7224–7234. PubMed PMC
Renders M. Miller E. Lam C. H. Perrin D. M. Org. Biomol. Chem. 2017;15:1980–1989. PubMed
Vaníková Z. Janoušková M. Kambová M. Krásný L. Hocek M. Chem. Sci. 2019;10:3937–3942. PubMed PMC
Gracias F. Pohl R. Sýkorová V. Hocek M. Commun. Chem. 2024;7:256. PubMed PMC
Jäger S. Famulok M. Angew. Chem., Int. Ed. 2004;43:3337–3340. PubMed
Jäger S. Rasched G. Kornreich-Leshem H. Engeser M. Thum O. Famulok M. J. Am. Chem. Soc. 2005;127:15071–15082. PubMed
Ondruš M. Sýkorová V. Bednárová L. Pohl R. Hocek M. Nucleic Acids Res. 2020;48:11982–11993. PubMed PMC
Ondruš M. Sýkorová V. Hocek M. Chem. Commun. 2022;58:11248–11251. PubMed
Kuprikova N. Ondruš M. Bednárová L. Riopedre-Fernández M. Poštová Slavětínská L. Sýkorová V. Hocek M. Nucleic Acids Res. 2023;51:11428–11438. PubMed PMC
Kuprikova N. Ondruš M. Bednárová L. Hocek M. Nucleic Acids Res. 2025;53:gkaf155. PubMed PMC
Krömer M. Poštová Slavětínská L. Hocek M. Chem. Eur J. 2024;30:e202402318. PubMed
Kaiser L. Ondruš M. Poštová Slavětínská L. Raindlová V. Hocek M. Chem. Eur J. 2025;31:e202501034. PubMed PMC
Beaucage S. L. Caruthers M. H. Tetrahedron Lett. 1981;22:1859–1862.
Jestrábová I. Poštová Slavětínská L. Hocek M. ACS Omega. 2023;8:39447–39453. PubMed PMC
Chakrapani A. Vaňková Hausnerová V. Ruiz-Larrabeiti O. Pohl R. Krásný L. Hocek M. Org. Lett. 2020;22:9081–9085. PubMed
Seela F. Budow S. Shaikh K. I. Jawalekar A. M. Org. Biomol. Chem. 2005;3:4221–4226. PubMed
Sánchez-Cantalejo F. Priest J. D. Davies P. W. Chem. Eur J. 2018;24:17215–17219. PubMed PMC
Lingala S. Fisiuk A. Stephen M. Mohanrao R. Klingsberg J. Vecchioni S. Volvovitz E. S. Rozhkov S. Mallikaratchy P. ACS Omega. 2025;10:45113–45123. PubMed PMC
PubChem, NCBI, accessed [28/09/2025], https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/
Krishnan S. Ziegler D. Arnaut V. Martin T. G. Kapsner K. Henneberg K. Bausch A. R. Dietz H. Simmel F. C. Nat. Commun. 2016;7:12787. PubMed PMC
Johnson-Buck A. Jiang S. Yan H. Walter N. G. ACS Nano. 2014;8:5641–5649. PubMed
Kocabey S. Kempter S. List J. Xing Y. Bae W. Schiffels D. Shih W. M. Simmel F. C. Liedl T. ACS Nano. 2015;9:3530–3539. PubMed PMC
Gubu A. Zhang X. Lu A. Zhang B. Ma Y. Zhang G. Mol. Ther. Nucleic Acids. 2023;32:102–116. PubMed PMC
Anaya M. Kwak M. Musser A. J. Mühlen K. Herrmann A. Müllen K. Chem. 2010;16:12852. PubMed
Kishimura T. Tomori T. Masaki Y. Seio K. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2021;46:128132. PubMed