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JPH1180185A - オリゴヌクレオチドの化学合成法 - Google Patents

オリゴヌクレオチドの化学合成法

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Publication number
JPH1180185A
JPH1180185A JP9241292A JP24129297A JPH1180185A JP H1180185 A JPH1180185 A JP H1180185A JP 9241292 A JP9241292 A JP 9241292A JP 24129297 A JP24129297 A JP 24129297A JP H1180185 A JPH1180185 A JP H1180185A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base
phosphoramidite
unprotected
oligonucleotide
nucleoside
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP9241292A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Hayakawa
芳宏 早川
Masanori Kataoka
正典 片岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Research Development Corp of Japan
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Filing date
Publication date
Application filed by Research Development Corp of Japan filed Critical Research Development Corp of Japan
Priority to JP9241292A priority Critical patent/JPH1180185A/ja
Priority to US09/145,973 priority patent/US6040439A/en
Priority to DE69819998T priority patent/DE69819998T2/de
Priority to CA002246909A priority patent/CA2246909C/en
Priority to EP98307128A priority patent/EP0906917B1/en
Publication of JPH1180185A publication Critical patent/JPH1180185A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H21/00Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H19/00Compounds containing a hetero ring sharing one ring hetero atom with a saccharide radical; Nucleosides; Mononucleotides; Anhydro-derivatives thereof
    • C07H19/02Compounds containing a hetero ring sharing one ring hetero atom with a saccharide radical; Nucleosides; Mononucleotides; Anhydro-derivatives thereof sharing nitrogen
    • C07H19/04Heterocyclic radicals containing only nitrogen atoms as ring hetero atom

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 100量体以上の長鎖オリゴヌクレオチドを
簡便かつ確実に化学合成することのできる実用的な方法
と、この方法に用いる新規化合物を提供する。 【解決手段】 ホスホロアミダイト法によるオリゴヌク
レオチドの化学合成において、下記の化学式で表される
イミダゾールのトリフルオロメタンスルホン酸塩を用い
て塩基部無保護ヌクレオシドから塩基部無保護ヌクレオ
シドホスホロアミダイトを調製し、この塩基部無保護ヌ
クレオシドホスホロアミダイトを所定の順番でカップリ
ングすることにより、所定の塩基配列からなるオリゴヌ
クレオチドを化学合成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、オリゴヌ
クレオチドの化学合成法に関するものである。さらに詳
しくは、この出願の発明は、塩基部無保護ヌクレオシド
ホスホロアミダイトを構成単位として、長鎖のDNA断
片またはRNA断片を簡便かつ確実に化学合成すること
のできる新規な方法と、この方法に用いる新規化合物に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】DNA断片やRNA断片糖のオリゴヌク
レオチドを化学的に合成する方法としては、ホスホロア
ミダイト法(Nucleic Acids Research, 17, 7059-7071,
1989)が現在もっとも汎用されている。このホスホロア
ミダイト法は、一般的には、テトラゾールを促進剤とし
たヌクレオシドホスホロアミダイトとヌクレオシドの縮
合反応を鍵反応として用いている。この反応は、通常、
糖部分の水酸基とヌクレオシド塩基部のアミノ基の両方
