HUT66828A - Single-stranded circular oligonucleotides - Google Patents
Single-stranded circular oligonucleotides Download PDFInfo
- Publication number
- HUT66828A HUT66828A HU9302708A HU9302708A HUT66828A HU T66828 A HUT66828 A HU T66828A HU 9302708 A HU9302708 A HU 9302708A HU 9302708 A HU9302708 A HU 9302708A HU T66828 A HUT66828 A HU T66828A
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- oligonucleotide
- target
- circular
- domain
- oligonucleotides
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
- A61K31/70—Carbohydrates; Sugars; Derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
- C07H21/00—Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/11—DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
- C12N15/113—Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/11—DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
- C12N15/113—Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing
- C12N15/1135—Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing against oncogenes or tumor suppressor genes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6813—Hybridisation assays
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6813—Hybridisation assays
- C12Q1/6839—Triple helix formation or other higher order conformations in hybridisation assays
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6876—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
- C12Q1/6883—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for diseases caused by alterations of genetic material
- C12Q1/6886—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for diseases caused by alterations of genetic material for cancer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/70—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving virus or bacteriophage
- C12Q1/701—Specific hybridization probes
- C12Q1/702—Specific hybridization probes for retroviruses
- C12Q1/703—Viruses associated with AIDS
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2310/00—Structure or type of the nucleic acid
- C12N2310/10—Type of nucleic acid
- C12N2310/15—Nucleic acids forming more than 2 strands, e.g. TFOs
- C12N2310/152—Nucleic acids forming more than 2 strands, e.g. TFOs on a single-stranded target, e.g. fold-back TFOs
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2310/00—Structure or type of the nucleic acid
- C12N2310/30—Chemical structure
- C12N2310/31—Chemical structure of the backbone
- C12N2310/318—Chemical structure of the backbone where the PO2 is completely replaced, e.g. MMI or formacetal
- C12N2310/3183—Diol linkers, e.g. glycols or propanediols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2310/00—Structure or type of the nucleic acid
- C12N2310/30—Chemical structure
- C12N2310/32—Chemical structure of the sugar
- C12N2310/321—2'-O-R Modification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2310/00—Structure or type of the nucleic acid
- C12N2310/50—Physical structure
- C12N2310/53—Physical structure partially self-complementary or closed
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Virology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Oncology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Hospice & Palliative Care (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- AIDS & HIV (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
Abstract
Description
Intézet biztosította. Az Egyesült Államok kormánya bizonyos jogokkal rendelkezik a találmánnyal kapcsolatban.Institute provided it. The United States Government has certain rights in the invention.
A találmány egyszálu cirkuláris oligonukleotidokat biztosit, melyek képesek egy cél DNS-hez vagy egy cél RNS-hez kapcsolódni, ezáltal képesek szabályozni a DNS replikációt, az RNS transzkripciót, a fehérje transzlációt és más a nukleinsav templátokat is magukba foglaló folyamatokat. Továbbá, a cirkuláris oligonukleotidok jelölhetők próbákként való alkalmazás céljából egy cél nukleinsav detektálására vagy izolálására. A cirkuláris oligonukleotidok elmozdíthatják egy duplex nukleinsav egyik szálát anélkül, hogy előzőleg denaturálnák a duplexet. Továbbá a cirkuláris oligonukleotidok rezisztensek az exonukleázokkal szemben és a célhoz nagyobb szelektivitással és affinitással kötődnek mint a lineáris oligonukleotidok.The present invention provides single-stranded circular oligonucleotides that are capable of binding to a target DNA or a target RNA, thereby controlling DNA replication, RNA transcription, protein translation, and other processes involving nucleic acid templates. Further, circular oligonucleotides may be labeled for use as probes for the detection or isolation of a target nucleic acid. Circular oligonucleotides can displace a strand of a duplex nucleic acid without previously denaturing the duplex. Furthermore, circular oligonucleotides are resistant to exonucleases and bind to the target with greater selectivity and affinity than linear oligonucleotides.
A következőkben magadjuk a találmány hátterétThe background of the invention is described below
Egy oligonukleotid egy cél nukleinsavhoz hidrogénkötések létrehozásával kötődik, mely kötések a cél és az oligonukleotid bázisai között jönnek létre. Az általános B-DNS hagyományos adenin-timin (A-T) és guanin-citozin (G-C) Watson és Crick bázispárokkal rendelkezik, melyek között sorrendben 2 és 3 hidrogénkötés van. A hagyományos hibridizációs technika a szekvencia specifikus DNS vagy RNS próbák azon képességén alapszik, hogy egy cél nukleinsavhoz a Watson-Crick-féle hidrogénkötéseken keresztül kötődik. Azonban más tipusu hidrogénkötődési mód is ismert, melyben egy bázis néhány atomja - melyek nem vesznek részt a Watson-Crick-féle bázis képzésben - hidrogénkötéseket hozhat létre más nukleotidokkal. Például, a timin (T) kötődhet egy A-T Watson-Crick-féle bázispárhoz az adeninhez kapcsolódó * · ·An oligonucleotide binds to a target nucleic acid by the formation of hydrogen bonds between the target and the base of the oligonucleotide. Generic B-DNA has conventional adenine-thymine (A-T) and guanine-cytosine (G-C) Watson and Crick base pairs, with 2 and 3 hydrogen bonds, respectively. Conventional hybridization techniques rely on the ability of sequence-specific DNA or RNA probes to bind to a target nucleic acid via Watson-Crick hydrogen bonds. However, other types of hydrogen bonding modes are known in which some atoms of a base that are not involved in the Watson-Crick base formation can form hydrogen bonds with other nucleotides. For example, thymine (T) may bind to an A-T Watson-Crick base pair associated with adenine * · ·
- 3 hidrogénkötéseken keresztül, ezáltal létrehozva egy A-AT bázis triádot. Hoogsteen (1959, Acta Crystallography 12:822) irta le először a T-AT és C-GC bázis triádokban jelenlevő alternatív hidrogénkötéseket. Még később G-TA bázis triádokat, melyekben a guanin hozhat létre hidrogénkötést egy központi timinnel, figyeltek meg (Griffin et al., 1989, Science 245:967-971). Ha egy oligonukleotid egy célhoz mind a Watson-Crick-féle és az alternatív hidrogénkötésekkel képes kötődni, akkor egy rendkívüli módon stabil komplex képződhet, melynek számos in vivő és in vitro felhasználási lehetősége lehet. Azonban ezideig nem jelent meg leírás olyan oligonukleotidról, mely rendelkezik azokkal a szükséges szerkezeti tulajdonságokkal, melyek a Watson-Crick-féle és alternatív hidrogénkötésekkel való célkötődés eléréséhez szükségesek.3 through hydrogen bonds to form an A-AT base triad. Hoogsteen (1959, Acta Crystallography 12: 822) first described the alternative hydrogen bonds present in the T-AT and C-GC base triads. Later, G-TA base triads in which guanine can form a hydrogen bond with a central thymine were observed (Griffin et al., 1989, Science 245: 967-971). If an oligonucleotide is capable of binding to one target via both Watson-Crick and alternative hydrogen bonds, an extremely stable complex can be formed which has many in vivo and in vitro applications. However, no oligonucleotide having the necessary structural properties necessary to achieve binding to Watson-Crick and alternative hydrogen bonds has yet been described.
Megfigyeltek olyan oligonukleotidokat, melyek nem WatsonCrick-féle hidrogénkötésekkel kötődtek in vitro. Például Cooney et al., (1988, Science 241:456) leírtak egy 27 bázisú egyszálu oligonukleotidot, mely egy kettősszálu nuklinsavhoz nem-WatsonCrick-féle hidrogénkötéseken keresztül kapcsolódik. Azonban ezen típus három szálú komplexei nem túl stabilak, mivel az oligonukleotid céljához csupán kevésbé stabil alternatív hidrogénkötésekkel kapcsolódik, pl. egyetlen Watson-Crick-féle kötés nélkül.Oligonucleotides that did not bind to WatsonCrick's hydrogen bonds in vitro have been observed. For example, Cooney et al., (1988, Science 241: 456) describe a 27-base single-stranded oligonucleotide that binds to a double-stranded nucleic acid via non-WatsonCrick hydrogen bonds. However, the triple-stranded complexes of this type are not very stable since they are bound to the oligonucleotide target only by less stable alternative hydrogen bonds, e.g. without a single Watson-Crick bond.
Az oligonukleotidokat számos célra használják. Például az oligonukleotidok használhatók próbaként cél nukleinsavakhoz, melyeket szűrőre vagy membránra immobilizáltak, vagy melyek a szövetben vannak jelen. Sambrook et al (1989, Molecular Cloning:Oligonucleotides are used for many purposes. For example, oligonucleotides can be used as probes for target nucleic acids immobilized on a filter or membrane or present in tissue. Sambrook et al (1989, Molecular Cloning:
A Laboratory Manual, Vols. 1-3, Cold Spring Harbor Press, NY) részletes leírást biztosítanak, a hibridizációs technikákról.A Laboratory Manual, Vols. 1-3, Cold Spring Harbor Press, NY) provide a detailed description of hybridization techniques.
Továbbá, nagy az érdeklődés mostanában az oligonukleotidok celluláris nukleinsavak biológiai funkcióinak regulátoraiként való fejlesztése iránt. Ez az érdeklődés a természetesen előforduló komplementer vagy antisense RNS olyan megfigyeléséből ered, hogy néhány sejt a fehérje expresszió szabályozására használja. Azonban az oligonukleotidok biológiai folyamatok in vivő szabályozására való fejlesztését számos régen fennálló probléma akadályozza, ideértve a lineáris oligonukleotid alacsony kötési stabilitását és nukleáz érzékenységét.Furthermore, there is great interest nowadays in the development of oligonucleotides as regulators of biological functions of cellular nucleic acids. This interest stems from the observation of naturally occurring complementary or antisense RNA that is used by some cells to regulate protein expression. However, the development of oligonucleotides for the in vivo regulation of biological processes is hampered by a number of longstanding problems, including low binding stability of the linear oligonucleotide and nuclease sensitivity.
Például, a humán c-mvc gén transzkripcióját gátolta egy sejtmentes, in vivő kísérleti rendszerben egy 27 bázisú lineáris oligonukleotid, melyet a c-mvc promoterhez való kötődéshez terveztek. A gátlást csupán akkor figyelték meg, amikor gondosan ellenőrzött in vitro vizsgálati rendszert használtak, melyben a fiziológás hőmérsékletnél alacsonyabbat alkalmaztak és számos celluláris enzimet eltávolítottak vagy inaktiváltak. Ezekre a körülményekre azért volt szükség, mert a lineáris oligonukleotidok alacsony affinitással kötődnek és igen érzékenyek olyan enzimekkel szemben melyek a DNS lineáris darabjait bontják (Cooney et al.). Egy pre-mRNS transzkript összekapcsolását, mely alapvető a Herpes Simplex vírus replikációjához, szintén gátolta egy olyan lineáris oligonukleotid, mely komplementer volt egy acceptor kapcsolódási helyhez. Ebben az esetben egy metilfoszfonát kötést alkalmaztak a lineáris oligonukleotidban nukleáz rezisztenciájának fokozása céljából. Az ezen kémiailag módosított oligonukleotid tenyésztápközeghez való hozzáadása csökkenést okozott a protein szintézisben és a nem fertőzött sejtek szaporodásában, ami valószínűleg toxicitási problémáknak köszönhető magas koncentrációk esetében (Smith et al., 1986 Proc. Natl. Acad. Sci. 82:2787-2791).For example, transcription of the human c-mvc gene was inhibited in a cell-free, in vivo experimental system by a 27-base linear oligonucleotide designed to bind to the c-mvc promoter. Inhibition was observed only when a carefully controlled in vitro assay system was used, which used lower than physiological temperature and removed or inactivated many cellular enzymes. These conditions were required because linear oligonucleotides bind with low affinity and are highly sensitive to enzymes that break down linear fragments of DNA (Cooney et al.). Coupling of a pre-mRNA transcript, essential for replication of the Herpes Simplex virus, was also inhibited by a linear oligonucleotide that was complementary to an acceptor binding site. In this case, a methylphosphonate bond was used in the linear oligonucleotide to enhance nuclease resistance. Addition of this chemically modified oligonucleotide to the culture medium caused a decrease in protein synthesis and in the proliferation of uninfected cells, probably due to toxicity problems at high concentrations (Smith et al., 1986, Proc. Natl. Acad. Sci. 82: 2787-2791).
Egy másik példában, lineáris oligonukleotidokat használtak humán immunodéiiciencia vírus replikációjának gátlására tenyésztett sejtekében. A retrovirus genom terminális ismétlődéseihez közeli vagy az ezeken belüli helyekkel komplementer és a helyeken belül bizonyos kapcsolási részekkel komplementer lineáris oligonukleotidok voltak a leghatékonyabbak a virális replikáció blokkolásában. Azonban ezekben a kísérletekben a lineáris oligonukleotidok nagy mennyiségeire volt szükség a hatás eléréséhez, feltehetően azért mert ezen lineáris oligonukleotidok alacsony kötési stabilitással rendelkeznek és a nukleázok könnyen kárt tesznek bennük (Goodchild et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85 : 5507-5511) .In another example, linear oligonucleotides were used to inhibit human immunodeficiency virus replication in cultured cells. Linear oligonucleotides close to, or complementary to, sites within the retroviral genome and complementary to certain linkage sites within the retroviral genome were most effective in blocking viral replication. However, large amounts of linear oligonucleotides were required in these experiments to achieve the effect, presumably because these linear oligonucleotides have low binding stability and are readily damaged by nucleases (Goodchild et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85). : 5507-5511).
Ennek megfelelően azok az oligonukleotidok, melyek a biológiai folyamatok használható regulátorai, előnyösen bizonyos tulajdonságokkal rendelkeznek. Először is, az oligonukleotid elég erősen kell kötődjön komplementer cél nukleinsavához ahhoz, hogy a kívánt regulációs hatással rendelkezzen. Másodszor általában kívánatos, hogy az oligonukleotid és célja szekvencia specifikus legyen. Harmadszor az oligonukleotid megfelelő felezési idővel rndelkezzen in vivő körülmények között, azért, hogy a kívánt szabályozást el tudja végezni a sejtben. Azonban az oligonukleotid rezisztens kell legyen olyan enzimekkel szemben, melyek nukleinsavakat bontanak, mint pl. a nuklázok. Negyedszer, az oligonukleotid az egyszálu és a kétszálu célokhoz is hozzá kell tudjon kötődni.Accordingly, oligonucleotides which are useful regulators of biological processes preferably have certain properties. First, the oligonucleotide must bind strongly enough to the complementary target nucleic acid to have the desired regulatory effect. Second, it is generally desirable that the oligonucleotide and its target be sequence specific. Third, the oligonucleotide has a sufficient half-life under in vivo conditions to allow the desired regulation in the cell. However, the oligonucleotide must be resistant to enzymes that cleave nucleic acids, e.g. the kinks. Fourth, the oligonucleotide must be capable of binding to single-stranded and double-stranded targets.
Mig a lineáris oligonukleotidok kielégíthetik a szekvencia specifitás küvetelményeit, a lineáris oligonukleotidok a nukleázokkal szemben érzékenyek és általában kémiai módosításra van szükség biológiai felezési idejük megnövelésére. Az ilyen módosítások megnövelik az oligonukleotid előállítási kültségét és toxicitási problémákat is okozhat. Azonkívül a lineáris oligonukleotidok úgy kötődnek, hogy kétszálu komplexet hozzanak létre, olyanokat, melyek a celluláris nukleinsavakban vannak jelen. Következésképpen a celluláris enzimek könnyen módosíthatják és disszidálhatják a kétszálu komplexben a célhoz kötődött lineáris oligonukleotidot. A lineáris oligonukleotidok alacsony kötési ereje és nukleáz szenzitivitása igy szükségszerűvé teheti az oligonukleotid nagy koncentrációban való alkalmazását ezáltal az ilyenfajta alkalmazást toxikussá vagy költségessé téve. Továbbá, mig a lineáris oligonukleotidok egy kettős szálú célhoz alternatív hidrogénkötésekkel kapcsolódhatnak (pl. Hoogstein-féle kötés), a lineáris oligonukleotidok nem tudják könnyen disszociálni a kettősszálu célt az egyik szál helyettesítése céljából és igy egy sokkal stabilabb Watson-Crick-féle kötési mintát hoznak létre.While linear oligonucleotides can satisfy the sequence specificity requirements, linear oligonucleotides are sensitive to nucleases and generally require chemical modification to increase their biological half-lives. Such modifications increase the cost of oligonucleotide production and may also cause toxicity problems. In addition, linear oligonucleotides bind to form a double-stranded complex, which is present in cellular nucleic acids. Consequently, cellular enzymes can readily modify and dissociate the target linear oligonucleotide in the double-stranded complex. The low binding strength and nuclease sensitivity of the linear oligonucleotides may thus necessitate the use of high concentrations of the oligonucleotide, thus rendering such application toxic or costly. Furthermore, while linear oligonucleotides can be linked to a double-stranded target by alternative hydrogen bonds (e.g., Hoogstein's bond), linear oligonucleotides cannot readily dissociate the double-stranded target to replace one strand and thus provide a more stable Watson-Crick binding pattern. created.
Ezenkívül, a megnövekedett kötési erő fokozza a szabályozó oligonukleotid hatékonyságát. Ezért egy magasabb kötési affinitásu oligonukleotid alacsonyabb dózisban alkalmazható. Az alacsonyabb dózis csökkenti a költségeket és csökkenti a toxicitás valószínűségét.In addition, increased binding strength enhances the efficiency of the regulatory oligonucleotide. Therefore, a higher binding affinity oligonucleotide can be used at a lower dose. A lower dose reduces costs and reduces the likelihood of toxicity.
Ennek megfelelően a találmány olyan egyszálu cirkuláris oligonukleotidokat biztosit, melyek az oligonukleotid cirkularitásának természete miatt, valamint az oligonukleotidon jelenlevő domének miatt nukleáz rezisztensek és erős affinitással és magas szelektivitással kötődnek cél nukleinsavjaikhoz. Továbbá a találmány cirkuláris oligonukleotidjai disszociálhatják a kettősszálu célt és kötődhetnek hozzá anélkül, hogy előzőleg denaturálták volna azt.Accordingly, the present invention provides single-stranded circular oligonucleotides which, due to the nature of the circularity of the oligonucleotide and the domains present on the oligonucleotide, are nuclease resistant and bind to their target nucleic acids with high affinity and high selectivity. Further, the circular oligonucleotides of the invention can dissociate and bind to the double-stranded target without having previously been denatured.
A DNS vagy RNS egyszálu köreinek néhány típusa ismert.Some types of single-stranded DNA or RNA circuits are known.
Például, néhány természetesen előforduló virális és baktreiofág genom szerkezete egyszálu cirkuláris nukleinsav. A DNS egyszálu köreit Erié et al. (1987, Biochemistry .26:7150-7159 és 1989,For example, some naturally occurring viral and bacteriophage genomes have the structure of a single-stranded circular nucleic acid. Single-stranded DNA circuits are described by Erié et al. (1987, Biochemistry. 26: 7150-7159 and 1989,
Biochemistry 28:268-273) tanulmányozták. Azonban ezen cirkuláris molekulák egyikét sem tervezték a cél nukleinsavhoz való kötődéshez. Azonban a találmány bemutat egy olyan újítást, melyet egy alapvető fejlesztés jellemez a tudomány e területén ismert korábbitól eltérően, mivel a cirkuláris oligonukleotidok magas specifitást alacsony vagy nem létező toxicitást és a nukleázokkal szemben a lineáris oligonukleotidokénál erősebb rezisztenciát mutat, mig az egyszálu vagy kettős szálú cél nukleinsavakhoz való kötődése sokkal erősebb, mint a hagyományos lineáris oligonukleotidoké.Biochemistry 28: 268-273). However, none of these circular molecules have been designed to bind to the target nucleic acid. However, the present invention presents an innovation characterized by a fundamental improvement unlike prior art in this field because of the high specificity of circular oligonucleotides with low or non-existent toxicity and greater resistance to nucleases than linear oligonucleotides, whereas the single-stranded or double-stranded target its binding to nucleic acids is much stronger than that of conventional linear oligonucleotides.
• ·« »·· ···• · «» ·· ···
A kővetkezőkben megadjuk a találmány összefoglalásátThe following is a summary of the invention
A találmány biztosit egy egyszálu cirkuláris oligonukleotidot, mely legalább egy paralell kötésű (P) doménnel és legalább egy nem-paralell kötésű (AP) doménnel rendelkezik és van egy hurok doménje az egyes kötő domének között a cirkuláris oligonukleotid létrehozása céljából. Az egyes P és a megfelelő AP domének elegendő komplementaritással rendelkeznek ahhoz, hogy detektálhatóan kötődjenek egy meghatározott nukleinsav cél egyik szálához a P doménnel a célhoz való paralell módon való kötődéssel, az AP dómén pedig egy anti-paralell kötéssel kötődik a célhoz. Az elegendő komplementaritás azt jelenti, hogy elegendő számú bázispár létezik a cél nukleinsav és a cirkuláris oligonukleotid P és/vagy AP doménjei között a stabil, pl. detektálható kötés eléréséhez.The present invention provides a single-stranded circular oligonucleotide having at least one parallel-linked (P) domain and at least one non-parallel-linked (AP) domain and having a loop domain between each binding domain to generate a circular oligonucleotide. Each of the P and corresponding AP domains has sufficient complementarity to detectably bind to a strand of a particular nucleic acid target by binding parallel to the target P domain and the AP domain to an anti-parallel binding site. Sufficient complementarity means that there is a sufficient number of base pairs between the P and / or AP domains of the target nucleic acid and the circular oligonucleotide, e.g. to achieve a detectable bond.
A találmány egy másik megvalósulása biztosit olyan egyszálu cirkuláris oligonukleotidokat , melyeket egy riporter molekulából származtattunk, a cél nukleinsavhoz való próba biztosítása céljából vagy egy drogból vagy egy másfajta gyógyszerészeti anyagból származtattunk a sejt specifikus drog szállításának biztosítása céljából vagy olyan anyagokból származtattuk, melyek képesek hasítani vagy egyéb módon módosítani a cél nukleinsavat vagy olyan anyagokból, melyek a celluláris felvételt vagy a cél oligonukleotidhoz való kötődését elősegítik.Another embodiment of the invention provides single-stranded circular oligonucleotides that are derived from a reporter molecule, are derived from a drug or other pharmaceutical material to provide probe for the target nucleic acid, or are derived from other substances that are capable of cleavage. modified from the target nucleic acid or from substances that promote cellular uptake or binding of the target oligonucleotide.
A találmány egy további megvalósulásában olyan egyszálu cirkuláris oligonukleotidokat biztosítunk, melyek egy szilárd támasztékhoz kötöttek az oligonukleotiddal komplementer nukleinsav izolálása céljából.In a further embodiment of the invention, single-stranded circular oligonucleotides are provided which are linked to a solid support to isolate the nucleic acid complementary to the oligonucleotide.
A találmány egy megint más megvalósulásában egy olyan részekre osztott kittet biztosítunk, mely a cél nukleinsav detektálására vagy diagnózisára szolgál ideértve legalább egy első tároló részt mely biztosítja a cirkuláris oligonukleotidok bármelyikét.In yet another embodiment of the present invention, there is provided a split kit for detecting or diagnosing a target nucleic acid, including at least a first storage portion that provides any of the circular oligonucleotides.
