Hydrophobic alkyl-linked base-modified pyrimidine and 7-deazapurine 2'-deoxyribonucleoside phosphoramidites: synthesis and application in solid-phase synthesis of modified and hypermodified oligonucleotides

. 2025 Dec 03 ; 15 (56) : 48556-48565. [epub] 20251208

Status PubMed-not-MEDLINE Jazyk angličtina Země Velká Británie, Anglie Médium electronic-ecollection

Typ dokumentu časopisecké články

Perzistentní odkaz   https://www.medvik.cz/link/pmid41367679

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

Najít záznam

Citační ukazatele

Pouze přihlášení uživatelé

Možnosti archivace

Nahrávání dat ...