に競合的に起こるが、所望のヌクレオチド合成のために
は糖部分の水酸基にのみ選択的に反応を起こさせる必要
がある。従って、従来は、以下に反応式を例示したよう
に、アミノ基を保護することでアミノ基への副反応を防
止するようにしていた。
【0003】
【化3】
【0004】しかしながら、保護基は合成終了時には除
去しなければならないが、この保護基の導入および除去
は、操作的に煩雑な有機反応や高価で有害な試薬を大量
に必要とするため、実用性、経済性、環境保全等の点で
この方法を実施する際の大きな問題点となっていた。こ
のため、アミノ基を保護しないヌクレオシドホスホロア
ミダイトを構成単位とするオリゴヌクレオチドの化学合
成方法が望まれており、その先駆的なものとしては、以
下に反応式を示したようなLetsinger 等の方法(Nucleic
Acids Research, 20, 1879-1882, 1992) が知られてい
る。
【0005】
【化4】
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このLe
tsinger 等の方法の場合には、(1) 各ステップの縮合収
率が低く(97%程度:50量体以上の長鎖オリゴヌク
レオチドの合成には最低でも99%以上の収率が要求さ
れる)、また市販の自動DNA合成装置には適用できな
いため、DNA等の化学合成で一般に要求される50〜
100量体といった長鎖オリゴヌクレオチドの合成が不
可能である、(2) 反応性の高い特定のヌクレオシドホス
ホロアミダイトしか使用できないため、適用範囲が狭
く、実用性に欠ける、(3) 促進剤として使用するピリジ
ン塩酸塩は極めて保湿性が高く、不安定な化合物である
ため、取り扱いが困難である等の欠点があり、実用性、
一般性に欠け、実際には使用されていないのが実状であ
る。
【0007】この出願の発明は、以上のとおりの従来技
術の事情に鑑みてなされたものであり、100量体以上
の長鎖オリゴヌクレオチドを簡便かつ確実に化学合成す
ることのできる実用的な方法と、この方法に用いる新規
化合物を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、ホスホロアミダイト法によるオ
リゴヌクレオチドの化学合成において、以下の化学式で
表されるイミダゾールのトリフルオロメタンスルホン酸
塩を用いて塩基部無保護ヌクレオシドから塩基部無保護
ヌクレオシドホスホロアミダイトを調製し、この塩基部
無保護ヌクレオシドホスホロアミダイトを所定の順番で
カップリングすることにより、所定の塩基配列からなる
オリゴヌクレオチドを化学合成する方法を提供する。
【0009】
【化5】
【0010】また、この発明の上記方法では、カップリ
ングされた塩基部無保護ヌクレオシドホスホロアミダイ
トを、ベンズイミダゾールのトリフルオロメタンスルホ
ン酸塩溶液で処理することを好ましい態様としてもい
る。さらにこの発明は、次の化学式
【0011】
【化6】
【0012】で表されるイミダゾールのトリフルオロメ
タンスルホン酸塩をも提供する。すなわち、この出願の
発明者等は、ヌクレオシドホスホロアミダイトとヌクレ
オチドとの縮合反応促進剤として、従来用いられていた
テトラゾールの代わりに新規化合物であるイミダゾール
のトリフルオロメタンスルホン酸塩(以下、イミダゾリ
ウムトリフラートと記載する)を用いて調製した塩基部
無保護ヌクレオシドホスホロアミダイトは、ヌクレオシ
ド塩基部アミノ基への副反応が起こらず、その結果、保
護基の導入、除去等の煩雑な操作を必要とせず、しかも
その合成が市販のDNA合成機で実施可能であることを
見出してこの発明を完成させた。さらにこの出願の発明
者等は、上記の塩基部無保護ヌクレオシドホスホロアミ
ダイトをカップリングした際に、ベンスイミダゾールの
トリフルオロメタンスルホン酸塩(以下、ベンスイミダ
ゾリウムトリフラートと記載する)のメタノール溶液で
処理すると、塩基部アミノ基への副反応が完全に抑えら
れ、より完全なオリゴヌクレオチドが合成されることを
見出して、この発明を完成させた。
【0013】以下、この発明の実施の形態について詳し
く説明する。
【0014】
【発明の実施の形態】この発明のイミダゾリウムトリフ
ラートは、例えば後述の実施例1にその調製例を示した
ように、イミダゾールとトリフルオロメタンスルホン酸
をジクロロメタン中、1:1当量に混合することによっ
て調製することができる。このようにして得られたイミ
ダゾリウムトリフラートは、実施例1にも示したよう
に、吸湿性もなく、通常の使用環境状態で極めて安定で
あり、容易に取り扱うことができる。
【0015】この発明の化学合成方法においては、上記
のとおりのイミダゾリウムトリフラートを用いて塩基部
無保護ヌクレオシドから塩基部無保護ヌクレオシドホス
ホロアミダイトを調製し、この塩基部無保護ヌクレオシ
ドホスホロアミダイトを構築単位をして、各々を所定の
順番でカップリングすることによって、所定の塩基配列
からなるオリゴヌクレオチドを化学合成する。
【0016】塩基部無保護ヌクレオシドホスホロアミダ
イトは、例えば、後述の実施例2に例示したように、イ
ミダゾリウムトリフラートを触媒に用いて塩基部無保護
ヌクレオシドをシアノエチルビスアミダイトと反応させ
ることによって調製することができる。この場合、反応
はヌクレオシドの糖部水酸基に選択的に起こるため、D
NA合成に使用する4種類のN−無保護ヌクレオシドホ
スホロアミダイト、すなわち、デオキシアデノシン、デ
オキシチミジン、デオキシグアノシンおよびチミジンホ
スホロアミダイトを定量的に得ることができる。
【0017】以上のとおりに得られた4種類のN−無保
護ヌクレオシドホスホロアミダイトを構成単位として、
公知の固相合成法等により、所望の塩基配列からなるオ
リゴヌクレオチドを合成することができる。また、この
合成反応は、市販のDNA合成機を用い、そのプロトコ