A találmány egy további megvalósulásában biztosítunk egy a cél nukleinsav detektálására szolgáló módszert, mely magába foglja egy egyszálu cirkuláris oligonukleotid olyan mintával való kapcsolatba hozását, mely tartalmazza a cél nukleinsavat annyi ideig és olyan körülmények között, mely megfelelő az oligonukleotid-cél komplex létrehozásához valamint a komplex detektálását. Ez a detektálási módszer lehet fluoreszcens energia átvitel.In a further embodiment of the invention, there is provided a method of detecting a target nucleic acid comprising contacting a single-stranded circular oligonucleotide with a sample comprising the target nucleic acid for a period and under conditions suitable for the formation of the oligonucleotide-target complex and complex. detection. This detection method may be fluorescent energy transfer.
A találmány egy megint más megvalósulásában egy a DNS az RNS és a fehérje bioszintézisének szabályozására alkalmas módszert biztosítunk. Ebbe a módszerbe tartozik legalább egy cirkuláris oligonukleotid DNS, RNS vagy fehérje nukleinsav templáttal való összehozása olyan körülmények között, mely kielégítő az oligonukleotid templátban található cél szekvenciához való kötődésének eléréséhez, melyet az oligonukleotid célhoz való kötődése követ , a templáthoz való hozzáférhetőség blokkolva van ezért a DNS, az RNS vagy a fehérje bioszintézise szabályozás alatt áll.In yet another embodiment of the invention, there is provided a method of regulating DNA, RNA and protein biosynthesis. This method involves combining at least one circular oligonucleotide with a DNA, RNA, or protein nucleic acid template under conditions sufficient to achieve binding to the target sequence in the oligonucleotide template, followed by binding to the oligonucleotide, and access to the template is therefore blocked. , RNA or protein biosynthesis is regulated.
A találmány egy további megvalósulásában gyógyszerészeti összetételeket biztosítunk a cirkuláris oligonukleotidok legalább egyikének bioszintézist szabályozó mennyiségét tartalmazó nuk·**· · ί ♦·« ··· ··· « · · leinsav vagy fehérje bioszintézisének szabályozására és egy gyógyszerészetileg elfogadható hordozót.In a further embodiment of the invention, pharmaceutical compositions are provided for controlling the biosynthesis of at least one of the circular oligonucleotides that control the biosynthesis of a nucleic acid or protein, and a pharmaceutically acceptable carrier.
A találmány egy további megvalósulásában egy az egyszálu cirkuláris oligonukleotid előállítására szolgáló módszert biztosítunk, mely magába foglalja egy lineáris élőkor vég-kapcsolódóoligonukleotidhoz való kötődését az élőkor két végének kapcsolódását, valamint a cirkuláris oligonukleotid termék kinyerését .In a further embodiment of the invention, there is provided a method of producing a single-stranded circular oligonucleotide which comprises binding to a terminal end-linked oligonucleotide of a linear lifetime and recovering the circular oligonucleotide product.
A találmány egy megint más megvalósulásában szál elmozdításra biztosítunk módszert egy kettősszálu nukleinsav célban, úgy, hogy a célt összehozzuk a cirkuláris oligonukleotidok bármelyikével annyi ideig és olyan körülmények között, mely elegendő a cél denaturálására és a cirkuláris oligonukleotid kötésére.In yet another embodiment of the invention, there is provided a method of strand displacement in a double-stranded nucleic acid target by contacting the target with any of the circular oligonucleotides for such time and under conditions sufficient to denature the target and bind the circular oligonucleotide.
A következőkben megadjuk a találmány rajzainak rövid leírásátThe following is a brief description of the drawings of the invention
Az IA. ábra a Watson-Crick-féle (anti-paralell dómén) AT és GC bázispárok kötési mintáját mutatja. Az 1B. ábra a T-AT, C+GC és G-TA bázis triádokat mutatja, melyek a P, a cél és az AP nukleotidok között jöhetnek létre.IA. Fig. 3A shows the binding pattern of AT and GC base pairs of Watson-Crick (anti-parallel domain). 1B. Figures 3A and 4B show the base triads of T-AT, C + GC and G-TA which may be formed between P, target and AP nucleotides.
A 2. ábra az egyszálu cirkuláris oligonukleotidok szintéziséhez szükséges cirkularizációs reakciót illusztrálja sematikusan. Egy lineáris élőkor oligonukleotid kötődik egy olyan oligonukleotidhoz, mely ugyanolyan szekvenciával rendelkezik, mint a cél, pl. egy vég-kapcsolódásu oligonukleotid, az élőkor komplex létrehozása céljából. Ligálás után a cirkularizált oligonukleotidokat szeparáltuk a vég-kapcsolódásu oligonukleotidoktól.Figure 2 schematically illustrates the circularization reaction required for the synthesis of single-stranded circular oligonucleotides. A linear age oligonucleotide binds to an oligonucleotide having the same sequence as the target, e.g. an end-linked oligonucleotide to form a complex of age. After ligation, the circularized oligonucleotides were separated from the end-linked oligonucleotides.
A 3,ábra a lineáris prekurzoroktól a cirkuláris oligo♦ ♦ ·Fig. 3 from linear precursors to circular oligo ♦ ♦ ·
nukleotidokig tartó szekvenciákat mutatja, pl. előköröket (1-3-as a következő szekvencia azonosító számokkal: SEQ ID NO:5, SEQ ID N0:6, SEQ ID N0:7), célokat (4-es, 5-ös, a következő szekvencia azonosítási számokkal: SEQ ID NO:8, és SEQ ID NO:9), cirkuláris oligonukleotidokat (6-os, 7-es, 8-as és 13-as a következő szekvencia azonosítási számokkal: SEQ ID NO:5-7 és 14) és lineáris oligonukleotidokat (9-12-es és 14-es a következő szekvencia azonosító számokkal: SEQ ID NO:10-13 és 15), melyek a Példákban kerülnek leírásra.shows sequences up to nucleotides, e.g. precursors (1-3 with SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7), goals (4-5 with SEQ IDs) NO: 8 and SEQ ID NO: 9), circular oligonucleotides (SEQ ID NOs: 5-7 and 14) and linear oligonucleotides (SEQ ID NOs: 5-7 and 14) and linear oligonucleotides (SEQ ID NOs: 5-7 and 14); 9-12 and 14 with SEQ ID NOs: 10-13 and 15), which are described in the Examples.
A 4. ábra egy vég-kapcsolódásu-oligonukleotiddal komplexszé tett lineáris élőkor szerkezetét mutatja ligálás előtt.Figure 4 shows a linear lifetime structure complexed with an end-linked oligonucleotide before ligation.
Az 5. ábra a pH hatását mutatja a cirkuláris oligonukleotid:cél komplex képződésre, a Tm mérések szerint. A fekete körök egy 6:4 komplex különböző pH értékeken mért stabilitását mutatják , míg a fekete négyzetek a 7:5 komplexek stabilitását . AFigure 5 shows the effect of pH on circular oligonucleotide: target complex formation as measured by Tm. The black circles show the stability of a 6: 4 complex at various pH values, while the black circles show the stability of the 7: 5 complexes. THE
6-os és 7-es cirkuláris oligonukleotidok és a 4-es és 5-ös célok szekvenciáit a 3. ábrában mutatjuk be.The sequences of circular oligonucleotides 6 and 7 and the targets 4 and 5 are shown in Figure 3.
A 6A. ábra a hurok méret komplex képződésre kifejtett hatását mutatja, a két célhoz való kötődés összehasonlításával: egy egyedüli (dA)12 cél (négyzetek) és egy 36 nukleotidból álló oligonukleotid cél (körök) összehasonlításával. A 6B. ábra a cél és a kötő dómén hosszúságának hatását mutatja a komplex képződésre .6A. Fig. 3A shows the effect of loop size on complex formation by comparing binding to two targets: a single (dA) 12 target (squares) and a 36 nucleotide oligonucleotide target (s). 6B. Figure 3B shows the effect of target and binding domain lengths on complex formation.
A 7. ábra egy cirkuláris oligonukleotid és egy olyan cél közötti komplex képződését mutatja be, ahol a P és az AP kötő domének lépcsősen helyezkednek el a célon.Figure 7 shows the formation of a complex between a circular oligonucleotide and a target where the P and AP binding domains are staggered at the target.
•« « · · * • «·· ··« ··· • « · « · «·· · · «· ··«• «« · · * • «· · · · · · · · · · · · · · ·
- 12 A 8. ábra egy fluoreszcens jelölésű kettősszálu cél (SEQ ID NO: 11) egyik szálának vagy egy SEQ ID NO:8 számmal rendelkező lineáris oligonukleotiddal való (pontozott vonal) vagy egy SEQ ID NO:5 számmal rendelkező cirkuláris oligonukleotiddal (folytonos vonal) való helyettesítését mutatja be. A standard helyettesítést a fluoreszcein fluoreszcencia erőségében bekövetkezett növekedés mérésével néztük (Y-axis) az idő arányában (X-axis).Fig. 8 is a graph showing one of the strands of a fluorescent labeled double-stranded target (SEQ ID NO: 11) with either a linear oligonucleotide having SEQ ID NO: 8 (dotted line) or a circular oligonucleotide having SEQ ID NO: 5 (solid line). ). Standard substitution was viewed by measuring the increase in fluorescence fluorescence intensity (Y-axis) versus time (X-axis).
A 9. ábra a különböző koncentrációkban a duplex célokra (SEQ ID NO:5) vonatkozó Kobs megfigyelt pseudo-elsőrendü sebesség konstansainak pontjait ábrázolja. A sebesség konstansok bizonytalansága 10%-nál nem nagyobb. A megrajzolt görbe egy derékszödü hiperbola, amit a legjobb egybeeséssel hoztunk létre. Az adatok kettős reciprok szerkesztése pl. [cirkuláris oligonukleotid]-1 szemben a (K obs)-1 lineáris, egy 8.95 x 1ο-θ sec.M-1 lejtéssel és egy 39.8 másodperces y-feltartóztatással.Figure 9 uses the duplex (SEQ ID NO: 5) depicts the various concentrations C o and b for the observed pseudo-first order rate constants of points. The uncertainty of the speed constants is not greater than 10%. The drawn curve is a right-angled hyperbola, created with the best coincidence. Double reciprocal editing of data eg. [circular oligonucleotide] -1 versus ( K o b s ) -1 linear with a slope of 8.95 x 1ο - θ sec.M -1 and a 39.8 second y-arrest.
A következőkben megadjuk a találmány részletes leírását.The following is a detailed description of the invention.
A találmány olyan egyszálu cirkuláris oligonukleotidokkal kapcsolatos, melyek pl. körök, melyek a nukleinsav célokhoz magasabb affinitással és szelektivitással képesek kapcsolódni, mint a megfelelő lineáris oligonukleotidok. Továbbá, mivel ezek a körök képesek felnyitni egy kettős szálú nukleinsav két szálát és képesek ide kötődni, mind az egyszálu, mind a kettősszálu nukleinsavak célként szolgálhatnak a cirkuláris oligonukleotidokkal való kötődéshez.The present invention relates to single-stranded circular oligonucleotides, e.g. circles that bind to nucleic acid targets with higher affinity and selectivity than their corresponding linear oligonucleotides. Furthermore, since these circles are capable of opening and binding to two strands of a double-stranded nucleic acid, both single-stranded and double-stranded nucleic acids can serve as targets for binding to circular oligonucleotides.
Továbbá, mivel ezen körök egyszálu, és kettős szálú célok« · · * «·· · · · · · · • « · · hoz való kötődése is erős és szelektív, számos alkalmazási lehetőséget biztosítanak ideértve az olyan biológiai folyamatok szabályozási módszereit, mint a DNS replikáció, az RNS transzkripció, az RNS összeillesztés és felhasználás, a fehérje transzláció és a hasonlók. Hasonlóképpen ezen körök azon képessége, hogy a kettősszálu nukleinsavakat disszociálni tudják és a célzott nukleinsavhoz szelektíven és erősen kötődni képesek, ideálissá teszi ezeket diagnosztikai próbaként, vagy markerekként, hogy lokalizálják, pl. a kromoszómán vagy más DNS vagy RNS molekulákban a specifikus helyeket. Továbbá, ezek a körök haszonsak a komplementer nukleinsavak izolálásában vagy drogok vagy más molekulák sejtekbe való szekvencia-specifikus bejuttatásában.Furthermore, since the binding of these circuits to single-stranded and double-stranded targets is strong and selective, they provide a wide range of applications, including methods for controlling biological processes such as DNA replication, RNA transcription, RNA splicing and utilization, protein translation and the like. Similarly, the ability of these circuits to dissociate double-stranded nucleic acids and selectively and strongly bind to the targeted nucleic acid makes them ideal as diagnostic probes or markers to localize, e.g. specific sites on the chromosome or other DNA or RNA molecules. Furthermore, these circles are useful for isolating complementary nucleic acids or for sequence-specific delivery of drugs or other molecules to cells.
Előnyösen a találmány egyszálu cirkuláris oligonukleotidjai legalább egy paralell kötésű (P) doménnel és legalább egy anti-paralell kötésű (AP) doménnel rendelkeznek és van egy hurok dóménjük az egyes kötő domének között, igy egy cirkuláris oligonukleotid jön létre. Továbbá, az egyes P és AP domének elegendő komplementaritást mutatnak egy meghatározott nukleinsav cél egyik szálához való kötődéshez, azáltal, hogy a P dómén paralell módon kötődik, a célhoz és az AP dómén anti-paralell módon kötődik ehhez.Preferably, the single-stranded circular oligonucleotides of the invention have at least one parallel-linked (P) domain and at least one anti-parallel-linked (AP) domain and have a loop domain between each binding domain, thereby forming a circular oligonucleotide. Further, each of the P and AP domains exhibits sufficient complementarity for binding to a single strand of a specific nucleic acid target by binding the P domain in a parallel manner to the target and the AP domain binding in an anti-parallel manner.
A későbbiekben bemutatott sematikus ábrázolás bemutatja a P és AP oligonukleotid domének egy sorozatának cirkuláris elrendeződését egymáshoz viszonyítva valamint a célhoz kapcsolódva (T, ahogy a későbbiekben jelöljük).The schematic representation presented below illustrates the circular arrangement of a series of P and AP oligonucleotide domains relative to each other and linked to the target (T, as indicated below).
• · · « · • »··♦··• · · «· •» ·· ♦ ··
- 14 ···- 14 ···
ΡΡ
A nyilak az egyes szálak 5'-tol 3' irányú orientáltságát jelzik, ahol az 5'vég az egyes domének farok részénél és a 3'vég a nyilak hegyénél helyezkedik el. Azonban ahogy itt alkalmazzuk, a nukleinsavak paralell módon való kötődése azt jelenti, hogy az 5' - 3' orientáció azonos a komplexben levő az egyes szálak vagy nukleotidok esetében. Ez a fajta kötődés található meg a cél és a P dómén között. A találmány szerinti használatban, a nukleinsav anti-paralell módon való kötődése azt jelenti, hogy a komplexben levő két szál vagy nukleotidok 5' - 3' orientációi ellentétes irányban fekszenek, pl. a szálak oly módon helyezkednek el, ahogy az a kettős hélixü DNS-ben a tipikus Watson-Crick-féle bázis pár elrendezésben található.The arrows indicate the orientation of each strand from 5 'to 3', with the 5 'end at the tail portion of each domain and the 3' end at the tip of the arrows. However, as used herein, parallel binding of nucleic acids means that the 5 'to 3' orientation is the same for each strand or nucleotide in the complex. This type of binding is located between the target and the P domain. As used in the present invention, the anti-parallel binding of the nucleic acid means that the 5 'to 3' orientations of the two strands or nucleotides in the complex lie in opposite directions, e.g. the strands are located as they are in double helix DNA in a typical Watson-Crick base pair arrangement.
Ha egynél több P vagy AP kötő dómén van jelen, az ilyen kötő doméneket más P és AP doménektől hurok domének szeparálják el, melyek hosszúsága elegendő a sokrészes célokhoz való kötődés biztosításához. Továbbá, ha egy kör sokszoros AP és P doménekkel rendelkezik, a megfelelő célok nem kell, hogy szükségszerűen egy • · ♦ * • «4 · · · ··· • · · · nukleinsav szálon helyezkedjenek el. Azonkívül egy adott célhoz kötődő cirkuláris oligonukleotid egy hurok doménje lehet egy AP vagy P dómén egy második célhoz való kötődéshez amikor a cirkuláris oligonukleotid elszabadul az első céltól.If more than one P or AP binding domain is present, such binding domains are separated from other P and AP domains by loop domains of sufficient length to allow binding to multiple targets. Furthermore, if a circle has multiple AP and P domains, the corresponding targets do not necessarily have to be on a nucleic acid strand. In addition, a circular oligonucleotide that binds to a particular target may be a loop domain of an AP or P domain for binding to a second target when the circular oligonucleotide is released from the first target.
A találmánnyal egyetértésben a P és AP domének nukleotid szekvenciája meghatározható a nukleinsav cél meghatározott szekvenciájából utalva a bázis párosodás későbbiekben megadott szabályaira. A cél lehet egyszálu vagy kettős szálú és ismert funkciói és szerkezeti tulajdonságai miatt szelektáltuk. Például néhány előnyben részesített cél lehet kódoló régió, replikációs origó, reverz transzkriptáz kötő hely, transzkripciós szabályozó elem, RNS öszeillesztési hely vagy riboszóma kötő hely többek között. A cél szelektálható azon képesége alapján is, hogy képes-e egy DNS vagy egy RNS templát detektálására vagy izolálására. Az előnyben részesített célok purinban gazdagok pl. adeninben és guaninban.In agreement with the present invention, the nucleotide sequence of the P and AP domains can be determined from a specific sequence of the target nucleic acid by reference to the following rules for base pairing. The target may be single-stranded or double-stranded and has been selected for its known functional and structural properties. For example, some preferred targets may be a coding region, an origin of replication, a reverse transcriptase binding site, a transcriptional regulatory element, an RNA splice site, or a ribosome binding site, among others. The target can also be selected on the basis of its ability to detect or isolate a DNA or RNA template. Preferred targets are purine rich e.g. in adenine and guanine.
A cél DNS vagy RNS nukleotid szekvenciája lehet teljesen vagy részben ismert. Ha a cél nukleotid szekvencia teljesen ismert a P és AP domének szekvenciáját olyan szükséges komplementaritási fokkal tervezzük meg, hogy a kötődés létrejöjjön, ahogy azt ismert eljárásokkal detektálható, pl. a fény abszorpcióban vagy a fluoreszcenciában bekövetkező változások révén. Néhány esetben a cél szekvencia bemutatható egy konszenzus szekvenciával vagy lehet csupán részben ismert. Például egy konszenzus szekvenciával képviselt cél teljes osztályához kötődő cirkuláris oligonukleotidok (körök) biztosíthatók úgy, hogy a cél konszen• ·· ·· ···· « « · ♦ · 9 • ·+«*·· ·«« • · ♦ · « ··· »« ·· ···The nucleotide sequence of the target DNA or RNA may be known in whole or in part. Once the target nucleotide sequence is fully known, the sequences of the P and AP domains are designed with the required degree of complementarity to produce binding as can be detected by known methods, e.g. by changes in light absorption or fluorescence. In some cases, the target sequence may be represented by a consensus sequence or may be only partially known. For example, circular oligonucleotides (circles) that bind to the entire class of a target represented by a consensus sequence may be provided such that the target is consensus. «+ + 9 9 9 + 9 9 9 «···» «·· ···
- 16 zus szekvenciájából tervezzük meg a P és AP doméneket. Ebben az esetben a célok, némelyike pontosan illeszkedik majd a konszenzus szekvenciához, mások rendelkeznek majd néhány nem illeszkedő bázissal, melyek viszont nincsenek elég nagy számban ahhoz, hogy megakadályozzák a kötődést. Hasonlóképpen, ha a cél szekvencia egy része ismert, a tudomány e területén jártas szakember a későbbiekben megadott bázis párosodási szabályokhoz fordulhat az olyan körök megtervezésekor, melyek a célhoz nagyobb affinitással kapcsolódnak mint egy lineáris oligonukleotid .melynek szekvenciája ugyan megfelel a cirkuláris oligonukleotidénak.- We design the P and AP domains from 16 sequences. In this case, the targets, some of which will fit exactly into the consensus sequence, others will have some mismatched bases which, in turn, are not large enough to prevent binding. Similarly, once a portion of the target sequence is known, one of ordinary skill in the art may refer to the following base pairing rules for designing circuits that are linked to the target with greater affinity than a linear oligonucleotide, the sequence of which corresponds to the circular oligonucleotide.
Ily módon a találmány olyan körökre is vonatkozik, melyek olyan P és AP doménekkel rendelkeznek, melyek elegendően komplementerek ahhoz, hogy egy olyan nukleinsav célhoz kötődjenek, melyben a P és az AP domének elegendő számú, de nem feltétlenül összes nukleotid pozícióját a cél szekvenciájából határoztuk, meg a találmány bázis párosodási szabályaival egyező módon. A meghatározott (azaz ismert) pozíciók száma azon pozíciók száma, mely ahhoz szükséges, hogy elegendő komplementaritást biztosítson a kérdéses oligonukleotidoknak a céljaikhoz való kötődéshez, ahogy az standard eljárásokkal detektálható, ideértve a fény abszorpcióban a kötődés vagy az olvadás hatására bekövetkező változást.Thus, the invention also encompasses circles having P and AP domains sufficiently complementary to bind to a nucleic acid target in which the positions of the P and AP domains are determined from a sufficient number of nucleotide positions in the target sequence, and the base pairing rules of the invention. The number of defined (i.e. known) positions is the number of positions required to provide sufficient complementarity for binding of the oligonucleotides of interest to their targets as detected by standard techniques, including changes in light absorption due to binding or melting.
A találmány bázis párosodási szabálya biztosítja a P dómén számára, hogy a célhoz oly módon kötődjön, hogy olyan bázis párokat hozzon létre, ahol a P dómén és a cél nukleotidok is azonos 5' - 3' orientációjuak. Előnyösen ezek a szabályok kielégitőek olyan mértékben, ami a cirkuláris oligonukleotid céljához »···The base pairing rule of the present invention allows the P domain to bind to the target by creating base pairs where both the P domain and the target nucleotides have the same 5 'to 3' orientation. Preferably, these rules are satisfactory to the extent necessary for the purpose of the circular oligonucleotide »···
- 17 való kötődésének eléréséhez szükséges, pl. a komplementaritás nem szükséges, hogy 100%-os legyen amíg a kötődés detektálható. Azonban a P dómén szekvenciájának meghatározásához az általános szabályok a következők:- 17, e.g. complementarity is not required to be 100% until binding can be detected. However, the general rules for determining the sequence of the P domain are as follows:
ha a célban egy pozícióban a bázis egy guanin vagy egy guanin analóg akkor a P egy citozinnal vagy annak egy megfelelő analógjával rendelkezik a megfelelő pozícióban;if the base at one position in the target is a guanine or a guanine analog, then P has a cytosine or an equivalent analog thereof at the appropriate position;
ha a célban egy pozícióban a bázis egy adenin vagy egy adenin analóg, akkor a P egy timinnel vagy egy uracillal vagy ezek egy alkalmas analógjával rendelkezik a megfelelő pozícióban;if the base at the position in the target is an adenine or an adenine analog, then P has a thymine or a uracil or a suitable analogue thereof at the appropriate position;
ha a célban egy pozícióban a bázis egy timin vagy egy timin analóg, akkor a P egy citozinnal vagy egy guaninnal vagy ezek egy alkalmas analógjával rendelkezik a megfelelő pozícióban;if the base at one position in the target is a thymine or a thymine analog, then P has a cytosine or a guanine or a suitable analogue thereof at the corresponding position;
ha a célban egy pozícióban a bázis egy citozin vagy egy citozin analóg, akkor a P egy citozinnal, timinnel vagy uracillal vagy ezek egy alkalmas analógjával rendelkezik a megfelelő pozícióban; és ha a célban egy pozícióban a bázis egy uracil vagy egy uracil analóg, akkor a P egy citozinnal egy guaninnal, timinnel, vagy egy uracillal vagy ezek egy alkalmas analógjával rendelkezik a megfelelő pozícióban.when the base at one position in the target is a cytosine or a cytosine analog, P has a cytosine, thymine or uracil, or a suitable analogue thereof at the corresponding position; and when the base at one position in the target is a uracil or a uracil analog, P has a cytosine, a guanine, thymine, or a uracil, or a suitable analogue thereof at the appropriate position.
