Modification of nucleic acids by reactive groups for bioconjugations and cross-linking with lysine-containing peptides and proteins

Abstract

V první části dizertační práce jsem vyvinula reaktivní DNA sondu pro selektivní cross- linkování s lysinovými zbytky DNA vazebních proteinů. Připravila jsem 2'-deoxycytidin 5'-O- monofosfát a trifosfát nesoucí v poloze 5 squramátovou skupinu navázanou přes propargylaminovou spojku. Monofosfát byl použit jako modelová sloučenina na testování reaktivity tohoto smíšeného squaramátu v cross-linkových reakcích s lysinem a krátkými peptidy obsahujícími lysin. Squaramátem modifikovaný 2'-deoxycytidin 5'-O-trifosfát byl dobrým substrátem pro KOD XL polymerázu pro enzymovou syntézu DNA metodou extenze primeru (PEX) a taky metodou polymerázové řetězové reakce (PCR). Squaramátem modifikovaná DNA tvoří stabilní diamidové vazby s primárními aminy. Reaktivitu modifikované DNA jsem testovala v biokonjugačních reakcích se sulfo-Cy5- aminem a s peptidy obsahujícími lysin. Poté byla squaramátem modifikovaná DNA úspěšně kovalentně připojena k histonovým proteinům bohatým na lysin. Reaktivní, squaramátem modifikovaný nukleotid vykazoval potenciál pro další biokonjugační reakce nukleových kyselin s aminy nebo lysin obsahujícími peptidy a proteiny bez potřeby externího činidla. Na základě pozitivních výsledků experimentů se squaramátem modifikovanou DNA, jsem v druhé části práce vyvinula a připravila squaramátem...

In the first part of this thesis, I developed reactive DNA probe for selective cross-linking with lysine residues of DNA-binding proteins. I synthesized 2'-deoxycytidine 5'-O-mono- and triphosphate bearing squaramate moiety tethered to the position 5 via propargylamine linker. The monophosphate was used as a model compound to test the reactivity of this mixed squaramate in cross-linking reactions with lysine and short lysine containing peptides. Squaramate modified 2'-deoxycytidine 5'-O-triphosphate was found to be suitable substrate for KOD XL polymerase in both PEX and PCR synthesis of modified DNA. Squaramate modified DNA forms stable diamide linkage with primary amines. I tested the reactivity of this DNA probe in bioconjugation reactions with sulfo-Cy5-amine and lysine containing peptides. Afterwards, squaramate-linked DNA was successfully cross-linked with lysine rich histone proteins. This reactive squaramate modified nucleotide showed potential for following bioconjugation reactions of nucleic acids with amines or lysine containing peptides and proteins without the need of external reagent. Based on positive results of experiments with squaramate modified DNA, in the second part of the thesis I developed and synthesized squaramate modified ribonucleotide to study cross- linking with RNA...