ールに従って行うこともできる。さらに、この発明の方
法では、カップリングした各N−無保護ヌクレオシドホ
スホロアミダイトを、その都度に、ベンズイミダゾリウ
ムトリフラートの溶液(例えば、エタノール溶液)で処
理するのが好ましい。この処理によって、塩基部アミノ
基への副反応は完全に抑えられ、より完成度の高いオリ
ゴヌクレオチドが合成される。
【0018】なお、ベンズイミダゾリウムトリフラート
は、以下の反応式によって合成することができる。
【0019】
【化7】
【0020】以下、実施例を示してこの出願の発明につ
いてさらに詳細かつ具体的に説明するが、この発明は以
下の例によって限定されるものではない。
【0021】
【実施例】
実施例1:イミダゾリウムトリフラートの調製 以下にその反応式を示したように、イミダゾールとトリ
フルオロメタンスルホン酸をジクロロメタン中、1:1
当量に混合し、25℃で10分間反応させることによっ
て、この発明のイミダゾリウムトリフラートを調製し
た。
【0022】
【化8】
【0023】得られたイミダゾリウムトリフラートは、
公知の方法による分析の結果、表1に示したとおりの特
性を有していた。
【0024】
【表1】
【0025】実施例2:塩基部無保護ヌクレオシドホス
ホロアミダイトの調製 以下にその反応式を示したように、実施例1で得たイミ
ダゾリウムトリフラートを触媒に用いて塩基部無保護ヌ
クレオシドをシアノエチルビスアミダイトと反応させ
た。
【0026】
【化9】
【0027】この反応によって、表2に示した4種類の
N−無保護ヌクレオシドホスホロアミダイト、すなわ
ち、デオキシアデノシン、デオキシチミジン、デオキシ
グアノシンおよびチミジンホスホロアミダイトを各々調
製した。表2にも示したように、各ヌクレオシドホスホ
ロアミダイトはほぼ定量的に得られた。
【0028】
【表2】
【0029】実施例3:DNA断片の合成 実施例3で得た4種類のN−無保護ヌクレオシドホスホ
ロアミダイトを構成単位として、市販のDNA合成機を
用いた固相合成法により、配列番号1に塩基配列を示し
た60量体のDNA断片を合成した。なお、反応サイク
ルは表3のとおりとした。
【0030】
【表3】
【0031】この合成反応において、図1に示したよう
な鎖長伸長における各ステップ(縮合反応)はほぼ10
0%で進行し、リン酸部保護60量体が通常収率100
%で得られた。この収率は、現在一般的に行われている
従来法における60量体の合成収率が20〜40%程度
であることを考慮すると、極めて高効率であった。さら
に、図2に示したように、アンモニア溶液処理(25
℃、60分間)によって脱保護および脱離反応を行うこ
とによって、無保護DNA60量体が定量的収率で得ら
れた。
【0032】また、得られた無保護DNA60量体の粗
抽出物を表4に示した条件からなるで高速液体クロマト
グラフィーによって分析したところ、図3に示したよう
に、その純度は95%以上であった。
【0033】
【表4】
【0034】
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この発明の
新規化合物であるイミダゾリウムトリフラートと、この
イミダゾリウムトリフラートを用いることを特徴とする
オリゴヌクレオチド合成法は、以下のとおりの利点を有
している。 (1) 各ステップの縮合収率が100%と高く、また合成
プログラムおよび使用する試薬の変更のみで市販の自動
DNA合成装置にも適用可能であるため、DNA等の化
学合成で一般に要求される50〜100量体といった長
鎖オリゴヌクレオチドの合成が従来方法の10分の1以
下のコストで可能である。 (2) 不特定のヌクレオシドホスホロアミダイトを使用で
きるため、適用範囲が広く、実用的である。 (3) 促進剤として使用するこの発明のイミダゾリウムト
リフラートは吸湿性もなく、安定な化合物であるため、
通常使用状態での取り扱いが極めて容易である。
【0035】
【配列表】
配列番号:1 配列の長さ:60 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列 TATGGGCCTT TTGATAGGAT GCTCACCGAG CAAAACCAAG AACAACCAGG AGATTTTATT 60
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の方法おける各反応ステップの模式図
である。
【図2】この発明の方法におけるアンモニア処理に実施
した場合の各反応ステップの模式図である。
【図3】この発明の方法で合成されたDNA断片の液体
高速クロマトグラフィーの結果である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホスホロアミダイト法によるオリゴヌク
    レオチドの化学合成において、以下の化学式で表される
    イミダゾールのトリフルオロメタンスルホン酸塩を用い
    て塩基部無保護ヌクレオシドから塩基部無保護ヌクレオ
    シドホスホロアミダイトを調製し、この塩基部無保護ヌ
    クレオシドホスホロアミダイトを所定の順番でカップリ
    ングすることにより、所定の塩基配列からなるオリゴヌ
    クレオチドを化学合成する方法。 【化1】
  2. 【請求項2】 カップリングされた塩基部無保護ヌクレ
    オシドホスホロアミダイトを、ベンズイミダゾールのト
    リフルオロメタンスルホン酸塩溶液で処理する請求項1
    の方法。
  3. 【請求項3】 次の化学式 【化2】 で表されるイミダゾールのトリフルオロメタンスルホン
    酸塩。
JP9241292A 1997-09-05 1997-09-05 オリゴヌクレオチドの化学合成法 Pending JPH1180185A (ja)

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