A találmány bázis párosodási szabálya biztosítja az AP dómén számára, hogy a célhoz oly módon kötődjön, hogy olyan bázis párokat hozzon létre, ahol az AP dómén és a cél nukleotidok ellentétes orientációjuak. Előnyösen ezek a szabályok kielégi18 tőek olyan mértékig, ami a cirkuláris oligonukleotid céljához való detektálható kötődésének eléréséhez szükséges, pl. a komplementaritás 100%-osnál kisebb lehet. Azonban a bázis párosodási szabályhoz csupán olyan mértékig ragaszkodhatunk, ami az elegendő komplementaritás eléréséhez szükséges a cirkuláris oligonukleotid és célja közötti detektálható kötés létrehozásához.The base pairing rule of the present invention assures the AP domain to bind to the target by creating base pairs where the AP domain and the target nucleotides are in opposite orientation. Preferably, these rules are sufficient to the extent necessary to achieve detectable binding of the circular oligonucleotide to its target, e.g. the complementarity may be less than 100%. However, the base mating rule may be adhered to only to the extent necessary to achieve a sufficient degree of complementarity to establish a detectable bond between the circular oligonucleotide and its target.
így az AP dómén szekvenciájának meghatározásához az általános szabályok a következők:Thus, the general rules for determining the AP domain sequence are as follows:
ha a célban egy pozícióban a bázis egy guanin vagy egy guanin analóg, akkor az AP egy citozinnal vagy egy uracillal vagy ezek egy megfelelő analógjával rendelkezik a megfelelő pozícióban;if the base at the position in the target is a guanine or a guanine analog, then the AP has a cytosine or a uracil or a suitable analogue thereof at the appropriate position;
ha a célban egy pozícióban a bázis egy adenin vagy egy adenin analóg, akkor az AP egy timinnel vagy egy uracillal vagy ezek egy alkalmas analógjával rendelkezik a megfelelő pozícióban;if the base at one position in the target is an adenine or an adenine analog, then the AP has a thymine or a uracil or a suitable analogue thereof at the appropriate position;
ha a célban egy pozícióban a bázis egy timin vagy egy timin analóg, akkor az AP egy adeninnel vagy ennek egy alkalmas analógjával rendelkezik a megfelelő pozícióban;if the base at one position in the target is a thymine or a thymine analog, then the AP has an adenine or a suitable analogue thereof at the corresponding position;
ha a célban egy pozícióban a bázis egy citozin vagy egy citozin analóg, akkor az AP egy guaninnal vagy ennek egy alkalmas analógjával rendelkezik a megfelelő pozícióban;if the base at one position in the target is a cytosine or a cytosine analog, then the AP has a guanine or a suitable analogue thereof at the appropriate position;
ha a célban egy pozícióban a bázis egy uracil vagy egy uracil analóg, akkor az AP egy adeninnel vagy egy guaninnal vagy ezek egy alkalmas analógjával rendelkezik a megfelelő pozícióban.if the base at one position in the target is a uracil or a uracil analog, then the AP has an adenine or a guanine or a suitable analogue thereof at the appropriate position.
Egy előnyben részesített megvalósulásban a P, az AP és a «4 44 «··*In a preferred embodiment, P, AP and «4 44« ·· *
4« 4 4 4 · ··· 4·· ··· • · · · · ·*♦ «· · 4 44· hurok domének egymással nem komplementerek.4 «4 4 4 · ··· 4 ······················································································································································· ·
Az 1. Táblázat azt foglalja össze, hogy melyik nukleotid képes anti-paralell bázispárokat vagy paralell bázispárokat létrehozni egy meghatározott cél nukleotiddal.Table 1 summarizes which nucleotide is capable of generating anti-parallel base pairs or parallel base pairs with a specific target nucleotide.
1.TÁBLÁZATTable 1
Cél nukleotid Anti-paralell Paralell dómén nukleotid dómén nukleotidTarget nucleotide Anti-parallel Paralell domain nucleotide domain nucleotide
(a) vagy egy megfelelő analóg(a) or a suitable analog
Két komplementer egyszálu nukleinsav stabil kettős hélix (duplex) formát hoz létre, ha a szálak kötődnek vagy hibridizálnak egymással a tipikus Watson-Crick módon pl. anti-paralell GC és AT bázis párokon keresztül. A találmányhoz stabil duplex és stabil triplex képződést értünk el, amikor a P és AP domének elegendő komplementaritást mutattak a cél szekvenciával, a cirkuláris oligonukleotid és a cél molekula közötti stabil kö·« ·· *♦·· • · ♦ · ··· ··· ··» • · · · tődés létrehozásához. Stabil kötődés akkor fordul elő, amikor egy oligonukleotid detektálhatóan kötve marad a célhoz a kivánt körülmények között.Two complementary single-stranded nucleic acids form a stable double helix (duplex) form when the strands bind or hybridize to each other in a typical Watson-Crick fashion, e.g. anti-parallel GC and AT base pairs. The present invention provides stable duplex and stable triplex formation when the P and AP domains have sufficient complementarity with the target sequence, a stable link between the circular oligonucleotide and the target molecule. ·· ·· »to create a stutter. Stable binding occurs when an oligonucleotide is detectably bound to the target under the desired conditions.
A nukleinsavak közötti komplementaritás az a fok, amilyen mértékig az egyik nukleinsav szál bázisai hidrogén kötésekkel vagy bázis párokkal a második nukleinsav szál bázisaihoz kötődnek. Azonban, a komplementaritás néha kényelmesen leírható százalékosan is, pl. az olyan nukleotidok arányaként, melyek bázispárokat hoznak létre a két szál között vagy egy specifikus régión belül, vagy a két szál doménjein belül. A találmányban a kielégítő komplementaritás azt jelenti, hogy elegendő számú bázispár létezik a cél nukleinsav és cirkuláris oligonukleotid P és/vagy AP doménjei között a detektálható kötődés eléréséhez. Továbbá a P dómén és a cél valamint az AP dómén és a cél közötti komplementaritás mértéke nem kell, hogy azonos legyen. Ha a képződött bázispárok arányában fejezzük ki, vagy mérjük, a komplementaritás foka a 30-40%-os komplementaritástól a teljes, azaz a 100 %-os komplementaritásig változhat. Általánosságban a komplementaritás teljes mértéke a P vagy az AP dómén és a cél között előnyösen legalább 50 %-os. Azonban a P dómén céllal való komplementaritása néha kisebb lehet mint az AP dómén céllal való komplementaritása, pl. a P dómén 30 %-os komplementaritást mutathat a céllal, míg az AP dómén lényegesen nagyobb komplementaritást mutathat, pl. 50% - 100% komplementaritást.Complementarity between nucleic acids is the degree to which the bases of one strand of a nucleic acid bind hydrogen bonds or base pairs to the bases of the second strand of nucleic acids. However, complementarity can sometimes be conveniently described as a percentage, e.g. as the ratio of nucleotides that form base pairs between the two strands either within a specific region or within the domains of the two strands. In the present invention, satisfactory complementarity means that there are sufficient base pairs between the P and / or AP domains of the target nucleic acid and circular oligonucleotide to achieve detectable binding. Further, the degree of complementarity between the P domain and the target and the AP domain and the target need not be the same. When expressed or measured in terms of the proportion of base pairs formed, the degree of complementarity can vary from 30-40% complementarity to 100% complementarity. In general, the total degree of complementarity between the P or AP domain and the target is preferably at least 50%. However, the complementarity of the P domain to the target may sometimes be less than the complementarity of the AP domain to the target, e.g. the P domain may show 30% complementarity to the target, while the AP domain may show significantly greater complementarity, e.g. 50% to 100% complementarity.
Továbbá a kérdéses cirkuláris oligonukleotid és megfelelő céljai közötti detektálható kötést biztositó komplementaritás!In addition, the complementarity of the circular oligonucleotide of interest and its proper targets is detectable.
£·<*· ··· ♦ ·· fok függ azoktól a körülményektől, melyek alatt a kötés létrejön. Jól ismert, hogy a nukleinsav szálak közötti kötés pl. a hibridizáció a két szekvencia közötti eltérés fokán túl más tényezőktől is függ. Az ilyen tényezők közé tartoznak a régió GC tartalma, a hőmérséklet, az ionerősség a formamid jelenléte és a jelenlevő ellentétes töltésű ionok típusa. Ezen körülményeknek a kötésre kifejtett hatása jól ismert a tudomány e területén képzett szakember számára. Továbbá a körülményeket gyakran határozzák meg az alkalmazási módok. Például, ha egy cirkuláris oligonukleotidot alkalmazunk in vivő formamid nem lesz jelen, és az ionok erőssége valamint az ellentétes töltésű ionok típusa és a hőmérséklet a fiziológiai körülményeknek felel meg. A kötési körülmények in vitro manipulálhatók, az oligonukleotidok alkalmazhatóságának optimalizálása céljából. A kötési körülmények megállapítását is magába foglaló mennyiségi és minőségi szempontok átfogó módszerét, mely lehetővé teszi a tudomány e területén jártas szakember számára, hogy a kívánt körülmények közötti használathoz megfelelő oligonukleotidokat szerkesszen, Beltz et al. , (1983, Methods Enzvmol. 100:266-285) és Sambrook et al..The degree of £ · <* · ··· ♦ ·· depends on the circumstances under which the bond is formed. It is well known that inter-strand linkage of nucleic acids is e.g. hybridization depends on factors other than the degree of difference between the two sequences. Such factors include the region's GC content, temperature, ionic strength, the presence of formamide, and the type of oppositely charged ions present. The effect of these conditions on the bond is well known to those skilled in the art. In addition, conditions are often determined by the application modes. For example, when a circular oligonucleotide is used, in vivo formamide will not be present and the strength of the ions and the type and temperature of the oppositely charged ions will correspond to the physiological conditions. The binding conditions can be manipulated in vitro to optimize the applicability of the oligonucleotides. A comprehensive method of quantifying and qualifying binding conditions, which allows one of ordinary skill in the art to construct oligonucleotides suitable for use under the desired conditions, Beltz et al. , (1983, Methods Enzmol. 100: 266-285) and Sambrook et al.
biztositj ák.please.
így a találmányhoz, egy a tudomány e területén átlagosan képzett szakember is könnyen tervezhet a kérdéses cirkuláris oligonukleotidok P és AP dóménjeihez egy nukleotid szekvenciát, mely elegendő komplementaritást mutat ahhoz, hogy detektálhatóan kötődjön cél szekvenciájához. A szóhasználat szerint a kötés vagy a stabil kötés kifejezések azt jelentik, hogy az oligo « ·· ·* «·»· ·* · · w · * ··· ··· ··· • 4 · · · ··· «· ·· ···Thus, for the purposes of the present invention, one of ordinary skill in the art can readily design a nucleotide sequence for the P and AP domains of the circular oligonucleotides of interest, which exhibits sufficient complementarity to detectably bind to its target sequence. The term "binding" or "stable bond" is used to mean that the oligo "4" · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·· ···
- 22 nukleotid elegendő mennyisége van a célhoz kötött vagy hibridizált állapotban ahhoz, hogy a kötés detektálható legyen. A kötés a cél:cirkuláris oligonukleotid komplex fizikai vagy funkcionális tulajdonságai alapján detektálható.- 22 nucleotides in sufficient amount to be detectable in the target or hybridized state. The purpose of binding is to detect the physical or functional properties of a circular oligonucleotide complex.
Egy cél és egy oligonukleotid közötti kötés a tudomány e területén jártas szakember számára ismert bármely módon detektálható, ideértve mind a funkcionális, mind fizikai kötési vizsgálatokat. Funkcionálisan a kötés úgy detektálható, hogy meghatározzuk, hogy a kötés megfigyelhető hatással van-e a bioszintetikus folyamatokra (pl. DNS replikáció, RNS transzkripció, fehérje transzláció stb.).The binding between a target and an oligonucleotide can be detected by any means known to those skilled in the art, including both functional and physical binding assays. Functionally, the binding can be detected by determining whether the binding has a detectable effect on biosynthetic processes (e.g., DNA replication, RNA transcription, protein translation, etc.).
A komplementer DNS vagy RNS szálak kötődésének fizikai detektálási módszerei jól ismertek a tudomány e területén és olyan módszerek tartoznak ide, mint a DN-áz I vagy kémiai footprinting gélfuttatás és affinitás hasítási vizsgálatok, valamint a fény abszorpciós detektálási eljárások. Például egy az egyszerűsége és megbizhatóséga miatt széleskörűen elterjedt módszer magába foglalja egy a cél nukleinsavat és az oligonukleotidot tartalmazó oldat 220 és 300 nm hullámhosszon a fokozatosan emelt hőmérséklet hatására mért fényabszorpcióban bekövetkezett változásának megfigyelését. Ha az oligonukleotid kötődött céljához, egy hirtelen növekedés figyelhető meg az abszorpcióban egy jellemző hőmérsékletnél, ahogy az oligonukleotid és a cél disszociál vagy megolvad.Physical detection methods for binding of complementary DNA or RNA strands are well known in the art and include methods such as DNase I or chemical footprinting gel run and affinity cleavage assays as well as light absorption detection methods. For example, a method widely used for reasons of simplicity and reliability involves monitoring the change in the light absorption of a solution containing the target nucleic acid and oligonucleotide at 220 and 300 nm as a result of the gradual increase in temperature. When the oligonucleotide is bound to its target, a sudden increase in absorption is observed at a typical temperature as the oligonucleotide and target dissociate or melt.
Egy oligonukleotid és cél nukleinsava közötti kötést gyakran jellemzik azzal a hőmérséklettel, melyen az oligonukleotid 50 • · ·The bond between an oligonucleotide and the target nucleic acid is often characterized by the temperature at which the oligonucleotide is 50 · · ·
- 23 %-a leolvad céljáról. Ez a hőmérséklet az olvadási hőmérséklet (Tm) . A magasabb Tm egy erősebb vagy egy sokkal stabilabb komplexet jelent egy alacsonyabb Tm-mel rendelkező komplexhez képest. Egy duplex stabilitása fokozódik a G:C tartalom növekedésével, mivel a G:C bázispár három hidrogén kötéssel rendelkezik, mig az A:T bázispár csupán kettővel. A találmány cirkuláris oligonukleotidjai további hidrogénkötéseket biztosítanak és ezáltal sokkal nagyobb stabilitást, mivel két kötő dómén is - a P és az AP domének - elérhető egy egyedüli cél nukleinsavhoz való kötődéshez. Ezért a céljához kötődő cirkuláris oligonukleotid révén létrehozott triplex magasabb Tm-nél kellene, hogy olvadjon, mint egy lineáris oligonukleotid és egy cél által létrehozott duplex.- 23% melt away from your target. This temperature is the melting temperature (T m ). Higher T m means a stronger or more stable complex than a complex with lower T m . The stability of a duplex is enhanced by increasing the G: C content, since the G: C base pair has three hydrogen bonds, while the A: T base pair has only two. The circular oligonucleotides of the invention provide additional hydrogen bonds and thus much greater stability, since both binding domains, the P and AP domains, are available for single nucleic acid binding. Three Therefore, created by the circular oligonucleotide linked to the goal should be higher than T m to melt like a linear oligonucleotide duplexes and set up by a goal.
A cirkuláris oligonukleotidok egy nukleinsav célhoz hidrogénkötéseken keresztül kötődnek, melyek a kötő dómén nukleotidjai és a cél között jönnek létre. Az AP dómén Watson-Crick-féle hidrogénkötéseket létrehozva tud kötődni (1. ábra). A P dómén a cél nukleotidokhoz a nem Watson-Crick-féle hidrogénkötések létrehozásával képes kötődni (pl. 1. ábra és 1. Táblázat). Amikor a DNS vagy az RNS különböző szálaiból származó két nukleotid az itt megadott bázispárosodási szabályok szerint hoz létre hidrogén kötéseket egy bázispár vagy egy duplex jön létre. Ha egy AP doménből származó nukleotid és egy P doménből származó nukleotid kötődik ugyanahhoz a cél nukleotidhoz egy bázis triád jön létre.Circular oligonucleotides bind to a nucleic acid target through hydrogen bonds that are formed between the nucleotides of the binding domain and the target. The AP domain can bind by forming Watson-Crick hydrogen bonds (Figure 1). The P domain is capable of binding to target nucleotides by the formation of non-Watson-Crick hydrogen bonds (e.g., Figure 1 and Table 1). When two nucleotides from different strands of DNA or RNA form hydrogen bonds according to the base pairing rules given herein, one base pair or one duplex is formed. When a nucleotide from the AP domain and a nucleotide from the P domain bind to the same target nucleotide, a base triad is formed.
Egy nukleinsav komplementer cél szálával való paralell dómén bázis párosodása termodinamikai szempontból kevésbé előnyös mint a Watson-Crick-féle bázis párosodás; azonban, amikor mind aBase base pairing with a complementary target strand of a nucleic acid is less thermodynamically advantageous than Watson-Crick base pairing; however, when both
paralell és az antiparalell párosodási módok jelen vannak egy egyedüli molekulában igen stabil komplexek jöhetnek létre. így egy cirkuláris oligomer két ellentétes doménje egy centrális céllal rendelkező komplexet hoz létre, triplex struktúrát mutatva, vagy egy hármas helikális komplexet, melyet a kör két hurkos vége köt össze. Például ez az elrendezés lehetővé teszi, hogy négy hidrogénkötés jöjjön létre ha két timin kötődik egy cél adeninhez és 5 hidrogén kötés jöhet létre, ha két citozin kötődik egy cél guaninhoz.parallel and antiparallel pairing modes are present in a single molecule very stable complexes can be formed. Thus, the two opposing domains of a circular oligomer form a complex having a central target, showing a triplex structure, or a triple helical complex linked by two looped ends of the circle. For example, this arrangement allows four hydrogen bonds to be formed when two thymines bind to one target adenine, and five hydrogen bonds to form when two cytosines are bound to one target guanine.
Továbbá a P és az AP domének kötési tulajdonságai miatt a találmány cirkuláris oligonukleotidjai szelektívebbek egy adott céllal szemben, mint a megfelelő lineáris oligonukleotidok. Ehhez a fokozott szelektivitáshoz legalább két tényező járul hozzá. Először, a találmány cirkuláris oligonukleotidjai kétszer kötődnek ugyanahhoz a központi cél szálhoz. így két dómén vesz részt egy cél kiválasztásában. Másodszor, egy C+G-C triádban a citozin protonizációja csak akkor szerencsés, ha ez a triád létrejön és a további proton pozitív töltést ad a triádnak. Ez a pozitív töltés csökkentheti a három foszfodiészter gerinc juxtapoziciójából adódó negatív töltésű taszítást.Furthermore, due to the binding properties of the P and AP domains, the circular oligonucleotides of the invention are more selective for a particular target than the corresponding linear oligonucleotides. At least two factors contribute to this enhanced selectivity. First, the circular oligonucleotides of the invention bind twice to the same central target strand. Thus, two domains are involved in selecting one target. Second, in a C + G-C triad, the protonization of cytosine is only successful if this triad is formed and the additional proton gives a positive charge to the triad. This positive charge can reduce the negative charge repulsion resulting from the juxtaposition of the three phosphodiester backbones.
A lineáris oligonukleotidoktól eltérően a találmány cirkuláris oligonukleotidjai elmozdíthatják a kettős szálú cél egyik szálát olyan körülmények között, ahol a kettősszálu cél denaturációja termodinamikai szempontokból nem kedvező. A lineáris oligonukleotidok nem rendelkeznek azzal a képeséggel, hogy elmozdítsák egy duplex egyik szálát. Például, egy kettősszálu cél felezési ideje egy komplementer lineáris oligonukleotid jelenlétében kb. 58 perc, olyan hosszú, hogy a lineáris oligonukleotid kevéssé használható a duplex cél egyik szálának elmozdítására. Azonban egy kettős szálú cél felezési ideje a találmány cirkuláris oligonukleotidjainak jelenlétében csupán 30 sec.Unlike linear oligonucleotides, circular oligonucleotides of the invention may displace one strand of a double-stranded target under conditions where the denaturation of the double-stranded target is not thermodynamically favorable. Linear oligonucleotides do not have the ability to displace a strand of a duplex. For example, the half-life of a double-stranded target in the presence of a complementary linear oligonucleotide is approx. 58 minutes, so long that the linear oligonucleotide is of little use for displacing one strand of the duplex target. However, the half-life of a double-stranded target in the presence of circular oligonucleotides of the invention is only 30 seconds.
Ezért a találmány cirkuláris oligonukleotidjai nemcsak arra használhatók, hogy az egyszálu célokat kössék, hanem arra is, hogy kettős szálú célt kössenek. Ennek megfelelően, mivel mind az egyszálu, mind a kettősszálu nukleinsavak szolgálhatnak a cirkuláris oligonukleotidok céljaiként ezek a cirkuláris oligonukleotidok jobban hasznosíthatók, mint a lineáris oligonukleotidok. Például a találmány cirkuláris oligonukleotidjai a biológiai folyamatok jobb szabályozói in vivő és jobb in vitro diagnisztikai próbák mint a megfelelő lineáris oligonukleotidok.Therefore, the circular oligonucleotides of the invention can be used not only to bind single-stranded targets but also to double-stranded targets. Accordingly, since both single-stranded and double-stranded nucleic acids can serve as targets for circular oligonucleotides, these circular oligonucleotides are more useful than linear oligonucleotides. For example, circular oligonucleotides of the invention are better regulators of biological processes in vivo and better in vitro diagnostic assays than corresponding linear oligonucleotides.
Ha a nukleinsav templát túlnyúlik a központi három szálú cél:kör komplexen, egy P vagy egy AP dómén kötődhet duplexként a hármas standard komplex bármelyik oldalához. Ily módon egy cél:cirkuláris oligonukleotid komplex lehet részben kettősszálu és részben hármas szálú, ahol a kettős szálú részek P:cél duplexek lehetnek, kötött AP nukleotidok nélkül, vagy AP:cél duplexek kötött P nukleotidok nélkül. Ez az elrendezés egy lépcsős elrendezés .If the nucleic acid template extends beyond the central three-stranded target: a circle complex, a P or AP domain can be duplexed to either side of the standard triple complex. Thus, one target: a circular oligonucleotide complex can be partially double stranded and partly triple stranded, wherein the double stranded portions can be P: target duplexes without bound AP nucleotides or AP: target duplexes without bound P nucleotides. This layout is a tiered layout.
Az összes P dómén, AP dómén és cél rendelkezhet függetlenül 2 - 200 nukleotiddal, előnyösen 4 - 100 nukleotiddal.A leginkább előnyben részesített hosszúság 6-36 nukleotidot jelent.Each of the P domains, the AP domain and the target may independently have from 2 to 200 nucleotides, preferably from 4 to 100 nucleotides. The most preferred length is from 6 to 36 nucleotides.
A P és AP doméneket hurok domének választják el, melyek • · • · • · függetlenül rendelkezhetnek kb. 2 - 2000 nukleotiddal. Az előnyben részesített hurok hosszúság 3-8 nukleotid, a leginkább előnyben részesített 5 nukleotid hosszú.The P and AP domains are separated by loop domains, which can independently have approx. 2 to 2000 nucleotides. The preferred loop length is 3-8 nucleotides, the most preferred loop being 5 nucleotides long.
A találmány szerint a hurok domének nem kell, hogy nukleotid bázisokból álljanak. A nem nukleotid-hurkok a cirkuláris oligonukleotidok előállítását olcsóbbá tehetik. Még jelentősebb, hogy a nem-nukleotid hurkokkal rendelkező cirkuláris oligonukleotidok sokkal ellenállóbbak a nukleázokkal szemben, ezért hosszabb biológiai felezési idővel rendelkeznek, mint a lineáris oligonukleotidok. Továbbá, a töltéssel nem rendelkező hurkok, vagy a pozitív töltésű horkok elősegíthetik a kötődést megszüntetve a negatív töltésű taszítást a hurok és a cél között. Továbbá, a töltés nélküli, vagy a hidrofób nem-nukleotid hurokkal rendelkező cirkuláris oligonukleotidok könnyebben átjutnak a celluláris membránokon, mint a nukleotid hurokkal rendelkező cirkuláris oligonukleotidok.According to the invention, loop domains do not have to be nucleotide bases. Non-nucleotide loops can make the production of circular oligonucleotides cheaper. More importantly, circular oligonucleotides having non-nucleotide loops are much more resistant to nucleases and therefore have a longer biological half-life than linear oligonucleotides. Further, uncharged loops or positively charged loops may promote binding by eliminating the negatively charged repulsion between the loop and the target. Further, uncharged or hydrophobic non-nucleotide circular oligonucleotides pass more easily through cellular membranes than circular oligonucleotides having a nucleotide loop.
Az itt szemléltettek szerint a nem-nukleotid hurok domének alkil láncokból polietilén glikol vagy oligoetilén glikol láncokból vagy más láncokból állhatnak a szükséges szférikus vagy hajlékonysági tulajdonságokat biztosítva, melyek összeegyeztethetők az oligonukleotid szintézissel. Ezen láncok hossza megegyezik kb. 2-2000 nukleotid hosszával, előnyösen 3-8 nukleotid hosszúságúak. Ezen láncok esetében a legelőnyösebb lánchosszuság 5 nukleotiddal egyezik meg.As illustrated herein, non-nucleotide loop domains may consist of alkyl chains of polyethylene glycol or oligoethylene glycol chains or other chains, providing the required spherical or flexibility properties compatible with oligonucleotide synthesis. These chains have the same length of approx. They are 2-2000 nucleotides in length, preferably 3-8 nucleotides in length. The most preferred chain length for these chains is 5 nucleotides.
A nem-nukleotid hurok domének előnyben részesített láncai polietilén glikol vagy oligoetilén glikol láncok. Előnyösen azPreferred chains of non-nucleotide loop domains are polyethylene glycol or oligoethylene glycol chains. Preferably
- 27 oligoetilén glikol láncok 5 nukleotid hosszúságú lánchoz hasonló láncokból állnak, pl. előnyösen egy pentaetilén glikol, egy hexaetilén glikol vagy egy heptaetilén glikol láncból.27 oligoethylene glycol chains consist of chains similar to 5 nucleotides in length, e.g. preferably a pentaethylene glycol, a hexaethylene glycol or a heptaethylene glycol chain.
A cirkuláris oligonukleotidok egyszálu DNS-ak vagy RNS-ak, nukleotidjaiban guanin (G), adenin (A), timin (T), citozin (C) vagy uracil (U) bázisokkal, vagy bármely olyan nukleotid analóggal mely képes hidrogén kötések létrehozására paralell vág antiparalell módon. A nukleotid analógok közé tartoznak a következők: pseudocitidin, izopseudocitidin, 3-aminofenil-imidazol, 2'-0metil-adenozin, 7-deazadenozin, 7-deazaguanozin, 4-acetilcitidin,Circular oligonucleotides are single-stranded DNA or RNA, with nucleotides in guanine (G), adenine (A), thymine (T), cytosine (C) or uracil (U) bases, or any nucleotide analogue capable of forming hydrogen bonds in parallel cut in antiparallel fashion. Nucleotide analogs include: pseudocytidine, isopseudocytidine, 3-aminophenylimidazole, 2'-O-methyladenosine, 7-deazadenosine, 7-deazaguanosine, 4-acetylcitidine,
5-(karboxi-hidroxilmetil)-uridin, 2'-O-metilcitidin, 5-karboximetilaminometil- 2 - tioridin, 5-karboximetilamino-metiluridin, dihidrouridin, 2'-O-metiluridin, 2'-O-metil-pseudouridin, béta,D-galaktozilqueozin, 2'-O-metilguanozin, inozin, N6-izopenteniladenozin, 1-metiladenozin, 1-metil-pseudouridin, 1-metilguanozin, 1-metilinozin, 2,2-dimetilguanozin, 2-metiladenozin, 2metilguanozin,3-metilcitidin, 5-metiluridin, N6-metil-adenozin,5- (Carboxy-hydroxylmethyl) -uridine, 2'-O-methylcytidine, 5-carboxymethylaminomethyl-2-thioridine, 5-carboxymethylaminomethyluridine, dihydrouridine, 2'-O-methyluridine, 2'-O-methyl-pseudouridine, beta , D-galactosylqueosine, 2'-O-methylguanosine, inosine, N6-isopentenyladenosine, 1-methyladenosine, 1-methylpseudouridine, 1-methylguanosine, 1-methylinosine, 2,2-dimethylguanosine, 2-methyladenosine, 2-methylguanosine, 3- methylcitidine, 5-methyluridine, N6-methyladenosine,
-metilguanozin., 5 -metilamino-metiluridin,-methylguanosine, 5-methylaminomethyluridine,
5-metoxiaminometil-2-tiouridin, beta-D-mannosilqueosin, 5-metoxikarbonilmetiluridin, 5-metoxiuridin, 2-metil-tio-N6-izopenteniladenozin, N-(9-beta-D-ribofuranozil- 2-metiltiopurin-6~il)karbamoil) treonin, N-(9-beta-D-ribofuranozilpurin-6-il)-metilkarbamoil)treonin. Ha lehetőség van rá vagy ribóz vagy dezoxiribóz alkalmazható ezekkel az analógokkal. Alfa-anomerikus konformációban levő nukleotid bázisok is alkalmazhatók a találmány cirkuláris oligonukleotidjaiban.5-methoxyaminomethyl-2-thiouridine, beta-D-mannosilqueosin, 5-methoxycarbonylmethyluridine, 5-methoxyuridine, 2-methylthio-N6-isopentenyladenosine, N- (9-beta-D-ribofuranosyl-2-methylthiopurine-6-yl) ) carbamoyl) threone, N- (9-beta-D-ribofuranosylpurin-6-yl) methylcarbamoyl) threone. Where possible, either ribose or deoxyribose may be used with these analogs. Nucleotide bases in alpha-anomeric conformation may also be used in the circular oligonucleotides of the invention.
Az előnyben részesített nukleotid analógok nem módosítottPreferred nucleotide analogs are unmodified
G, A, T, C és U nukleotidok; pirimidin analógok alacsonyabb alkil, alacsonyabb alkoxi, alacsonyabb alkilamin, fenil, vagy alacsonyabb alkil helyettesitésü fenil csoportokkal a bázis 5-ös pozíciójában, és purin analógok hasonló csoportokkal a bázis 7-es vagy 8-as pozíciójában. A különösen előnyben részesített nukleotid analógok az 5-metilcitozin, az 5-metiluracil, a diaminopurin és a ribóz vagy a dezoxiribóz helyett 2'-O-metilribóz egységekkel rendelkező nukleotidok. Ahogy a találmányban alkalmazzuk az alacsonyabb alkil, az alacsonyabb alkoxi és az alacsonyabb alkilamin 1-6 szénatomot tartalmazhat és lehet egyenes vagy elágazó láncú. Ezek közé a csoportok közé a következők tartoznak: metil, etil, propil, izopropil, butil, izobutil, tercier butil, amil, hexil és a hasonlók. Az előnyben részesített alkil csoport a metil csoport.G, A, T, C, and U; pyrimidine analogs with lower alkyl, lower alkoxy, lower alkylamine, phenyl, or lower alkyl substituted phenyl at position 5 of the base, and purine analogs with similar groups at position 7 or 8 of the base. Particularly preferred nucleotide analogs are nucleotides having 2'-O-methylribose units instead of 5-methylcytosine, 5-methyluracil, diaminopurine and ribose or deoxyribose. As used herein, lower alkyl, lower alkoxy and lower alkylamine may have from 1 to 6 carbon atoms and may be straight or branched. These groups include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, amyl, hexyl and the like. The preferred alkyl group is methyl.
A cirkuláris oligonukleotidokat először lineáris oligonukleotidokként hozhatjuk létre és ezután alakíthatók át kör alakúvá. A lineáris oligonukleotidokat a DNS vagy RNS oligonukleotidok előállításánál ismert számos eljárás bármelyikével elő lehet állítani. Például ilyen eljárások közé tartoznak az enzimatikus szintézis és a kémiai szintézis.Circular oligonucleotides can first be generated as linear oligonucleotides and then converted to circular. Linear oligonucleotides can be prepared by any of several methods known in the art for preparing DNA or RNA oligonucleotides. For example, such methods include enzymatic synthesis and chemical synthesis.
A DNS oligonukleotid szintézis enzimatikus módszerei gyakran alkalmazzák a Klenow-féle, a T7, a T4 a Tag vagy az E. coli DNS polimerázokat a Sambrook et al. által leírtak szerint. Az RNS oligonukleotid szintézis enzimatikus módszerei gyakran alkalmazzák az SP6, a T3 vagy a T7 RNS polimerázt a Sambrook et al.Enzymatic methods for DNA oligonucleotide synthesis often utilize Klenow's, T7's, T4's Tag, or E. coli DNA polymerases according to Sambrook et al. . Enzymatic methods for RNA oligonucleotide synthesis frequently utilize SP6, T3 or T7 RNA polymerase as described in Sambrook et al.
által leírtak szerint. Reverz transzkriptáz szintén alkalmazható az RNS-ból történő DNS szintézishez (Sambrook et al.). Az oligonukleotid enzimatikus előállításához egy olyan templát nukleinsavra van szükség, mely vagy kémiailag szintetizálható vagy mRNS-ként genom DNS-ként, klónozott genom DNS-ként, klónozott cDNS-ként vagy más rekombináns DNS -ként nyerhető. A DNS oligonukleotid szintézis enzimatikus módszerei közül néhányban szükség lehet további primer oligonukleotidokra, melyek kémiailag szintetizálhatok. Végül a lineáris oligonukleotidok PCR technikákkal is előállíthatok ahogy azt pl. Saiki et al. (1988, Science 239:487) leírják.. Reverse transcriptase can also be used for DNA synthesis from RNA (Sambrook et al.). The enzymatic production of the oligonucleotide requires a template nucleic acid which can be either chemically synthesized or obtained as mRNA as genomic DNA, cloned genomic DNA, cloned cDNA or other recombinant DNA. Some of the enzymatic methods for DNA oligonucleotide synthesis may require additional primary oligonucleotides that can be chemically synthesized. Finally, linear oligonucleotides can also be produced by PCR techniques as described e.g. Saiki et al. (1988, Science 239: 487).
A lineáris oligonukleotidok kémiai szintézise jól ismert a tudomány e területén és oldat vagy szilárd fázisú technikákkal végezhető el. Továbbá meghatározott szekvenciával rendelkező lineáris oligonukleotidok beszerezhetők a kereskedelemben is, vagy előállíthatok a számos különböző eljárás bármelyikével, ideértve a foszforamidit, a foszfit triészter, a H-foszfonát és foszfotriészter módszereket, melyek automatizált szintézises módszerek. A választott szintézises módszer függhet a kívánt oligonukleotid hosszúságától és az ilyen jellegű választások a tudomány e területén átlagosan képzett szakember képességein belül vannak. Például a foszforamidit és foszfit triészter módszer 175 vagy még több nukleotidot tartalmazó oligonukleotidokat hoz létre, mig a H-foszfonát módszer a 100-nál kevesebb nukleotidból álló oligonukleotidok esetében működik jól. Ha módosított bázisok fordulnak elő az oligonukleotidban, és előnyö-The chemical synthesis of linear oligonucleotides is well known in the art and can be accomplished by solution or solid phase techniques. Furthermore, linear oligonucleotides having a defined sequence are commercially available or can be prepared by any of a variety of methods, including phosphoramidite, phosphite triester, H-phosphonate and phosphotriester, which are automated synthesis methods. The synthesis method chosen may depend on the length of the desired oligonucleotide and such choices are within the capabilities of one of ordinary skill in the art. For example, the phosphoramidite and phosphite triester method produces oligonucleotides containing 175 or more nucleotides, while the H-phosphonate method works well for oligonucleotides of less than 100 nucleotides. If modified bases occur in the oligonucleotide and preference is given to
sen, ha módosított foszfodiészter kötéseket alkalmazunk, akkor a szintetikus eljárások megváltoztathatók szükségszerűen az ismert eljárásoknak megfelelően. Ebben a tekintetben Uhlmann et al.Also, when modified phosphodiester bonds are used, the synthetic procedures may be modified according to known procedures. In this regard, Uhlmann et al.
(1990 Chemical Reviews 9_0:543-584) tájékoztatást nyújt és körvonalaz olyan eljárásokat, melyek a módosított bázisokkal és módosított foszfodiészter kötésekkel rendelkező oligonukleotidok előállítására alkalmasak.(1990 Chemical Reviews 9-0: 543-584) provides information and outlines methods for preparing oligonucleotides with modified bases and modified phosphodiester bonds.
A szintetikus lineáris oligonukleotidok poliakrilamid gélelektroforézissel vagy a számtalan kromatográfiás módszer bármelyikével tisztíthatok, ideértve a gélkromatográfiát és a HPLC módszert. Egy nukleotid szekvencia hitelesítésére az oligonukleotidok alávethetők az ismert eljárások bármelyikével végzett DNS szekvenálásnak ideéertve a Maxam és Gilbert-féle szekvenálási módszert, a Sanger-féle szekvenálási módszert, a kapilláris elektroforetikus szekvenálási módszert, a vándorló pont szekvenálási eljárást, vagy a Hybond papírhoz kötött oligonukleotidok szelektív kémiai degradációs eljárását alkalmazva. A rövid oligonukleotidok szekvenciái analizálhatók plazma deszorpciós tömeg spektroszkópiával vagy gyors atom bombázással (McNeal, et al., 1982, J.Am.Chem.Soc. 104:976; Viari et al.. 1987, Biomed. Environ. Mass Spectrom. .14:83; Grotjahn et al. , 1982, Nuc.Acid Rés. .10:4671). Az RNS oligonukleotidokhoz is beszerezhetők szekvenálási módszerek.Synthetic linear oligonucleotides can be purified by polyacrylamide gel electrophoresis or by any of a number of chromatographic methods, including gel chromatography and HPLC. To verify a nucleotide sequence, the oligonucleotides may be subjected to DNA sequencing by any of the known methods, including the Maxam and Gilbert sequencing method, the Sanger sequencing method, the capillary electrophoretic sequencing method, the migratory point sequencing oligonucleotide sequencing method, by chemical degradation. The sequences of the short oligonucleotides can be analyzed by plasma desorption mass spectroscopy or by fast atom bombardment (McNeal, et al., 1982, J.Am.Chem.Soc. 104: 976; Viari et al., 1987, Biomed. Environ. Mass Spectrom., 14). : 83; Grotjahn et al., 1982, Nuc. Acid Res., 10: 4671). Sequencing methods are also available for RNA oligonucleotides.
A találmány számos módszert biztosit a cirkuláris oligonukleotidok lineáris prekurzorokból (pl. előkörökből) történő előállítására, ezek közé tartozik az a módszer, melyben egy előkört szintetizálunk, majd hozzákapcsoljuk egy vég kötődésű oligonukleotidhoz, és az élőkor két végét csatlakoztatjuk. Egy oligonukleotid két végének csatlakoztatására szolgáló bármely módszert megfontolunk a találmányban, ideértve az olyan kémiai módszereket, melyek pl. olyan ismert párosító anyagokat alkalmaznak, mint a BrCN, N-cianoimidazol ZnC12, l-etil-3-(3dimetilaminopropil)karbodiimid és más karboimidek és karbonil diimidazolok. Továbbá, egy élőkor végei kapcsolhatók egy 5'foszfát és egy 3'hidroxi, vagy egy 5'hidroxi és egy 3'foszfát kondenzálásával.The present invention provides a number of methods for producing circular oligonucleotides from linear precursors (e.g., loops), including the method of synthesizing a precursor and attaching it to an end-binding oligonucleotide and attaching the two ends of a lifetime. Any method for joining the two ends of an oligonucleotide is contemplated in the present invention, including chemical methods, e.g. known coupling agents such as BrCN, N-cyanoimidazole ZnC12, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide and other carboimides and carbonyl diimidazoles are used. Further, the ends of a lifetime can be coupled by condensing a 5'phosphate and a 3'hydroxy or a 5'hydroxy and a 3'phosphate.
A találmánnyal összhangban egy egyszerű egylépéses kémiai módszert is biztosítunk a kérdéses cirkuláris oligonukleotidok vagy körök előkörökből való megszerkesztéséhez. Egy olyan oligonukleotidot szerkesztünk meg, mely a cél nukleinsav szekvenciájával azonos szekvenciával rendelkezik; ez a vég-kapcsolódásu oligonukleotid. Egy DNS vagy egy RNS lineáris előkört szintetizálunk kémiai vagy enzimatikus utón és foszforiláljuk az 5' vagy a 3' végén, ismét vagy kémiai vagy enzimatikus utón. Az előkört és a vég-kapcsolódásu oligonukleotidot összekeverjük és kettős szálúvá tesszük,igy létrehozva egy olyan komplexet, melyben az élőkor 5' és 3'vége szomszédos, ahogy azt a 2. ábra is mutatja. Előnyben részesített, ha az élőkor végei egy kötő doménen belül találhatók és nem a hurok doménben, előnyösen az anti-paralell kötő doménen belül a paralell doménen belüli elhelyezkedés helyett. Továbbá, előnyös, ha az élőkor az 5'-foszfát helyett egy 3'-foszfáttal rendelkezik. A komplex képződés után, a végek egyIn accordance with the invention, there is also provided a simple one-step chemical method for constructing the circular oligonucleotides or circles of interest from the foreground. An oligonucleotide having the same sequence as the target nucleic acid was constructed; this is the end-linked oligonucleotide. A DNA or an RNA linear precursor is synthesized on a chemical or enzymatic residue and phosphorylated at its 5 'or 3' end, again on either a chemical or enzymatic residue. The precursor and the end-linked oligonucleotide are mixed and double-stranded to form a complex in which the 5 'and 3' ends of the lifespan are adjacent, as shown in Figure 2. It is preferred that the ends of the lifetime are located within a binding domain and not within the loop domain, preferably within the anti-parallel binding domain rather than within the parallel domain. Furthermore, it is preferable that the age of the patient has a 3'-phosphate instead of 5'-phosphate. After complex formation, the ends are one
kondenzációs reakción mennek keresztül pufferolt vizes oldatban, mely kétvegyértékü fém ionokat és BrCN-t taralmaz kb ph=7.0 értéken. Egy előnyben részesített megvalósulásban a puffer imidazol-Cl 7.0 pH értéken olyan kétvegyértékü fém ionokkal, mint a Ni, Zn, vagy a Co. Nikkel a leginkább előnyben részesített kétvegyértékü fém. A kondenzáció kb 6-48 óra elteltével következik be 4-37 C hőmérsékleten való inkubálás után. Más kétvegyértékü fémek, mint a Cu, Pb, Ca és Mg szintén használhatók.undergo a condensation reaction in a buffered aqueous solution containing divalent metal ions and BrCN at about ph = 7.0. In a preferred embodiment, the buffer with imidazole-Cl 7.0 at pH 7.0 with divalent metal ions such as Ni, Zn or Co. Nickel is the most preferred divalent metal. Condensation occurs after about 6-48 hours after incubation at 4-37 ° C. Other divalent metals such as Cu, Pb, Ca and Mg may also be used.
Az RNS cirkularizáció más módszerével előnyösen a hurok doménben levő megfelelő nukleotid szekvenciákat egy RNS oligonukleotidba építjük be, az ön-összeépülés elősegítése céljából, mivel a cirkuláris termék a megfelelő körülmények között jön létre (Sugimoto et al., 1988, Biochemistry 27:6384-6392).By other methods of RNA circularization, the corresponding nucleotide sequences in the loop domain are preferably inserted into an RNA oligonucleotide to facilitate self-assembly, since the circular product is generated under appropriate conditions (Sugimoto et al., 1988, Biochemistry 27: 6384-6392). ).
Az enzimatikus körzárás szintén alkalmazható DNS ligáz vagy RNS ligáz használatával az enzim számára megfelelő körülmények között.Enzymatic encapsulation can also be performed using DNA ligase or RNA ligase under conditions appropriate to the enzyme.
A cirkuláris oligonukleotidok templátjaiktól denaturáló gélelektroforézissel vagy olvasztással különíthetők el, melyet gélelektroforézis követ, vagy más megfelelő kromatográfiás vagy elektroforézises módszerrel. A kinyert cirkuláris oligonukleotid ezután tovább tisztítható standard technikákkal, ahogy a találmány módszereiben való alkalmazáshoz szükséges.Circular oligonucleotides may be separated from their templates by denaturing gel electrophoresis or melting followed by gel electrophoresis or other suitable chromatography or electrophoresis. The recovered circular oligonucleotide can then be further purified by standard techniques as required for use in the methods of the invention.
A találmány szemlélteti a kérdéses oligonukleotid származtatását, vagy kémiai módosítását olyan kémiai csoportokkal, melyek elősegítik a celluláris felvételt. Például egy koleszterol egység oligonukleotidhoz való kovalens kötődése 5-10-szeresére fokozhatja a celluláris felvételt, mely viszont 10-szeresére növelheti a DNS kötődést (Boutorin et al., 1989 FEBS Letters 254:129-132). Celluláris receptorokként más ligandumok is hasznosíthatók lehetnek a celluláris felvétel fokozásához, pl. az inzulin, transzferrin és mások. Hasonlóképpen, az oligonukleotidok poli-L-lizinnel való származtatása segítheti a sejtek által történő oligonukleotid felvételt (Schell, 1974, Biochem. Biophys. Acta 340: és Lemaitre et al., 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84,:648). Bizonyos fehérje hordozók szintén elősegíthetik a celluláris felvételt, ideértve pl. a szérum albumint, a nukleáris fehérjéket, melyek a mag felé irányuló transzporthoz szükséges jelekkel rendelkeznek, és virális, vagy bakteriális fehérjéket, melyek képesek áthatolni a sejt membránon. Ezért a fehérje hordozók hasznosak, ha kapcsolatban vannak, vagy kötődnek a találmány cirkuláris oligonukleotidjaival. Ennek megfelelően a találmány szemlélteti a kérdéses cirkuláris oligonukleotidok olyan csoportokkal való származtatását, melyek elősegítik a celluláris felvételt; az ilyen csoportok közé tartoznak a következők: szénhidrogének és nem-poláris csoportok, koleszterol, poli-L-lizin és fehérjék, akárcsak más aril vagy szteroid csoportok és polikationok, melyek analóg előnyös hatással rendelkeznek, mint pl. a fenil vagy naftil csoportok, quinolin, antracén vagy fenantracén csoportok, zsírsavak, zsiralkoholok és sesquiterpének, diterpének és szteroidok.The invention illustrates the derivation or chemical modification of the oligonucleotide of interest by chemical moieties that promote cellular uptake. For example, covalent binding of a cholesterol moiety to an oligonucleotide can increase cellular uptake by 5 to 10-fold, which in turn increases DNA binding by 10-fold (Boutorin et al., 1989 FEBS Letters 254: 129-132). Other ligands may be useful as cellular receptors to enhance cellular uptake, e.g. insulin, transferrin and others. Similarly, derivatization of oligonucleotides with poly-L-lysine can facilitate cellular oligonucleotide uptake (Schell, 1974, Biochem. Biophys. Acta 340: and Lemaitre et al., 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. 648). Certain protein carriers may also promote cellular uptake, e.g. serum albumin, nuclear proteins that carry signals for transport to the nucleus, and viral or bacterial proteins that can penetrate the cell membrane. Therefore, protein carriers are useful when linked to or bound to the circular oligonucleotides of the invention. Accordingly, the invention illustrates the derivation of the circular oligonucleotides of interest with groups that promote cellular uptake; such groups include hydrocarbons and non-polar groups, cholesterol, poly-L-lysine and proteins, as well as other aryl or steroid groups and polycations which have analogous beneficial effects, e.g. phenyl or naphthyl groups, quinoline, anthracene or phenanthracene groups, fatty acids, fatty alcohols and sesquiterpenes, diterpenes and steroids.
A találmány továbbá szemlélteti a kérdéses oligonukleotidok olyan anyagokkal való származtatását, melyek hasítani képesek, vagy módosítani tudják a cél nukleinsavat vagy más nukleinsav szálakat, melyek kapcsolatban állnak a céllal vagy melyek annak közelében találhatók. Például virális DNS vagy RNS tehető a megsemmisítés céljává anélkül, hogy kárt okoznánk a celluláris nukleinsavban azáltal, hogy a cél nukleinsawal komplementer cirkuláris oligonukleotidot adunk, mely kötődik egy anyaghoz, mely a kötődésen keresztül hasítani tudja vagy inaktívvá tudja tenni a virális DNS-at vagy RNS-at. A nukleinsavakat rongáló anyagok - melyeket a találmány a hasitási vagy módosító aktivitásuk miatt szemléltet - közé tartoznak pl. az RNS és DNS nukleázok, a ribozimek, melyek hasítani tudják az RNS-at, az azidoproflavin, az akridin, az EDTA/Fe, a kloroetilamin, az azidofenacil és a fenentrolin/Cu. Uhlmann et al. (1990, Chemical Reviews 90:The invention further illustrates the derivation of the oligonucleotides of interest by substances which are capable of cleaving or modifying the target nucleic acid or other nucleic acid strands that are related to or located near the target. For example, viral DNA or RNA can be targeted for destruction without damaging the cellular nucleic acid by adding a circular oligonucleotide complementary to the target nucleic acid that binds to a substance that can cleave or inactivate the viral DNA or RNA. -at. Nucleic acid damaging agents exemplified by the present invention for their cleavage or modifying activity include e.g. RNA and DNA nucleases, ribozymes that can cleave RNA, azidoproflavin, acridine, EDTA / Fe, chloroethylamine, azidofenacil and phenentroline / Cu. Uhlmann et al. (1990, Chemical Reviews 90:
543-584) további információt biztosítanak az ilyen anyagok használatáról, valamint olyan oligonukleotid származtatási módszereket, melyek a kérdéses cirkuláris oligonukleotidok használatához adaptálhatók.543-584) provide further information on the use of such materials as well as oligonucleotide derivation methods that can be adapted to use the circular oligonucleotides of interest.
A kérdéses cirkuláris oligonukleotidok olyan csoportokkal való származtatása, melyek elősegítik a celluláris felvételt vagy a cél kötését, valamint a nukleinsav rongáló anyagokkal vagy drogokkal való származtatás elvégezhető a tudomány e területén képzett szakember számára ismert eljárások bármelyikével. Továbbá, a kívánt csoportok hozzáadhatok a nukleotidokhoz, az oligonukleotidok szintézise előtt. Például ezek a csoportok köthetők a T vagy a C 5-pozícióihoz és ezek a módosított T és C .* ··· .:. ..* ···Derivation of the circular oligonucleotides of interest with moieties that promote cellular uptake or target binding, and nucleic acid derivatizing agents or drugs, can be accomplished by any of the methods known to those skilled in the art. Furthermore, the desired groups may be added to the nucleotides before synthesis of the oligonucleotides. For example, these groups can be linked to the T or C 5 positions and they are modified T and C. * ···.:. .. * ···
- 35 nukleotidok használhatók a találmány cirkuláris oligonukleotidjainak szintetizálásához. Továbbá, a szelektált nukleotidok származtatása lehetővé teszi a csoport cirkuláris oligonukleotid szelektált doménjébe való beépítését. Például, bizonyos esetekben előnyös, ha a csoportokat a hurokba építjük be, ahol a csoport nem hat a kötésre, vagy az AP vagy P doménbe, a cél nukleinsav hasításának vagy módosításának elősegítése céljából.35 nucleotides may be used to synthesize circular oligonucleotides of the invention. In addition, derivation of the selected nucleotides allows insertion of the group into the circular oligonucleotide selected domain. For example, in some cases, it is preferable for the moieties to be inserted into a loop where the moiety does not act on the bond or the AP or P domain to facilitate cleavage or modification of the target nucleic acid.
A találmánnyal összhangban, a cirkuláris oligonukleotidok foszfodiészter gerincének módosítását szintén szemléltettük . Az ilyen módosítások elősegíthetik a sejtek oligonukleotid felvételét, vagy meghosszabbíthatják az ilyen nukleotidok biológiai felezési idejét. Például, a cirkuláris oligonukleotidok sokkal gyorsabban juthatnak be a sejtbe, ha az internukleotid foszfátról a negatív töltést eltávolítjuk. Ezt úgy érhetjük el, hogy a foszfát negatív töltésű oxigénjét egy metil csoportra, egy aminra cseréljük vagy ha a foszfodiészter kötést egy foszfotriészter kötésre cseréljük úgy, hogy a negatív töltésű foszfát oxigénhez egy alkil csoportot adunk. Másik megoldásként, a foszfát atomok közül - melyek résztvevői a normális foszfodiészter kötésnek egyet vagy többet lecserélünk. Például NH-P, CH2~P vagy S-P kötések hozhatók létre. Ennek megfelelően a találmány foglalkozik a metilfoszfonát, a foszforotioát, a foszforoditioát, a foszfotriészter és a foszfor-boron kötések alkalmazásával (Sood et al., 1990, J. Am. Chem. Soc. 112:9000). A foszfodiészter csoport siloxán, karbonát, acetamidát, vagy tioéter csoportokkal helyettesíthető. Ezek a módosítások szintén fokozhatják a kérdésesIn accordance with the invention, modification of the phosphodiester backbone of circular oligonucleotides has also been illustrated. Such modifications may promote oligonucleotide uptake by cells or extend the biological half-life of such nucleotides. For example, circular oligonucleotides can enter the cell much more quickly if the negative charge from the internucleotide phosphate is removed. This can be accomplished by replacing the negatively charged oxygen of the phosphate with a methyl group, an amine, or by replacing the phosphodiester bond with a phosphotriester bond by adding an alkyl group to the negatively charged phosphate oxygen. Alternatively, one or more of the phosphate atoms that are involved in the normal phosphodiester bond are exchanged. For example, NH-P, CH 2 ~ P or SP bonds can be formed. Accordingly, the present invention relates to the use of methylphosphonate, phosphorothioate, phosphorodithioate, phosphotriester and phosphorus boron bonds (Sood et al., 1990, J. Am. Chem. Soc. 112: 9000). The phosphodiester group may be replaced by siloxane, carbonate, acetamidate or thioether groups. These changes may also enhance the issue in question
4« oligonukleotid nukleázokkal szembeni rezisztenciáját. A módosított foszfodiészter kötésű oligonukleotidok szintézisére szolgáló módszerekről Uhlmann et al., adnak áttekintést.4 'oligonucleotide resistance to nucleases. Methods for the synthesis of modified phosphodiester-linked oligonucleotides are reviewed in Uhlmann et al.
A nem-nukleotid hurkokkal rendelkező cirkuláris oligonukleotidok az ismert módszerek bármelyikével előállithatók. Például, Durand et al. (1990, Nucleic Acids Rés. 18: 6353-6359) szintetikus módszereket biztosítanak a nem-nukleotid láncok DNS-hoz való kötéséhez. Az ilyen eljárások átalában adaptálhatók egy lineáris oligonukleotid prekurzor automatizált szintézisének lehetővé tételéhez, melyet ekkor a találmány cirkuláris oligonukleotidjának előállításához lehet felhasználni. Általánosságban, a standard DNS szintézisben a nukleotidokkal reakcióba lépő csoportok, pl. a foszforamidit, H-foszfonát, dimetoxitritil, monometoxitritil és a hasonlók a nem nukleotid láncok végeihez helyezhetők és a P és AP domének végeinek megfelelő nukleotidok ezekhez köthetők .Circular oligonucleotides having non-nucleotide loops may be prepared by any of the known methods. For example, Durand et al. (1990, Nucleic Acids Sl. 18: 6353-6359) provide synthetic methods for binding non-nucleotide chains to DNA. Such methods can generally be adapted to allow for the automated synthesis of a linear oligonucleotide precursor which can then be used to produce the circular oligonucleotide of the invention. In general, in standard DNA synthesis, groups reacting with nucleotides, e.g. phosphoramidite, H-phosphonate, dimethoxytrityl, monomethoxytrityl and the like can be placed at the ends of the non-nucleotide chains and the nucleotides corresponding to the ends of the P and AP domains can be attached.
Továbbá, különböző nukleotid cukrok épthetők a találmány oligonukleotidjaiba. Például, RNS oligonukleotidok alkalmazhatók, mivel az RNS:DNS hibridek sokkal stabilabbak, mint a DNS:DNS hibridek. További kötési stabilitás biztosítható a találmány cirkuláris oligonukleotidjaiban való 2’-O-metil ribóz alkalmazásával. Foszforamidit kémia alkalmazható az RNS oligonukleotidok szintetizálásához a leírtak szerint (Reese, C.B. In: Nucleic Acids & Molecular Bioloqy; Springer-Verlag: Berlin, 1989; Vol. 3, p. 164; és Rao et al., 1987, Tetrahedron Lett. 28:4897).Further, various nucleotide sugars can be incorporated into the oligonucleotides of the invention. For example, RNA oligonucleotides may be used because RNA: DNA hybrids are much more stable than DNA: DNA hybrids. Further binding stability can be achieved by using 2'-O-methyl ribose in the circular oligonucleotides of the invention. Phosphoramidite chemistry can be used to synthesize RNA oligonucleotides as described (Reese, CB In: Nucleic Acids & Molecular Biology; Springer-Verlag: Berlin, 1989; Vol. 3, p. 164; and Rao et al., 1987, Tetrahedron Lett. 28). : 4897).
Az RNS 2'-O-metil-oligoribonukleo-szakaszok és a DNS oligo37 nukleotidok szintézise csupán kevésben tér el. Az RNS 2'-0metiloligonukleotidok az amidit, H-foszfonát vagy foszfotriészter módszerek kisebb változtatásaival állíthatók elő (Shibahara et al.,1987, Nucleic Acids Rés. 15: 4403; Shibahara et al.. 1989, Nucleic Acids Rés. 17.:239,- Anoue et al. . 1987, Nucleic Acids Rés. 15:6131).Synthesis of RNA 2'-O-methyl oligoribonucleos and nucleotides oligo37 DNA is only slightly different. RNA 2'-O-methyloligonucleotides may be prepared by minor modifications of the amidite, H-phosphonate or phosphotriester methods (Shibahara et al., 1987, Nucleic Acids Slide 15: 4403; Shibahara et al. 1989, Nucleic Acids Slide 17: 239). , Anoue et al., 1987, Nucleic Acids Res. 15: 6131).
A találmány egy másik megvalósulásában, a cirkuláris oligonukleotidok felgyorsíthatják a kettosszálu nukleinsav célok disszociációját. Ezért a kettős szálú nukleinsav célokat nem kell kitenni denaturáló körülmények közé, a szóbanforgó cirkuláris oligonukleotidokhoz való kötődést megelőzően. így a cirkuláris oligonukleotidok kötődhetnek mind az egyszálu, mind a kétszálu nukleinsav célokhoz szélesebb variációju körülmények között, előnyösen fiziológiai körülmények között. A találmány cirkuláris oligonukleotidjai néhány nagyságrenddel gyorsabbak a duplex nukleinsav szálak elmozdításának gyorsításában, mint a megfelelő lineáris oligonukleotidok.In another embodiment of the invention, circular oligonucleotides can accelerate dissociation of double-stranded nucleic acid targets. Therefore, double-stranded nucleic acid targets need not be subjected to denaturing conditions prior to binding to the circular oligonucleotides in question. Thus, circular oligonucleotides can bind to both single-stranded and double-stranded nucleic acid targets under a wider variety of conditions, preferably physiological conditions. The circular oligonucleotides of the invention are several orders of magnitude faster in accelerating the displacement of duplex nucleic acid strands than the corresponding linear oligonucleotides.
A jelen találmány ezért egy eszközt biztosit egy kettősszálu nukleinsav cél egyik szálának elmozdítására a kérdéses cirkuláris oligonukleotidok egyikével anélkül, hogy ezt megelőzné a kettosszálu nukleinsav cél denaturációja. így a találmány biztosit egy a kettosszálu nukleinsav célban előforduló egyik szál elmozdítására szolgáló módszert, azáltal, hogy a célt kapcsolatba hozzuk a kérdéses cirkuláris oligonukleotidok egyikével egy meghatározott ideig és olyan körülmények között, melyek lehetővé teszik a cirkuláris oligonukleotid célhoz való kötődését. A kérdéses cirkuláris oligonukleotidok célja lehet egy kettősszálu nukleinsav, akár RNS, vagy DNS, mely nem esett át denaturáláson pl. hőkezelés vagy alkalikus pH-nak való kitevés alkalmazása következtében.The present invention therefore provides a means for displacing one strand of a double-stranded nucleic acid target with one of the circular oligonucleotides of interest without prior denaturation of the double-stranded nucleic acid target. Thus, the invention provides a method for displacing a single strand of a double-stranded nucleic acid by contacting the target with one of the circular oligonucleotides of interest for a specified period of time and under conditions which permit the binding of the circular oligonucleotide to the target. The circular oligonucleotides of interest may be targets of a double-stranded nucleic acid, either RNA or DNA, which has not undergone denaturation e.g. heat treatment or exposure to alkaline pH.
Az alkalmazás szerint, a szálelmozditáshoz szánt nukleinsavak jelen lehetnek egy organizmusban, vagy egy olyan mintában, mely tartalmaz egy tiszta vagy nem-tiszta nukleinsav készítményt, egy szövet darabban, egy prokariótában vagy egy eukarióta kenetben, egy kromoszóma tömegben és hasonlókban. Továbbá, a jelen cirkuláris oligonukleotidokkal végzendő szálelmozditáshoz használt nukleinsav célok magukba foglalnak virális, bakteriális, gomba, vagy emlős nukleinsavakat.According to the application, the nucleic acids for fiber motility may be present in an organism or in a sample containing a pure or non-pure nucleic acid composition, a piece of tissue, a prokaryote or a eukaryotic smear, a chromosomal mass, and the like. In addition, the nucleic acid targets used for strand motifs with the present circular oligonucleotides include viral, bacterial, fungal, or mammalian nucleic acids.
A találmánynak megfelelően, a cél szál elmozdítással való denaturálásához hatékony körülmények, melyek ezután lehetővé teszik a kötődést, magukba foglalják a megfelelő cirkuláris oligonukleotid - cél nukleinsav arányt. Ezenkívül, a találmányban való alkalmazás szerint a megfelelő cirkuláris oligonukleotid : cél arány kb 1:100, előnyösen 1:50.According to the invention, conditions effective for denaturing the target strand by displacement, which then allow binding, include the appropriate circular oligonucleotide to target nucleic acid ratio. In addition, for use in the present invention, the appropriate circular oligonucleotide: target ratio is about 1: 100, preferably 1:50.
Továbbá, az alkalmazás szerint, az oligonukleotiddal végzett szál elmozdítással elért kettősszálu nukleinsav denaturálásához hatékony idő a találmány szerint kb 1 perc - kb. 16 óra.Furthermore, according to the invention, the effective time for denaturation of the double-stranded nucleic acid achieved by oligonucleotide displacement by the invention is from about 1 minute to about 1 minute. 16 o'clock.
Egy cirkuláris oligonukleotid egy duplex céllal először a P doménhez való kötődéssel kapcsolódhat. Az ilyen P doménhez való kötődés juxta pozícióba hozza az AP dómén nukleotidjait, hogy versenyezzenek a cél nukleotidhoz való Watson-Crick-féle kötés létrehozásáért. Ez a P dómén elő-kapcsolódás, melyet az AP dómén nukleotid Watson-Crick-féle kötésért való versenye követ, létrehozhatja a cirkuláris oligonukleotidok által létrehozott szál elmozdításban megfigyelt gyorsítás bázisait.A circular oligonucleotide may first bind to the P domain for a duplex purpose. Binding to such a P domain puts the nucleotides of the AP domain into a juxta position to compete for Watson-Crick binding to the target nucleotide. This P domain pre-attachment, followed by competition for the Watson-Crick binding of the AP domain nucleotide, can provide the bases of acceleration observed in the strand displacement generated by circular oligonucleotides.
Összefoglalva, a találmány cirkuláris oligonukleotidjai három fontos tulajdonsággal rendelkeznek, melyek lehetővé teszik a szál elmozdítást. Először is, a cirkuláris oligonukleotid rendelkezik az előkapcsolódás képességével, mely magas helyi koncentrációt eredményez. Másodszor, a cirkuláris oligonukleotid tartalmaz egy második (AP) kötő domént, mely versenyez egy duplex komplementer szálához való kötődésért. Végül pedig, a cirkuláris oligonukleotid nagyobb affinitással kötődik mint a duplex elmozdított szála, ezért a reakciót teljessé teszi.In summary, the circular oligonucleotides of the invention have three important properties that allow strand displacement. First, the circular oligonucleotide has the ability to pre-attach, resulting in high local concentrations. Second, the circular oligonucleotide contains a second (AP) binding domain that competes for binding to a complementary strand of a duplex. Finally, the circular oligonucleotide binds with greater affinity than the displaced strand of the duplex, thus completing the reaction.
A találmány foglalkozik a kérdéses cirkuláris oligonukleotidok alkalmazhatóságának variációival, melyek ezek szelektív és stabil egyszálu és kettősszálu célokhoz való kötődési tulajdonságai miatt vált lehetségessé. A felhasználási lehetőségek közé tartoznak az ezekre való korlátozás nélkül a következők: szilárd támasztékhoz kötött meghatározott szekvenciáju cirkuláris oligonukleotidok használata komplementer nukleinsavak affinitásos izolálásában; a kérdéses oligonukleotidok alkalmazása polimeráz lánc reakciókban (PCR) való szekvencia specifikus stop szignálok biztosítása céljából; drogok, drog analógok, vagy más gyógyászati anyagok cirkuláris oligonukleotidokhoz való kovalens kapcsolása a sejt típus specifikus drog szállítás lehetővé tétele számára; a cirkuláris oligonukleotidok detektálható riporter molekulával való jelölése a komplementer cél nuklinsavak loka40 lizációjának, mennyiségi meghatározásának vagy azonosításának céljából; valamint a cirkuláris oligonukleotidok celluláris vagy virális nukleinsav templáthoz való kötődése és az ezen templát által irányított bioszintézis szabályozása.The present invention addresses variations in the applicability of the circular oligonucleotides of interest which are made possible by their selective and stable binding properties to single-stranded and double-stranded targets. Uses include, but are not limited to: the use of solid sequence-linked circular oligonucleotides for affinity isolation of complementary nucleic acids; using the oligonucleotides of interest to provide sequence-specific stop signals for polymerase chain reactions (PCR); covalently linking drugs, drug analogs, or other therapeutic agents to circular oligonucleotides to allow cell type-specific drug delivery; labeling of circular oligonucleotides with a detectable reporter molecule for the purpose of lysing, quantifying, or identifying the complementary target nucleic acid locus; and the binding of circular oligonucleotides to a cellular or viral nucleic acid template and the regulation of biosynthesis directed by that template.
Az cirkuláris oligonukleotidok olyan szilárd támasztékokhoz kapcsolhatók, mint a szilikagél, cellulóz, nylon, valamint más természetes és szintetikus anyagokhoz, melyeket a gyöngy, szűrő és oszlopkromatográfiás gyanta előállításához szoktak használni. A nukleinsavak ilyen szilárd támasztékokhoz való kapcsolódási eljárásai jól ismertek; bármely ismert kapcsolódási eljárás a találmány megfontolásának tárgyát képezi. Egy a szilárd támasztékhoz kapcsolt cirkuláris oligonukleotid egy komplementer nukleinsav izolálására használható. A komplementer nukleinsav izolálása elvégezhető az oligonukleotid:szilárd támaszték kromatográfiás eljárásokban használt oszlopába való beültetésével. Az egyéb izolálási módszerek az oligonukleotid:szilárd támaszték oszlopba való beültetése nélkül végezhetők el, pl. a szüréses módszerek használatával. A cirkuláris oligonukleotid: szilárd támaszték például a teljes celluláris vagy virális RNS-ból való poli(A)+ mRNS izolálására használható egy P és AP dómén poli(dT) vagy poli(U) szekvenciával rendelkező cirkuláris oligonukleotid létrehozásával. A cirkuláris oligonukleotidok ideálisan megfelelnek az ilyen tipusu alkalmazásokhoz, mivel nukleáz rezisztensek és nagyon erősen kötődnek a cél nukleinsavakhoz.Circular oligonucleotides can be coupled to solid supports such as silica gel, cellulose, nylon, and other natural and synthetic materials that are used to make beads, filters, and column chromatography resins. Methods for attaching nucleic acids to such solid supports are well known; any known connection method is contemplated in the present invention. A circular oligonucleotide linked to a solid support can be used to isolate a complementary nucleic acid. Isolation of the complementary nucleic acid can be accomplished by inserting the oligonucleotide: solid support into a column for chromatography. Other methods of isolation may be performed without inserting the oligonucleotide: solid support into a column, e.g. using filtration methods. The circular oligonucleotide: solid support, for example, can be used to isolate poly (A) + mRNA from total cellular or viral RNA by generating a circular oligonucleotide having a poly (dT) or poly (U) domain in the P and AP domains. Circular oligonucleotides are ideally suited for this type of application as they are nuclease resistant and very highly bound to the target nucleic acids.
A kérdéses cirkuláris oligonukleotidok más alkalmazási lehetőségei a polimeráz lánc reakciós (PCR) technológia területén találhatók. A PCR technológia a primer kötő helyként alkalmazott két ismert nukleinsav szekvencia közötti nukleinsav templátban kódolt kettősszálu DNS fragment szintetizálására biztosit módszereket. Bizonyos esetekben kívánatos, hogy az egyszálu DNS fragmentet a kettősszálu fragment létrehozása előtt vagy után hozzuk létre. Ez elvégezhető pl. a találmány egy cirkuláris oligonukleotidjának a primer kötő helyek egyikéhez való kötésével vagy a primer kötő helyek között fekvő helyhez való kötésével .Other applications of the circular oligonucleotides in question are in the field of polymerase chain reaction (PCR) technology. PCR technology provides methods for synthesizing a double-stranded DNA fragment encoded between two known nucleic acid sequences used as the primary binding site. In some cases, it is desirable that the single-stranded DNA fragment be generated before or after the double-stranded fragment. This can be done e.g. by binding a circular oligonucleotide of the invention to one of the primary binding sites or to a site lying between the primary binding sites.
A találmány foglalkozik a cirkuláris oligonukleotidok olyan alkalmazásával, melyben drogokat irányítunk specifikus cél sejtek ellen. Az ilyen irányítás lehetővé teheti bizonyos sejttípusok szelektív szétrombolását vagy erősítését pl. tumoros sejtek szaporodásának gátlása érhető igy el. A különböző sejttípusok különböző géneket expresszálnak igy egy bizonyos mRNS koncentrációja nagyobb lehet az egyik sejttípusban mint a másikban, az ilyen mRNS cél-mRNS a sejt típus specifikus drog szállításban, melyet drogokhoz vagy drog analógokhoz kötött cirkuláris oligonukleotid végez. A cél mRNS-at nagy koncentrációban tartalmazó sejteket a drogszállitás célpontjaivá tesszük azáltal, hogy a sejthez egy a cél mRNS-val komplementer droghoz kovalensen kapcsolódó cirkuláris oligonukleotidot adunk.The present invention relates to the use of circular oligonucleotides for targeting drugs against specific target cells. Such control may allow selective disruption or amplification of certain cell types e.g. inhibition of tumor cell proliferation is achieved. Different cell types express different genes, so the concentration of a particular mRNA may be higher in one cell type than in another, such mRNA target mRNA being the cell type specific drug delivery by a circular oligonucleotide bound to drugs or drug analogs. Cells containing a high concentration of the target mRNA are made targets of drug delivery by adding to the cell a circular oligonucleotide covalently linked to a drug complementary to the target mRNA.
A találmány foglalkozik a kérdéses cirkuláris oligonukleotidok jelölésével, egy cél nukleinsav detektálására szolgáló próbaként való alkalmazásához. A jelölt cirkuláris oligonukleotidThe present invention relates to the labeling of circular oligonucleotides of interest for use as a probe for the detection of a target nucleic acid. The labeled circular oligonucleotide
- 42 próbák a cél nukleinsav szövetben, kromoszómákban vagy nukleinsavak keverékében való lokalizációjához, mennyiségi meghatározásához vagy detektálásához való diagnosztikai és analitikai hibridizációs eljárásokhoz használhatók. A találmány cirkuláris oligonukleotid próbái alapvető fejlődést képviselnek a lineáris nukleinsav próbákhoz képest, mivel a cirkuláris oligonukleotidok elmozdíthatják a kettősszálu nukleinsav egyik szálát, valamint, mert az oligonukleotidok két kötő doménnel rendelkeznek, melyek nem csupán megnövekedett kötési stabilitást, de nagyobb szekvencia szelektivitást is biztosítanak a cél:oligonukleotid interakcióban.- 42 probes can be used for diagnostic and analytical hybridization procedures for the localization, quantification or detection of the target nucleic acid in tissue, chromosomes or nucleic acid mixtures. Circular oligonucleotide probes of the invention represent a fundamental improvement over linear nucleic acid probes, since circular oligonucleotides can displace one strand of the double-stranded nucleic acid, and because the oligonucleotides have two binding domains that not only provide increased binding stability, : oligonucleotide interaction.
Egy cirkuláris oligonukleotid jelölése elvégezhető egy riporter molekulához kötött nukleotid kérdéses cirkuláris oligonukleotidba való beépítése révén. A riporter molekula a találmány szerinti alkalmazásban egy olyan molekula vagy atom, mely kémiai természete révén egy azonosítható jelet biztosit a cirkuláris oligonukleotid detektálását lehetővé téve. Ez a detektálás lehet mennyiségi vagy minőségi. A találmány foglalkozik bármely általánosan használt riporter molekulával, melyek közé a következők tartoznak: radionuklidek, enzimek, biotinok, pszoralének, fluorofórok, kelát képződésen átesett nehézfémek, és a luciferin. A leggyakrabban alkalmazott riporter molekulák akár enzimek, fluorofórok, vagy radionuklidek, melyek azokhoz a nukleotidokhoz kapcsolódnak, melyek a cirkuláris oligonukleotid szintézisben részt vesznek. Az általánosan alkalmazott enzimek közé a következők tartoznak: torma peroxidáz, alkalikus foszfatáz, glükózLabeling of a circular oligonucleotide can be accomplished by inserting a nucleotide bound to a reporter molecule into the circular oligonucleotide of interest. The reporter molecule for use in the present invention is a molecule or atom which by its chemical nature provides an identifiable signal for detection of a circular oligonucleotide. This detection can be quantitative or qualitative. The invention relates to any commonly used reporter molecule, including radionuclides, enzymes, biotins, psoralens, fluorophores, chelated heavy metals, and luciferin. The most commonly used reporter molecules are either enzymes, fluorophores, or radionuclides that are linked to nucleotides involved in circular oligonucleotide synthesis. Commonly used enzymes include horseradish peroxidase, alkaline phosphatase, glucose
- 43 oxidáz, és béta-galaktozidáz, többek között. A specifikus enzimekkel együtt alkalmazott szubsztrátokat általában megválasztjuk, mert egy detektálható szinü termék jön létre a szubsztrátra ható enzim működése során. Például a p-nitrofenil foszfát megfelelően alkalmazható alkalikus foszfatáz konjugátumokkal, a torma peroxidázhoz 1,2-feniléndiamint, 5-aminoszaliciles savat, vagy toulidint alkalmaznak általában. Az igy létrehozott próbák egy specifikus DNS vagy RNS cél detektálásában alkalmazhatók pl.- 43 oxidases, and beta-galactosidase, among others. Substrates used in combination with specific enzymes are generally selected because a detectable color product is formed during the action of the enzyme acting on the substrate. For example, p-nitrophenyl phosphate can be suitably used with alkaline phosphatase conjugates, 1,2-phenylenediamine, 5-aminosalicylic acid or toulidine are generally used for horseradish peroxidase. The probes thus created can be used to detect a specific DNA or RNA target, e.g.
Southern analízisben, Northern analízisben, in situ szövet darabhoz vagy kromoszóma tömeghez való hibridizációhoz és más analitikai vagy diagnosztikai eljárásokhoz. Az ilyen hibridizációs próbákat alkalmazó módszerek jól ismertek, és az ilyen módszerekre biztosítanak példákat Sambrook és munkatársai.Southern analysis, Northern analysis, in situ hybridization to a piece of tissue or chromosome mass and other analytical or diagnostic procedures. Methods employing such hybridization probes are well known and are exemplified by Sambrook et al.
A találmány cirkuláris oligonukleotidjai bármely ismert detektálási vagy diagnosztikai eljárással egyetértésben alkalmazhatók, mely egy próba cél nukleinsavhoz való hibridizációjára alapul. Továbbá, a találmány cirkuláris oligonukleotidjai bármely olyan hibridizációs eljárásban alkalmazhatók, mely mennyiségileg meghatároz egy cél nukleinsavat, pl. egy mintában levő cél nukleinsav és a jelen oligonukleotidok egyikéhez való jelölt nyomjelző cél közötti kompetitiv hibridizációval. Továbbá, a cirkuláris oligonukleotid próba előállításához és egy ilyen próba hibridizációs eljárásban való alkalmazáshoz szükséges reagensek egy kitben kerülhetnek kereskedelmi forgalomba.The circular oligonucleotides of the invention may be used in agreement with any known detection or diagnostic procedure based on the hybridization of a probe target to a nucleic acid. Further, the circular oligonucleotides of the invention can be used in any hybridization method that quantifies a target nucleic acid, e.g. by competitive hybridization between a target nucleic acid in a sample and a labeled target for one of the present oligonucleotides. Further, reagents for the preparation of a circular oligonucleotide probe and for use in such a probe hybridization process may be commercially available in a kit.
A kit lehet rekeszekre osztott a használat megkönnyítése céljából és tartalmazhat legalább egy első rekeszt, mely egyThe kit may be divided into compartments for ease of use and may include at least one first compartment, one
cirkuláris oligonukleotid élőkor prekurzorának előállításához biztosit reagenseket, legalább egy második rekeszt, mely az élőkor riporter molekulával való jelöléséhez biztosit reagenseket, legalább egy harmadik rekeszt, mely az élőkor cirkularizációjához biztosit reagenseket, valamint legalább egy negyedik rekeszt, mely a jelölt cirkuláris oligonukleotid izolálásához biztosit reagenseket.reagents for producing a circular oligonucleotide precursor to life, at least a second compartment providing reagents for labeling the reporter molecule with a lifetime, at least a third compartment providing reagents for circulating age, and at least a fourth compartment for isolating labeled circular oligonucleotides.
Ezenkívül a találmány biztosit egy templát nukleinsav izolálására szolgáló kitet is. Egy ilyen kit rendelkezik legalább egy első olyan rekesszel, mely biztosit egy olyan cirkuláris oligonukleotidot, mely komplementer a templáton belül levő céllal. Például, a templát nukleinsav lehet celluláris és/vagy virális poli(A)+ mRNS és a cél lehet a poli(A)+ farok. Azonban a találmány cirkuláris oligonukleotidjai - melyek hasznosak a poli(A)+ mRNS izolálásában -a poli(dT) vagy a poli(U) P és AP dómén szekvenciáival rendelkeznek.The invention further provides a kit for isolating a template nucleic acid. Such a kit has at least one first compartment that provides a circular oligonucleotide that is complementary to the target within the template. For example, the template nucleic acid may be a cellular and / or viral poly (A) + mRNA and the target may be a poly (A) + tail. However, the circular oligonucleotides of the invention - useful in isolating poly (A) + mRNA - have the sequences of the poly (dT) or poly (U) P and AP domains.
Azonkívül, a találmány biztosit olyan kiteket, melyek akkor hasznosak, amikor egy betegség diagnózisa egy specifikus, ismert cél nukleinsav detektálásától függ. Ilyen nukleinsav célok lehetnek pl. egy virális nukleinsav egy extra vagy egy hiányzó kromoszóma vagy gén, egy mutáns celluláris gén vagy kromoszóma, egy aberráltan expresszált RNS vagy mások. A kit lehet rekeszekre osztott, hogy tartalmazzon legalább egy első olyan rekeszt, mely biztosit egy riporter molekulához kötött cirkuláris oligonukleotidot és legalább egy második rekeszt, mely a riporter molekula detektálásához biztosit reagensket.In addition, the invention provides kits useful when the diagnosis of a disease depends on the detection of a specific known target nucleic acid. Such nucleic acid targets may be e.g. a viral nucleic acid, an extra or a missing chromosome or gene, a mutant cellular gene or chromosome, an aberrated RNA, or others. The kit may be divided into compartments to include at least a first compartment providing a circular oligonucleotide bound to a reporter molecule and at least a second compartment providing reagents for detecting the reporter molecule.
A találmány egy aspektusa egy DNS egy RNS vagy egy fehérje bioszintézist szabályozó módszert biztosit azáltal, hogy a kérdéses cirkuláris oligonukleotidok közül legalább egyet kapcsolatba hozunk ezen DNS, ezen RNS, vagy ezen fehérje nukleinsav templátjával olyan mennyiségben és olyan körülmények között, melyek kielégitőek az oligonuk- leotid(ok) templátban levő cél szekvenciához való kötődésé(ei) nek biztosításához. Az oligonukleotid (ok) és a cél közötti kötődés gátolja a templáthoz való hozzáférést ezen keresztül pedig szabályozza a nukleinsav vagy a fehérje bioszintézisét. A templáthoz való hozzáférés gátlása megvédi a bioszintézises folyamatban résztvevő proteineket és nukleinsavakat a templáthoz való kötődéstől, a templáton való mozgástól, vagy a templátban kódolt szignálok felismerésétől. Másik megoldásként, ha a templát egy RNS, a szabályozás együtt járhat a templát szelektív lebontásának lehetővé tételével. Például, a kérdéses cirkuláris oligonukleotidok által kötött RNS templátok érzékenyek az RN-áz H-val való lebontással szemben, és a szelektált RNS templát RN-áz H~val való degradációja igy szabályozhatja a templát alkalmazását a bioszintézises folyamatokban.In one aspect of the invention, a DNA provides a method of regulating RNA or protein biosynthesis by contacting at least one of the circular oligonucleotides of interest with a template of said DNA, this RNA, or a nucleic acid of said protein in an amount and under conditions satisfactory to the oligonucleotide. leotide (s) for binding to the target sequence (s) in the template. Binding between the oligonucleotide (s) and the target inhibits access to the template and thereby regulates the biosynthesis of the nucleic acid or protein. Blocking access to the template protects proteins and nucleic acids involved in the biosynthetic pathway from binding to the template, moving on the template, or recognizing the signals encoded in the template. Alternatively, if the template is an RNA, regulation may involve allowing selective degradation of the template. For example, the RNA templates bound by the circular oligonucleotides in question are sensitive to degradation by RNase H, and degradation of the selected RNA template by RNase H may thus regulate the use of the template in biosynthetic processes.
A találmány szerinti alkalmazásban egy nukleinsav vagy egy fehérje bioszintézise magába foglal celluláris és virális folyamatokat, mint pl. a DNS replikációt, a DNS reverz transzkripciót, az RNS transzkripciót, az RNS öszeállitást, az RNS poliadenilációt, az RNS transzlokációt és a fehérje transzlációt és olyanokat, melyek a DNS, az RNS és a fehérje termeléséhez vezetnek, és magába foglal egy a bioszintetikus folyamatok néhány fázisábanFor the purposes of the present invention, the biosynthesis of a nucleic acid or a protein includes cellular and viral processes such as cellular and viral processes. DNA replication, DNA reverse transcription, RNA transcription, RNA assembly, RNA polyadenylation, RNA translocation and protein translation and those that lead to the production of DNA, RNA and protein and involve a biosynthetic process in some phases
- 46 szereplő nukleinsav templátot.- 46 nucleic acid templates included.
A találmány szerinti alkalmazásban, a bioszintézis szabályozása magába foglalja a bioszintézis gátlását, megállítását, fokozását, felgyorsítását vagy elhalasztását. A szabályozás lehet direkt vagy indirekt, pl. egy DNS, RNS vagy fehérje bioszintézisét szabályozhatjuk közvetlenül egy cirkuláris oligonukleotid ezen DNS, RNS vagy fehérje templátjához való kötésével; vagy másik megoldásként a bioszintézis szabályozható indirekt módon azáltal, hogy az oligonukleotidot kötjük egy második templáthoz, mely az első DNS, RNS vagy fehérje bioszintézisében szerepet játszó fehérjét kódol.In the use of the present invention, control of biosynthesis includes inhibiting, stopping, enhancing, accelerating or delaying biosynthesis. The regulation can be direct or indirect, e.g. the biosynthesis of a DNA, RNA or protein can be directly controlled by binding a circular oligonucleotide to a template of that DNA, RNA or protein; or alternatively, biosynthesis can be indirectly controlled by binding the oligonucleotide to a second template encoding a protein involved in the biosynthesis of the first DNA, RNA or protein.
A nukleinsav terápiátok lehetnek RNS-ak vagy DNS-ak és lehetnek egyszáluak vagy kettősszáluak. Mig a találmány cirkuláris oligonukleotidjai a templátban jelen levő cél csupán egyik szálához kötődnek, a kettősszálu templátok nyitva vannak a bioszintetikus folyamatok során, ezért elérhetők lesznek a kötődéshez. Ezenkívül a találmány cirkuláris oligonukleotidjainak P doménje kötődhet egy kettős szálú célhoz és az AP domént olyan pozícióba hozhatják, hogy versengjen a cél nukleotidhoz való Watson-Crick-féle kötésért.Nucleic acid therapies may be RNA or DNA and may be single-stranded or double-stranded. While the circular oligonucleotides of the invention bind to only one strand of the target present in the template, the double-stranded templates are open during the biosynthetic pathway and will therefore be available for binding. In addition, the P domain of the circular oligonucleotides of the invention may bind to a double-stranded target and place the AP domain in a position to compete for Watson-Crick binding to the target nucleotide.
Egy a DNS templátról való DNS replikációt olyan fehérjék közvetítik, melyek egy replikációs origóhoz kötődnek, ahol kinyitják a DNS-at és megindítják a DNS szintézist a DNS templát mentén. A DNS replikáció találmánnyal ossz- hangban való gátlásához olyan cirkuláris oligonukleotidokat szelektálunk, melyek egy vagy több célhoz kötődnek egy replikációs origóban. AzDNA replication from a DNA template is mediated by proteins that bind to an origin of replication, where they open DNA and initiate DNA synthesis along the DNA template. To inhibit DNA replication in accordance with the invention, circular oligonucleotides that bind to one or more targets in a replication origin are selected. The
- 47 • ·· · ilyen kötődés megakadályozza azon fehérjék templáthoz való hozzáférhetőségét, melyek részt vesznek a DNS replikációban. Ezért a DNS replikáció kezdése és folytatása gátolt. A DNS replikáció gátlásának egy másik módszereként a DNS replikáció közvetítésében részt vevő fehérjék expresszióját gátoljuk pl. a transzkripciós vagy a transzlációs szinten.- 47 · Such binding prevents template proteins that are involved in DNA replication from being accessible to the template. Therefore, initiation and continuation of DNA replication is inhibited. Another method of inhibiting DNA replication is by inhibiting the expression of proteins involved in mediating DNA replication, e.g. at the transcriptional or translational level.
Az RNS templátról való DNS replikációt egy RNS régiójához kötött reverz transzkriptáz közvetíti, mely egy nukeinsav printerhez kötődik maga is. Az RNS templátról való DNS replikáció gátlásához a reverz transzkriptáz vagy a primer kötődése gátolható egy cirkuláris oligonukleotid primer kötő helyhez való kötésével ily módon gátolva a helyhez való hozzáférést. Továbbá a DNS replikáció gátlása előfordulhat egy cirkuláris oligonukleotid RNS templátban levő helyéhez való kötésével, mivel az ilyen jellegű kötés gátolhatja ehhez a helyhez valamint a downstream helyekhez, pl. a cél vagy a kötő hely 3' oldalán levő helyekhez való hozzáférhetőséget.DNA replication from the RNA template is mediated by a reverse transcriptase bound to an RNA region that binds to a nucleic acid printer itself. To inhibit DNA replication from the RNA template, the binding of the reverse transcriptase or the primer can be inhibited by binding a circular oligonucleotide to the primary binding site, thereby inhibiting access to the site. In addition, inhibition of DNA replication may occur by binding a circular oligonucleotide to a site in an RNA template, since such a binding can inhibit this site and downstream sites, e.g. accessibility to sites on the 3 'side of the target or binding site.
Az RNS transzkripció elindításához az RNS polimeráz felismeri majd kötődik a DNS templáton levő specifikus start szekvenciákhoz vagy promóterekhez. Az RNS polimeráz kötődése felnyitja a DNS templátot. Vannak további transzkripciós szabályozó elemek, melyek szerepet játszanak a transzkripcióban és melyek a DNS templáton helyezkednek el. Ezek közé a transzkripciós elemek közé tartoznak az erősítő szekvenciák, az upstream elhelyezkedő aktiváló szekvenciák, represszor kötő helyek és mások. Az összes ilyen promóter és transzkripciós szabályozó elem egymagában vagyTo initiate RNA transcription, RNA polymerase recognizes and binds to specific start sequences or promoters on the DNA template. Binding of RNA polymerase opens the DNA template. There are additional transcriptional regulatory elements that play a role in transcription and are located on the DNA template. These transcription elements include enhancer sequences, upstream activation sequences, repressor binding sites, and others. All of these promoters and transcriptional controls are alone
- 48 kombinációkban a találmány cirkuláris oligonukleotidjainak célját képezi. Az ezen helyekhez kötődő oligonukleotidok blokkolhatják az RNS polimeráz és a transzkripciós faktorok templáthoz való hozzáférését, és ezen keresztül szabályozzák, azaz fokozzák, vagy csökkentik az RNS termelését, különösen az mRNS-ét és a tRNS-ét. Továbbá, a találmány oligonukleotidjai irányulhatnak a DNS templát kódoló régiójára vagy a 3'-nemtranszlált régiójára, ezáltal a transzkripció idő előtti terminációját okozva. A tudomány e területén képzett szakember számára könnyű a fenti cél szekvenciákhoz oligonukleotidokat tervezni ezen szabályozó elemek ismert szekvenciájából , a kódoló régió szekvenciákból és a konszenzus szekvenciákból.In 48 combinations, the invention is directed to circular oligonucleotides. Oligonucleotides that bind to these sites can block access to the template for RNA polymerase and transcription factors, and thereby regulate, i.e., increase or decrease RNA production, particularly mRNA and tRNA. Furthermore, the oligonucleotides of the invention may target the template coding region or the 3'-untranslated region of DNA, thereby causing premature termination of transcription. One skilled in the art will readily design oligonucleotides for the above target sequences from known sequences of these regulatory elements, coding region sequences, and consensus sequences.
Az RNS transzkripció fokozható, pl. egy cirkuláris oligonukleotid negatív transzkripciós szabályozó elemhez való kötésével, vagy egy olyan fehérje bioszintézisének gátlásával, mely represszálhatja a transzkripciót. A negatív transzkripciós szabályozó elemek közé tartaznak a represszor helyek vagy az operátor helyek, melyekben egy represszor fehérje kötődik és blokkolja a transzkripciót. A represszor vagy operátor helyekhez kötődő oligonukleotid blokkolhatja a represszor fehérjék kötő helyeikhez való hozzáférhetőségét, és ezen keresztül fokozza a transzkripciót .RNA transcription can be enhanced, e.g. by binding a circular oligonucleotide to a negative transcriptional regulatory element, or by inhibiting the biosynthesis of a protein that may repress transcription. Negative transcriptional regulatory elements include repressor sites or operator sites in which a repressor protein binds and blocks transcription. Oligonucleotides that bind to repressor or operator sites can block the access of repressor proteins to their binding sites and thereby increase transcription.
Az eukarióta sejtekben előállított primer RNS vagy pre-mRNS számos érési folyamaton megy keresztül, mielőtt a citoplazmában transzlokálódik a fehérje transzlációhoz. A nukleuszban a premRNS-ról intronok távolitódnak el az összeállítási reakciókban.Primary RNA or pre-mRNA produced in eukaryotic cells undergoes several maturation processes before being translocated in the cytoplasm for translation of the protein. Introns are removed from the premRNA in the nucleus during assembly reactions.
···· • · ····· • · ·
Az mRNS 5'vége úgy módosul, hogy az 5' sapka szerkezetet vegye fel, igy stabilizálva az mRNS-at. Számos bázis is változáson esik át. Az mRNS 3' végén bekövetkező poliadeniláció -úgy véljük - a nukleuszból való kiszállitódással jár együtt. A találmány cirkuláris oligonukleotidjai blokkolhatják ezen folyamatok bármelyikét .The 5 'end of the mRNA is modified to take up the 5' cap structure, thereby stabilizing the mRNA. Many bases are also changing. Polyadenylation at the 3 'end of the mRNA is believed to involve delivery from the nucleus. The circular oligonucleotides of the invention may block any of these processes.
A pre-mRNS templátot a nukleuszban ribonukleoproteinek állítják össze, melyek az összeállítási pontokhoz kötődnek és a pre-mRNS-ban az intron elágazási pont szekvenciákhoz. Az 5' és 3' összeállítási pontok és az intron elágazási pontok konszenzus szekvenciái ismertek. Például, a ribonukleoproteinek összeállítási pontokhoz való kötésének gátlása, vagy az intron 5' végének az intron elágazási ponthoz való kovalens kötődésének gátlása blokkolhatja az összeállítást. A pre-mRNS templát érése ezért blokkolható az ezen helyekhez való hozzáférhetőség kivédésével, azaz, a találmány cirkuláris oligonukleotidjait köthetjük egy 5' öszekötő helyhez, egy intron elágazási ponthoz, vagy egy 3' összekötő helyhez. Egy specifikus pre-mRNS templát összeállítása gátolható a cirkuláris oligonukleotidok olyan szekvenciákkal való használatával, melyek komplementerek a specifikus pre-mRNS összeállítási hellyel(helyekkel) vagy az intron elágazási ponttal. Egy további megvalósulásban, az egymással összefüggő, összegyűjtött pre-mRNS templátok összeállítása gátolható, az olyan szekvencia változatokkal rendelkező cirkuláris oligonukleotidok keverékével, melyek együtt alkalmazva, komplementerek az összeállítási helyek és az intron elágazási pontok szekvenciáinak kivánt csoportja• · • 9·· • ·····The pre-mRNA template is assembled in the nucleus by ribonucleoproteins that bind to assembly points and in the pre-mRNA by intron splice point sequences. The consensus sequences of the 5 'and 3' assembly points and the intron branching points are known. For example, inhibition of binding of ribonucleoproteins to assembly points or inhibition of covalent binding of the 5 'end of the intron to the intron junction point may block assembly. Therefore, maturation of the pre-mRNA template can be blocked by preventing access to these sites, i.e., the circular oligonucleotides of the invention can be linked to a 5 'binding site, an intron junction site, or a 3' binding site. Assembly of a specific pre-mRNA template can be inhibited by the use of circular oligonucleotides with sequences complementary to the specific pre-mRNA assembly site (s) or the intron junction. In a further embodiment, assembly of the linked, pre-mRNA assembled templates can be inhibited by a mixture of circular oligonucleotides having sequence variants that, when used together, are complementary to the desired set of assembly sites and intron branching sequences. · · ·
Λ ·· «4··» val.Λ ·· «4 ··» hrs.
A poliadeniláció magába foglalja egy pre-mRNS felismerését és egy specifikus RNS endonukleázzal történő hasítását specifikus poliadenilációs helyeknél, melyet a poli(A) farok pre-mRNS 3' végéhez való hozzáadása követ. Azonban ezen lépések bármelyike gátolható a kérdéses cirkuláris oligonukleotidok megfelelő helyekhez való kötésével.Polyadenylation involves the recognition of a pre-mRNA and cleavage of a specific RNA by endonuclease at specific polyadenylation sites, followed by the addition of a poly (A) tail to the 3 'end of the pre-mRNA. However, any of these steps can be inhibited by binding the circular oligonucleotides of interest to appropriate sites.
Úgy tűnik, hogy eukarióta sejtekben az RNS nukleuszból a citoplazmába való transzlokációjához egy poli(A) farokra van szükség. így a találmánnyal összhangban egy olyan cirkuláris oligonukleotidot terveztünk, mely kötődik a poli(A) farokhoz, és ezáltal gátolja a poli(A) farokhoz való hozzáférést és gátolja az RNS transzlokációt. Egy ilyen oligonukleotidhoz mind a P és az AP dómén tartalmazhat kb 10-50 tiamin maradékot, előnyösen kb. 20 maradékot. Az oligonukleotid P és AP dómén különösen előnyben részesített hosszúságai kb 6-12 tiamin maradékot jelentenek.A poly (A) tail appears to be required for translocation of RNA from the nucleus to the cytoplasm in eukaryotic cells. Thus, in accordance with the invention, a circular oligonucleotide was designed which binds to the poly (A) tail and thereby inhibits access to the poly (A) tail and inhibits RNA translocation. For such an oligonucleotide, both the P and AP domains may contain about 10-50 thiamine residues, preferably about 10 to about thiamine residues. 20 leftovers. Particularly preferred lengths of the P and AP domains of the oligonucleotide represent about 6-12 thiamine residues.
A fehérje bioszintézis azzal kezdődik, hogy a ribiszómák kötődnek egy RNS templáthoz, melyet az aminosav lánc elkezdése és meghosszabitása követ az mRNS transzlációs olvasásá-n keresztül. A fehérje bioszintézis vagy transzláció igy gátolható a templáthoz való hozzáférhetőség gátlásával, a kérdéses cirkuláris oligonukleotidot használva a templát mRNS-ban levő célokhoz való kötődéshez. A találmány által figyelembe vett ilyen célok közé tartoznak a riboszóma kötési helyek (Shine-Delgarno szekvencia), az 5'mRNS sapka hely, az iniciációs kódon és a fehérje kódoló szekvenciák helyei. Van a fehérjéknek olyan osztálya, mely oszto«·· ··♦ ·» ♦ ««· • · « · zik a nukleotid szekvencia homológ doménjein. így az ilyen osztályba tartozó fehérjék bioszintézisének gátlását úgy érhetjük el, hogy a homológ fehérje doméneket (a kódoló szekvencián keresztül) a kérdéses cirkuláris oligonukleotidok célpontjaivá tesszük.Protein biosynthesis begins by binding the ribosomes to an RNA template, followed by the initiation and extension of the amino acid chain by translational reading of the mRNA. Thus, protein biosynthesis or translation can be inhibited by inhibiting template access by using the circular oligonucleotide of interest to bind to targets in the template mRNA. Such targets contemplated by the present invention include ribosome binding sites (Shine-Delgarno sequence), a 5'mRNA cap site, an initiation codon, and protein coding sequence sites. There is a class of proteins which divide into the homologous domains of a nucleotide sequence. Thus, inhibition of the biosynthesis of proteins of this class can be achieved by targeting homologous protein domains (via the coding sequence) to the circular oligonucleotides of interest.
A bioszintézis bármely fent említett eljárással történő szabályozása számos alkalmazási lehetőséget jelent. Pédául, genetikai rendellenességek javíthatók ki a mutáns vagy tultermelt fehérjék termelésének gátlásával, vagy az alul-expresszált fehérjék termelésének fokozásával, olyan gének expresszálása gátolható, melyek a sejt proliferációt szabályozó faktorokat kódolnak, igy a rák terjedése szabályozható és virálisan kódolt funkciók gátolhatok a virális fertőzések leküzdése céljából.Controlling biosynthesis by any of the aforementioned methods has many applications. For example, genetic disorders can be corrected by inhibiting the production of mutant or overproduced proteins, or by increasing the production of under-expressed proteins, genes encoding factors that regulate cell proliferation, such as the spread of cancer and the inhibition of virally encoded functions. for the purpose.
A genetikai rendellenességek néhány típusa, mely kezelhető a találmány cirkuláris oligonukleotidjaival, magába foglalja az Alzheimer kórt, az arthritis néhány típusát , a sarlósejtes anémiát és másokat. Számos virális fertőzés kezelhető a találmány cirkuláris oligonukleotidjainak használatával, melyek közé a következők tartoznak: az influenza, rhinovirus, HÍV, herpes simplex, papilloma vírus, cytomegalovirus, Epstein-Barr vírus, adenovirus, vesticular stomatitus vírus, rotavirus és többek között a respirációs szincitia vírus által okozott fertőzések. A találmány szerint állati és növényi virális fertőzések szintén kezelhetők a kérdéses oligonukleotidok alkalmazásával.Some types of genetic disorders that can be treated with the circular oligonucleotides of the invention include Alzheimer's disease, some types of arthritis, sickle cell anemia, and others. Numerous viral infections can be treated using the circular oligonucleotides of the invention, including influenza, rhinovirus, HIV, herpes simplex, papilloma virus, cytomegalovirus, Epstein-Barr virus, adenovirus, vesticular stomatitis virus, rotavirus, and others. infections. Animal and plant viral infections of the present invention may also be treated using the oligonucleotides of interest.
A c-myc gén egy olyan génre példa, mely szerepet játszik a sejt proliierációjában. A c-myc expresszió gátlását bemutatták in « · • 99 ♦·· • · · «· ·<The c-myc gene is an example of a gene that plays a role in cell proliferation. Inhibition of c-myc expression has been demonstrated in.
·· ······ ····
- 52 vitro egy olyan lineáris oligonukle-otid használatával, mely komplementer volt a c-myc transzkripciós start helytől 115 bázispárral upstream irányban elhelyezkedő céllal (Cooney et al., 1988, Science, 241:456-459). A SEQ ID N0.1 és SEQ ID N0:2 szekvencia azonosítási számú cirkuláris oligonukleotidok, ahogy a későbbiekben leírtuk, komplementerek a c-myc promoterrel sorrendben a -131 - -120 és a -75 - -62 nukleotidoknál és ezeket a találmánnyal összhangban a c-mvc expreszió gátlására biztositjuk. Ahogy a SEQ ID NO:1 és SEQ ID NO:2 leírásainál használtuk, az N bármely nukleotid vagy nukleotid analóg lehet.52 in vitro using a linear oligonucleotide complementary to a 115 bp upstream c-myc transcription start site (Cooney et al., 1988, Science, 241: 456-459). The circular oligonucleotides of SEQ ID NO: 0.1 and SEQ ID NO: 2, as described below, are complementary to the c-myc promoter at nucleotides -131-120 and -75-62, respectively, and in accordance with the invention. c-mvc expression. As used in the descriptions of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2, N can be any nucleotide or nucleotide analog.
SEQ ID NO:1SEQ ID NO: 1
SEQ ID NO:2SEQ ID NO: 2
A humán immunodéficiencia vírus (HÍV) egy olyan retrovirus, mely a szerzett immunhiány szindrómát okozza (AIDS). A találmány cirkuláris oligonukleotidjai eszközt biztosítanak ezen vírus replikációjának blokkolására, anélkül, hogy károsan hatnának a normális celluláris replikációra a HlV-vel fertőzött emberekben. A retrovirális genom egy egyedüli, hosszú transzkriptként Íródik át, melynek egy része összeállításra kerül a virális köpeny fehérjéket kódoló RNS létrehozása céljából. A HÍV fertőzés gátlását úgy lehet elérni, hogy a HÍV genomon belüli számos régióhoz kapcsolódó oligonukleotidokat tervezünk. Ezen régiók közé tartoznak a genom replikációjára irányuló funkciókat (pl. a pol vagy reverz transzkriptáz funkció), vagy a gén expressziót szabályozó funkciókat (pl. a tat, rév vagy más funkciók) kódoló régiók. Azonban a lineáris oligonukleotidokkal végzett korábbi munkák azt sugallták, hogy az összeépitési helyek, a poli(A) addiciós szignálok, a sapka vagy kezdő kódon helyek, és a ribiszóma összeépülésben részt vevő helyek különösen hatékonyak lehetnek az eukarióta fehérje expresszió gátlásában. Továbbá, a retrovirális genom terminális strukturál szintén kiváló célpontjai a retrovirus termelés gátlásának, nemcsak azért, mert ezek a szerkezetek olyan szabályozó régiókat kódolnak, melyek a transzkripció és a replikáció sebességét befolyásolják, hamen, mert ezek a szerkezetek ismétlődnek és igy lehetővé teszik, hogy az oligonukleotid kötődjön és blokkolja az egyes ismétlődő szakaszokhoz való hozzáférést.Human Immunodeficiency Virus (HIV) is a retrovirus that causes acquired immune deficiency syndrome (AIDS). The circular oligonucleotides of the present invention provide a means of blocking the replication of this virus without adversely affecting normal cellular replication in humans infected with HIV. The retroviral genome is transcribed as a single, long transcript, some of which is assembled to generate RNA encoding viral coat proteins. Inhibition of HIV infection can be achieved by designing oligonucleotides related to multiple regions within the HVV genome. These regions include regions encoding functions for genomic replication (e.g., pol or reverse transcriptase function) or functions that regulate gene expression (e.g., tat, reverse or other functions). However, previous work with linear oligonucleotides has suggested that assembly sites, poly (A) addition signals, cap or start codon sites, and sites involved in ribosome assembly may be particularly effective in inhibiting eukaryotic protein expression. Furthermore, the retroviral genomic terminal structure is also an excellent target for inhibition of retroviral production, not only because these constructs encode regulatory regions that influence the rate of transcription and replication, but also because these constructs allow repetition and oligonucleotide binds and blocks access to each repeat region.
Ennek megfelelően, a találmány biztosit két cirkuláris oligonukleotidot, melyek a SEQ ID NO:3 és a SEQ ID NO:4-ben kerülnek bemutatásra, ahol az N bármilyen nukleotid vagy nukleotid analóg és az Y egy pirimidin vagy egy pirimidin analóg lehet. A SEQ ID NO:3 komplementer egy HIV-1 összekötő hellyel (6039-52 nukleotidok), míg a SEQ ID NO:4 a tat gén egy részével komplementer (5974-88 nukleotidok). A SEQ ID NO:3 cirkuláris formáját az alábbiakban mutatjuk be, melyben az 1-es számú nukleotid a P doménben levő első nukleotid pl. az első sorban levő első T az »Accordingly, the invention provides two circular oligonucleotides disclosed in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4, wherein N may be any nucleotide or nucleotide analog and Y may be a pyrimidine or a pyrimidine analog. SEQ ID NO: 3 is complementary to an HIV-1 binding site (6039-52 nucleotides), and SEQ ID NO: 4 is complementary to a portion of the tat gene (5974-88 nucleotides). The circular form of SEQ ID NO: 3 is shown below, wherein nucleotide 1 is the first nucleotide in the P domain, e.g. the first T in the first row is »
A SEQ ID NO:4 cirkuláris formáját az alábbiakban mutajuk be, ahol az 1-es nukleotid szám a P dómén első nukleotidját jelenti.The circular form of SEQ ID NO: 4 is shown below, wherein nucleotide number 1 represents the first nucleotide of the P domain.
A SEQ ID NO:3 ésSEQ ID NO: 3 and
SEQSEQ
ID NO:4 cirkuláris oligonukleotidok gátolhatják a Hív fertőzést mind in vitro és in vivő. A cirkuláris oligonukleotid HÍV fertőzés elleni hatékonyságának szkrinelésében a tudomány e területén képzett szakember in vitro számára lehetőség nyílik az oligonukleotid:cél kötés stabilitásának igazolására és az in vivő hatásosság és a kötési stabilitás felbecsülésére. Az in vitro gátlás megfigyeléséhez, a cirkuláris oligonukleotidokat hozzáadhatjuk egy a HIV-vel fertőzött megfelelő sejtvonal szaporodási tápközegéhez. A sejtek előkezelhetők a cirkuláris oligonukleotidokkal, vagy a cirkuláris oligonukleotidok adhatók a fertőzéssel egyidőben vagy a HÍV fertőzés után a sejtekhez. A fertőzés előtti vagy utáni hozzáadás lehetővé teszi annak a meghatározását, hogy vajon a kérdéses oligonukleotid sorrendben megelőzheti-e vagy csak gátolja a Hív fertőzést.Circular oligonucleotides ID NO: 4 can inhibit Hiv infection both in vitro and in vivo. In screening the efficacy of circular oligonucleotide against HIV infection, one of ordinary skill in the art will be able to demonstrate in vitro stability of the oligonucleotide: target binding and to evaluate in vivo efficacy and binding stability. To monitor in vitro inhibition, circular oligonucleotides may be added to the growth medium of an appropriate HIV-infected cell line. Cells may be pretreated with circular oligonucleotides, or circular oligonucleotides may be added to the cells at the time of infection or after HIV infection. Addition before or after infection allows to determine whether the oligonucleotide in question can prevent or merely prevent Hiv infection.
A HÍV fertőzés gátlásának vagy a replikáció gátlásának mértéke számos vizsgálati módszerrel becsülhető meg, ezek közé tartoznak: az oligopnukleotiddal kezelt sejtek fertőzés utáni túlélési arányának a becslése a kezeletlen sejtek túléléséhez viszonyítva, a képződött szincitiák számának becslése a kezelt és a kezeletlen HÍV fertőzött sejtekben, és a kezelt és a kezeletlen sejtekben termelt virális antigén mennyiségének meghatározása.The degree of inhibition of HIV infection or inhibition of replication can be estimated by a variety of assay methods, including: estimating the survival rate of oligopnucleotide-treated cells relative to untreated cells; quantification of viral antigen produced in treated and untreated cells.
A cirkuláris oligonukleotidok hatásosságának in vivő vizsgálata elvégezhető egy megfelelő állat gazdában, pl. transzgenikus egerekben, vagy csimpánzokban. A HÍV antigének szintjei megfigyelhetők, a cirkuláris oligonukleotidok HÍV replikációra kifejtett hatásának becslése céljából, és igy lehetőség nyílik a betegség folyamatának követésére. Másik lehetőségként, AIDS-es vagy ARC-s humán önkéntesek kezelhetők a kérdéses cirkuláris oligonukleotidokkal, mivel az oligonukleotidok nem tűnnek citotoxikusnak. Ezen önkéntesek betegség státusza felmérhető annak meghatározása céljából, hogy a kérdéses oligonukleotidok mennyire hatásosak az AIDS fertőzés kezelésében és megelőzésében.In vivo testing of the efficacy of circular oligonucleotides may be performed in a suitable animal host, e.g. transgenic mice or chimpanzees. Levels of HIV antigens can be monitored to estimate the effect of circular oligonucleotides on HIV replication, thus providing an opportunity to follow the disease process. Alternatively, human volunteers with AIDS or ARC may be treated with the circular oligonucleotides of interest since the oligonucleotides do not appear to be cytotoxic. The disease status of these volunteers can be assessed to determine how effective the oligonucleotides in question are in treating and preventing the AIDS infection.
A találmány egy további megvalósulásában gyógyszerészeti összetételeket biztosit, melyek tartalmazzák a kérdéses cirkuláris oligonukleotidokat egy gyógyszerészetileg elfogadható hordozóval együtt. Előnyösen, a kérdéses oligonukleotidokat kb. 0.1 ug - lOOmg/kg test suly/nap terápiásán hatékony mennyiségben biztosítjuk, még előnyösebben kb. 0.1 ug -kb.10 mg/kg testsuly/nap mennyiségben a nukleinsahoz való kötődés céljából, a találmány által biztosított módszerekkel összhangban. A dózisok könnyen megállapíthatók a tudomány e területén átlagosan képzett szakember számára és a kérdéses gyógyszerészeti összetételben kerülhetnek formulázásra.In another embodiment, the invention provides pharmaceutical compositions comprising the circular oligonucleotides of interest in association with a pharmaceutically acceptable carrier. Preferably, the oligonucleotides of interest are present in about one to three minutes. 0.1 µg to 100 mg / kg body weight per day in a therapeutically effective amount, more preferably about 10 µg / kg body weight / day. 0.1 µg to about 10 mg / kg body weight / day for binding to its nucleic acid in accordance with the methods provided by the invention. Dosages can be readily determined by one of ordinary skill in the art and formulated in the pharmaceutical composition in question.
A találmány szerinti alkalmazásban a gyógyszerészetileg elfogadható hordozó a következőket foglalja magába: bármely és az összes oldószert, diszperziós közeget, burkolószereket, baktériumellenes és gombaellenes anyagokat, izotoniás és abszorpciót késleltető anyagokat és hasonlókat. Az ilyen anyagok és közegek gyógyszerészetileg aktív szubsztanciaként való alkalmazása jól ismert a tudomány e területén. Bármely hagyományos tápközeg vagy anyag, mely kompatibilis az aktív alkotórészei, megfontolás alá esik a terápiás összetételben való használat szempontjából. Kiegészítő aktív alkotórészek is beépíthetők az összetételbe.For the purposes of the present invention, a pharmaceutically acceptable carrier includes any and all solvents, dispersion media, coatings, antibacterial and antifungal agents, isotonic and absorption delaying agents, and the like. The use of such materials and media as pharmaceutically active substances is well known in the art. Any conventional medium or substance compatible with its active ingredients is contemplated for use in a therapeutic composition. Additional active ingredients may also be incorporated into the composition.
A kérdéses oligonukleotidok helyileg vagy parenterálisan, pl. intravénásán, intramusculárisan, intraperitoneálisan, szubkután, vagy intradermálisan, vagy ha megfelelően védve vannak a kérdéses oligonukleotidok adhatók orálisan. A kérdéses oligonukleotidok lehetnek krémbe oldatba, vagy szuszpenzióba ágyazottak a ·· · · « « • *,«»·· ·· * • « · · · ··· · · · · ···The oligonucleotides of interest are administered topically or parenterally, e.g. intravenously, intramuscularly, intraperitoneally, subcutaneously, or intradermally, or when properly protected, the oligonucleotides of interest may be administered orally. The oligonucleotides in question may be in a solution or suspension in a cream in the form of a solution or a suspension.
- 58 helyi alkalmazáshoz. Az orális alkalmazáshoz az oligonukleotidok zselatin kapszulába zárással védhetők. Az oligonukleotidok lehetnek liposzómákba vagy polietilén glikollal módosított liposzómákba ágyazva a parenterális alkalmazáshoz. További szubsztanciák liposzómákba való beépítése pl. specifikus célsejteken talált membrán fehérjékkel szemben reaktív antitestek, segíthetik az oligonukleotidokat a specifikus sejttípusokhoz való irányulásban.- 58 for local applications. For oral administration, the oligonucleotides can be protected by encapsulation in a gelatin capsule. The oligonucleotides may be embedded in liposomes or polyethylene glycol-modified liposomes for parenteral administration. Incorporation of additional substances into liposomes e.g. Antibodies reactive against membrane proteins found on specific target cells can help to target oligonucleotides to specific cell types.
A liposzóma hordozóban való helyi és parenterális alkalmazás az előnyben részesített alkalmazás.Topical and parenteral administration in a liposome carrier is the preferred application.
A következő példák tovább szemléltetik a találmányt.The following examples further illustrate the invention.
1. PéldaExample 1
Oligonukleotidok cirkularizációja vég kapcsoldásu oligonukleotid felhasználásávalCircularization of oligonucleotides using an end-linked oligonucleotide
A találmánynak, megfelelően egy egyszerű egylépéses kémiai módszert fejlesztettünk ki körök lineáris prekurzorokból (előkörökből) történő megszerkesztéséhez. Egy DNS oligonukleotidot szerkesztettünk meg, mely a végső cél szekvenciájával azonos szekvenciával rendelkezett, ez a vég kapcsolódású oligonukleotid. Ezután egy élőkor oligonukleotidot hoztunk létre, majd kémiai utón foszforiláltuk az 5' vagy a 3' végeken. Ahogy az a 2. ábrán látható az előkört és a vég-kapcsolódásu oligonukleotidot összekevertük és hagytuk, hogy olyan komplex képződjön, melyben a végek szomszédosak. Cianogén bromidot, imidazol puffért és egy kétvegyértékü fémet adtunk hozzá. A 6-48 óráig tartó inkubálás után a keveréket dializáltuk, liofileztük és a termékeket 20%-os poliakrilamid gélelektroforézises denaturálással szeparáltuk. Az UV fénnyel történő megvilágitás fefedte a főbb sávokat, melyek együtt vándoroltak az előkörrel és a vég-kapcsolódásu oligonukleotiddal, valamint egy uj termékkel, mely egy kissé lassabban vándorolt, mint az élőkor. Nem figyeltünk meg terméket ha a végkapcsolódásu oligonukleotidot nem adtuk hozzá a keverékhez, vagy ha az 5'- vagy a 3'-foszfát csoport hiányzott az előkörről. A fő sávokat kimetszettük és eluáltuk a gélből, dializáltuk a sók eltávolítása céljából és mennyiségi meghatározásnak vetettük alá 260 nm hullámhosszon való abszorbancia méréssel. Az 1-es és a 2es előkörökkel való reakciókhoz (SEQ ID NO:5 és SEQ ID NO:6 sorrendben), a 4-es, és az 5-ös vég-kapcsolódásu oligonukleotidokat használva (SEQ ID NO:8 és SEQ ID NO:9, sorrendben) a 6-os és a 7-es köröket kaptuk 40%-os és 58%-os hozamokkal, sorrendben.In accordance with the present invention, a simple one-step chemical method has been developed for constructing circles from linear precursors. A DNA oligonucleotide having the same sequence as the final target was constructed, the end-linked oligonucleotide. A lifetime oligonucleotide was then generated and chemically phosphorylated at the 5 'or 3' ends. As shown in Fig. 2, the precursor and the end-linked oligonucleotide were mixed and allowed to form a complex in which the ends are adjacent. Cyanogen bromide, imidazole buffer and a divalent metal were added. After incubation for 6-48 hours, the mixture was dialyzed, lyophilized, and the products were separated by 20% polyacrylamide gel electrophoresis denaturation. UV illumination covered the major bands that migrated together with the forebrain and end-linked oligonucleotide, and with a new product that migrated a little slower than the living age. No product was observed if the final oligonucleotide was not added to the mixture or if the 5'- or 3'-phosphate group was missing from the foreground. The major bands were excised and eluted from the gel, dialyzed to remove salts, and quantitated by measuring absorbance at 260 nm. For reactions with Primer 1 and 2 (SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6, respectively) using end-linked oligonucleotides 4 and 5 (SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: : 9, respectively), we obtained Circles 6 and 7 with 40% and 58% yields, respectively.
Ezen molekulák szekvenciái és más oligonukleotidok a 3. ábrán kerültek bemutatásra.The sequences of these molecules and other oligonucleotides are shown in Figure 3.
A 6-os és a 7-es termékek cirkuláris szerkezetét igazolta, az hogy rezisztenciát mutatott a 3' exonukleázos emésztéssel és az 5' defoszforilációval szemben olyan körülmények között, melyben a lineáris élőkor teljesen megsemmisült vagy defoszforilálódott. Ennek megfelelően, a T4 DNS polimeráz 3' exonukleáz aktivitása hasította az 1-es és 2-es lineáris előköröket a 6-os és a 7-es köröket azonban nem. A lineáris előköröket megjelöltük az 5' végükön 32P-ral, majd cirkularizáltuk őket. A reakció után a cirkuláris termékek inertek voltak a borjú alkalikus fősz60 fatázzal szemben, míg az előkörök teljesen felszabadították a 22P jelölést . A körök kicsivel lassúbb gél mobilitása az előkörökéhez viszonyítva megegyezett a cirkularizáció előfordulásával. A következőkben megadjuk a cirkularizáció optimális körülményeit.The circular structure of products 6 and 7 was evidenced by its resistance to 3 'exonuclease digestion and 5' dephosphorylation under conditions in which the linear lifetime was completely destroyed or dephosphorylated. Accordingly, the 3 'exonuclease activity of the T4 DNA polymerase cleaved linear precursors 1 and 2, but not circles 6 and 7. The linear curves were labeled at their 5 'end with 32 P and circularized. After reaction, the circular products were inert to calf alkaline fősz60 ligation reaction, while the areas produced completely liberated the 22 P labeling. The slightly slower gel mobility of the circles compared to the circles was similar to that of circularization. The optimum conditions for circularization are given below.
Számos paramétert optimalizáltunk a cirkuláris termék hozamának fokozása céljából, ezek közé tartozik az oligonukleotid és az élőkor koncentrációja, a hőmérséklet, a reakció idő, a fém, a fém koncentrációja, a BrCN koncentráció és a pH. A kifejlesztett cirkularizációs körülmények biztosítása egy legalább kétszeres cirkuláris termék képződést eredményezett a tudományban használt korábbi körülményekhez képest, melyben két egyszálu oligonukleotidot kapcsoltak össze (Luebke et al.. 1989, J. Am. Chem. Soc. 111:8733 és Kanaya et al., 1986, Biochemistry 25:7423).A number of parameters have been optimized to increase the yield of the circular product, including oligonucleotide and age concentration, temperature, reaction time, metal, metal concentration, BrCN concentration and pH. Providing the circularization conditions developed resulted in the formation of at least twice the circular product compared to prior art conditions in which two single-stranded oligonucleotides were linked (Luebke et al., 1989, J. Am. Chem. Soc. 111: 8733 and Kanaya et al., 1986, Biochemistry 25: 7423).
Ezek a kifejlesztett körülmények a következők:These developed circumstances are:
uM élőkor uM végkapcsolódásu oligonukleotiduM age-specific uM terminal oligonucleotide
100 mM NÍC12100 mM NiCl2
200 mM imidazol-HCl (pH 7.0)200 mM imidazole-HCl (pH 7.0)
125 mM BrCN125 mM BrCN
C, 36 óraC, 36 hours
Azonban a körré való záródás hatékony volt a következő körülmények között is:However, closing the circle was also effective in the following circumstances:
- 61 Más fémek- 61 Other metals
2+) szintén működtek a Ni2+ helyett. Továbbá a reakció pH érzékeny. 2+ ) also worked instead of Ni 2+ . Furthermore, the reaction is pH sensitive.
A továbbiakban megadjuk az AP és P domének zárását.The closure of the AP and P domains is described below.
Egy kör AP doménben való záródása feljebbvaló volt a P doménben való záródásnál. A 2-es és a 3-as előkörök (SEQ ID NO:6 és SEQ ID NO:7, sorrendben) cirkularizációjának öszehasonlitása ugyanazon vég-kapcsolódásu oligonukleotid körül (pl. 5, SEQ ID N0:9), azt mutatta, hogy a 7-es kör (a SEQ ID N0:6-tal rendelkezett) 58%-ban jött létre ha az AP doménben záródott (pl. a 2-es előkört használva) és csupán 35%-ban jött létre, ha a P doménben záródott (pl. a 3-as előkört használva).Closure of a circle in the AP domain was superior to closure in the P domain. Comparison of the circularization of precursors 2 and 3 (SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7, respectively) around the same end-linked oligonucleotide (e.g., 5, SEQ ID NO: 9) showed that Circle 7 (having SEQ ID N0: 6) was created in 58% when closed in AP domain (e.g. using precursor 2) and only in 35% when closed in domain P (for example, using precursor 3).
A következőkben leírjuk a kondenzáló reagenseketThe condensing reagents are described below
Két általánosan használt reagenst alkalmaztunk a DNS és az RNS kémiai ligálása során, a BrCN/imidazol/NiC^-ot és az l-etil-3-(3-dimetilaminopropil)karbodiimidet (EDC) (Kanaya et al. , 1986, Biochemistry .25:7423 és Ashley et al. , 1991, Biochemistry 30:2927). Ezért ezeket a reagenseket közvetlenül hasonlítottuk össze egy élőkor 6-os cirkuláris oligonukleotidhoz való • · • · · • · • · · ·· • · • ·« ligálásának hatásosságában (3. ábra, és SEQ ID NO:5) egy dA(SEQ ID NO:8) vég-kapcsolódásu oligonukleotidot használva.Two commonly used reagents for chemical ligation of DNA and RNA, BrCN / imidazole / NiCl2 and 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) (Kanaya et al., 1986, Biochemistry. 25: 7423 and Ashley et al., 1991, Biochemistry 30: 2927). Therefore, these reagents were directly compared for the efficacy of ligation to a lifetime circular oligonucleotide 6 (Figure 3 and SEQ ID NO: 5) with a dA (SEQ ID NO: 5). ID NO: 8) using an end-linked oligonucleotide.
A BrCN/imidazol/NiC12-ot a megadott optimális körülmények között használtuk azzal az eltéréssel, hogy a ligálási hatékonyságot 4 és 25 C hőmérsékleten is megfigyeltük. Az EDC-t 200 mM koncentrációban használtuk 20 mM MgCl2vel, 50 mM MES-sel (pH 6.0) 4 és 25 C hőmérsékleten 4 napig tartó inkubáció mellett.The BrCN / imidazole / NiC12 - was used in the indicated optimal conditions except that ligation efficiency was observed at 4 ° C and the 25th EDC was used at 200 mM concentration with 20 mM MgCl 2 , 50 mM MES (pH 6.0) at 4 and 25 ° C for 4 days.
A BrCN sokkal hatékonyabb volt 4 C hőmérsékleten, 95% cirkuláris terméket eredményezett, mig az EDC csupán 55 %-ot. Azonban 25 C hőmérsékleten mind az EDC, mind a BrCN 95% terméket eredményezett. Tehát a BrCN sokkal hatékonyabb alacsonyabb hőmérsékleten, de az EDC és a BrCN egyenlő esélyekkel használható 25 C hőmérsékleten. Azonban a BrCn rendelkezik egy további előnnyel az EDC-vel szemben, mivel a BrCN-nel való ligáláshoz 24 órára vagy kevesebbre van szükség, mig az EDC-vel való ligáláshoz kb 4 napra.BrCN was much more efficient at 4 ° C, yielding 95% circular product, while EDC only 55%. However, at 25 ° C, both EDC and BrCN gave 95% product. So BrCN is much more efficient at lower temperatures, but EDC and BrCN can be used with equal chances at 25C. However, BrCn has an additional advantage over EDC, as it requires 24 hours or less to ligate with BrCN, and about 4 days to ligate with EDC.
A következőkben leírjuk az 5' vagy a 3' foszfát használatátThe use of 5 'or 3' phosphate is described below
Eltérő ligációs körülmények között egy 3'-foszfát 5'-0H-val való kapcsolása több ligáit terméket eredményezett, mint az 5'foszfát 3'-0H-val való kapcsolása (Ashley et al.,)Under different ligation conditions, the coupling of a 3'-phosphate with 5'-0H resulted in more ligated products than the coupling of a 5'-phosphate with 3'-0H (Ashley et al.,)
Ezért az 5'-foszfát vagy a 3'-foszfát előkörökkel történőTherefore, 5'-phosphate or 3'-phosphate are provided with precursors
6-os cirkuláris oligonukleotiddá való százalékos konverziót (3. ábra) összehasonlítottuk:The percent conversion to circular oligonucleotide 6 (Figure 3) was compared:
• · ·· • · ♦ ·· ··· • « · · • · ♦ · · · ·• · ·· • · ♦ ·· ··· • «· · · ♦ · · · ·
Γ£ΐ 'ΤΊ'Ί'Ί* TT? T ΤΤΓ £ ΐ 'ΤΊ'Ί'Ί * TT? T ΤΤ
CC
ΑΑ
CC
ΑΑ
CC
CC
ΑΑ
CC
ΑΑ
C ττττττ ττττττC ττττττ ττττττ
ΗΟ ΟΡΟ3= ττττττττττττΗΟ ΟΡΟ3 = ττττττττττττ
CC
ΑΑ
CC
ΑΑ
CC
CC
ΑΑ
CC
ΑΑ
C ττττττ ττττττ =Ο3ΡΟ ΟΗC ττττττ ττττττ = Ο3ΡΟ ΟΗ
A cirkularizációs reakciót dA12 vég-kapcsolódásu oligonukleotidot használva végeztük a megadott optimális körülmények között, azzal az eltéréssel, hogy 5 nmol előkört és végkapcsolódásu oligonukleotidot használtunk. A terméket UV fényben tettük láthatóvá a gélelektroforézissel végzett denaturálással < · való szeparálát követően.The circularization reaction was performed using dA 12 end-linked oligonucleotide under the given optimum conditions, except that 5 nmol precursor and end-linked oligonucleotide were used. The product was visualized under UV light after separation by <RTI ID = 0.0> denaturing </RTI> by gel electrophoresis.
A cirkuláris termékké való konverzió 60%-os volt (+,-5%), ha az 5'-foszfát jelen volt és 95%-os , ha a 3'-foszfát volt jelen. Nem figyeltünk meg növekedést a hozamban, ha megnöveltük a reakcióidőt, vagy ha megnöveltük a reagens koncentrációkat.Conversion to circular product was 60% (+, - 5%) when 5'-phosphate was present and 95% if 3'-phosphate was present. No increase in yield was observed when reaction time was increased or reagent concentrations were increased.
Ennek megfelelően a 3'-foszfát alkalmazása inkább megnöveli a cirkularizációt, mint az 5'-foszfát alklamazása.Accordingly, the use of 3'-phosphate increases circularization rather than the application of 5'-phosphate.
2. PéldaExample 2
A cirkuláris oligonukleotidok a cél nukleinsavakhoz nagyobb affinitással kötődnek, mint a lineáris oligonukleotidokCircular oligonucleotides bind to the target nucleic acids with greater affinity than linear oligonucleotides
A 6-os és 7-es (SEQ ID NO:5 és SEQ ID NO:6, sorrendben) körök céljaikhoz való kötődési affinitását úgy határoztuk meg, hogy összehasonlítottuk a cirkuláris és a lineáris komplexek olvadási hőmérsékletét. Az oldatok az oligonukleotidot és a célt (3 uM mindegyik) 1:1 arányban tartalmazták 100 mM NaC12_ben és 10 mM Tris-HCl-ben (pH, 7.0). A keverési görbék (melyeket 260 nm hullámhosszon mértünk) megerősítették, hogy 1:1 arányban képződtek a komplexek. A komplexek szabadenergiáját (- delta G37) az olvadási adatokból nyertük, egy két-lépéses görbe-illesztési módszert használva (Petersheim, et al., 1983, Biochemistry 22:256).The binding affinity of circles 6 and 7 (SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6, respectively) for their targets was determined by comparing the melting temperatures of the circular and linear complexes. The solutions of the oligonucleotides and the target (3 uM each) in 1: 1 ratio contained 100 mM NaC12 _ in 10 mM Tris-HCl (pH 7.0). Mixing curves (measured at 260 nm) confirmed the formation of complexes at a 1: 1 ratio. The free energy (- delta G37) of the complexes was obtained from the melting data using a two-step curve fitting method (Petersheim et al., 1983, Biochemistry 22: 256).
Az eredmények azt mutatták, hogy a cirkuláris oligonukleotidok céljaikhoz sokkal erősebben kötődnek, mint a lineáris előkörök vagy a Watson-Crick komplementer cél méretű oligonukleotidok • · « « « •·· ··· • · · · • · · ♦ · * · (2. Táblázat). Például a 4-es cél (SEQ ID N0:8) cél méretű Watson-Crick komplementerével olyan duplexek hozott létre, melynek Tm értéke 37,1 C volt, mig az 1-es élőkor:4-es cél komplex (pl. SEQ ID NO:5, mely a SEQ ID NO:8-hoz kötődik) 44.7 C Tm értékkel rendelkezett. Összehasonlításképpen, az 1-es élőkor szekvenciájával megegyező szekvenciával rendelkező 6-os kör a 4-es célhoz egy 57.5 C Tm értékkel kötődött és a kötődés szabadenergiája 8.6 kcal/mol volt, sokkal előnyösebb, mint a megfelelő Watson-Crick duplex. A megfelelő asszociációs konstans 37 C hőmérsékleten 6 x 1011 M-1-en, mely 6 nagyságrenddel nagyobb mint a Watson-Crick duplexek esetében. Hasonló hatást figyeltünk meg a 7-es kör (SEQ ID NO:6) 5-ös célhoz (SEQ ID NO:9) való kötődésekor; ezen komplex Tm értéke 62.3 C, mig a megfelelő Watson-Crick duplex 43.8 C hőmérsékleten olvadt meg. Ezek az adatok azt jelzik, hogy a cirkuláris oligonukleotidok erősebben kötődnek egy célhoz, mint a lineáris oligonukleotidok.The results showed that circular oligonucleotides bind to their targets much more strongly than linear primers or Watson-Crick complementary target sized oligonucleotides (♦ · * · ( Table 2). For example, with Watson-Crick complement of target size 4 (SEQ ID NO: 8), duplexes were created with a T m of 37.1 C, while at age 1: target complex 4 (e.g., SEQ ID NO: 5, by SEQ ID NO: 8 binds) had 44.7 CT value m. By way of comparison, Round 6, having the same sequence as Lifetime 1, bound to Target 4 with a value of 57.5 CT m and the free energy of binding was 8.6 kcal / mol, much more advantageous than the corresponding Watson-Crick duplex. The corresponding association constant at 37 ° C is 6 x 10 11 M -1 , which is 6 orders of magnitude higher than that of the Watson-Crick duplexes. A similar effect was observed upon binding of circle 7 (SEQ ID NO: 6) to target 5 (SEQ ID NO: 9); this complex has a T m of 62.3 ° C, while the corresponding Watson-Crick duplex melts at 43.8 ° C. These data indicate that circular oligonucleotides bind more strongly to a target than linear oligonucleotides.
A kötési tulajdonságok abban az esetben való meghatározásához, amikor a cél szekvencia egy hosszabb szekvenciába van ágyazva, egy 36 nukleotid hosszúságú oligonukleotidot szintetizáltunk egy 12 bázisú célszekvenciával (mely megfelelt a 4-es célnak) a közepén. Az olvadási vizsgálatok felfedték, hogy a 6-os kör sokkal erősebben kötődött ehhez a hosszabb oligonukleotidhoz, mint ahhoz a célhoz mely a kör kötő dóménjével megegyező méretű volt: a 6-os kör 4-es céllal való Tm értéke 59.4 C volt, mig a beágyazott célt magába foglaló 36 bázisú oligonukleotid Tm értékeTo determine binding properties when the target sequence is embedded in a longer sequence, an oligonucleotide of 36 nucleotides in length is synthesized with a 12 base target sequence (corresponding to target 4). Melting studies revealed that ring 6 was much more strongly bound to this longer oligonucleotide than the target of the same size as the ring binding domain: ring 6 at target 4 had a T m of 59.4 C, while embedded target comprising 36 base oligonucleotide Tm
63.4 C volt. Ezért a beágyazott célokkal rendelkező körök kötési • · « · · * ereje nagyobb volt, mint azoké, melyek a kötő dómén méretű célokat foglalták magukba.63.4 ° C. Therefore, the binding strength of circles with embedded targets was greater than those with embedded domain-sized targets.
A 6-os kör RNS célhozvaló kötődési affinitásának teszteléséhez szintetizáltuk az rA12 oligoribonukleotidot és meghatároztuk a 6-os kör rA12-vel való Tm értékét. A 6-os kör rA]_2Vel való Tm értéke 58.3 C volt az 57.8 C Tm értékű dA12_höz viszonyítva. Ezek az adatok azt mutatják, hogy a körök az RNS célokhoz ugyanolyan erősen, ha nem erősebben kötődnek, mint a DNS célokhoz.To test the binding binding affinity of round 6 RNA, the oligoribonucleotide rA 12 was synthesized and the T m value of round 6 rA 12 was determined. Circuit 6 had a T m of rA 1 _ 2 V of 58.3 ° C relative to dA 1 2 _ of 57.8 CT m . These data show that circles are bound to RNA targets just as strongly, if not more strongly, than to DNA targets.
- 67 ««·- 67 «« ·
II.TÁBLÁZAT oligonukleotid:TABLE II Oligonucleotide:
cél komplex Tm'c -G37(kcal/mol) ~j TTTTTTTTTTTTtarget complex T m ' c -G37 (kcal / mol) ~ j TTTTTTTTTTTT
37.137.1
8.18.1
5'-AAAAAAAAAAAA5'-AAAAAAAAAAAA
3'-TTCTTTTCTTTC3'-TTCTTTTCTTTC
43.843.8
10.310.3
5'-AAGAAAAGAAAG5'-AAGAAAAGAAAG
Ί’ TTTTTT T ΤΊ*Ί”ΓT 'TTTTTT T ΤΊ * Ί' Γ
1:41: 4
C AAAAAAAAAAAAC AAAAAAAAAAAA
44.744.7
10.510.5
T'T'TT’TT* TTTTTTT'T'TT'TT * TTTTTT
OPO3 = • · « «·· ··♦ • · ···· • ·· *OPO3 = • · «« ·· ·· ♦ • · ···· · ·· *
• * ·• * ·
3:53: 5
TTCTTTTCTTTCTTCTTTTCTTTC
C AAGAAAAGAAAG CC AAGAAAAGAAAG C
TTCTTT TCTTTCTTCTTT TCTTTC
OPO3 =OPO3 =
II. Táblázat folytatásaII. Resume table
TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT
6:46: 4
C AAAAAAAAAAAAC AAAAAAAAAAAA
57.457.4
16.7 ίΓΤ,ΓΓΓΤ?Ί1,Ι,ΤΤΤΤΤ16.7 ί ΓΤ , Γ Γ ΓΤ? Ί 1, Ι , ΤΤΤΤΤ
TTCTTTTCTTTCTTCTTTTCTTTC
C AAGAAAAGAAAGC AAGAAAAGAAAG
62.362.3
16.416.4
TTCTTTTCTTTCTTCTTTTCTTTC
3. PéldaExample 3
A cirkuláris oligonukleotidok sokkal szelektívebben kötődnek a célhoz, mint a lineáris oligonukleotidokCircular oligonucleotides bind to the target much more selectively than linear oligonucleotides
A cirkuláris oligonukleotidok szekvencia szelektivitásának meghatározása céljából egy sorozat cél oligonukleotidot hoztunk létre egy változó bázissal. Egy kör ezen célokkal való komplex képzésének kötési energiáját mértük és a helyes szekvencia és a nem illeszkedő szekvencia közötti szabadenergia eltérésekből határoztuk meg a szelektivitást . A cirkuláris szerkezettel nyert szelektivitást közvetlenül összehasonlítottuk egy analóg lineáris oligonukleotid szelektivitásával.To determine the sequence selectivity of circular oligonucleotides, a series of target oligonucleotides was generated with a variable base. The binding energy of the complex formation of a circle for these purposes was measured and the selectivity was determined from the free energy differences between the correct sequence and the mismatched sequence. The selectivity obtained with the circular structure was directly compared with the selectivity of an analog linear oligonucleotide.
A DNS oligonukleotidokat géppel szintetizáltuk a bétacianoetil foszforamidit módszert használva. A 8-as cirkuláris oligonukleotidot a SEQ ID N0:7-telThe DNA oligonucleotides were machine-synthesized using the beta-cyanoethyl phosphoramidite method. Circular oligonucleotide 8 with SEQ ID NO: 7
5'-pTCTTTCCACACCTTTCTTTTCTTCACACTTCTTT rendelkező lineáris előkörből állítottuk elő és egy végkapcsolódásu oligonukleotiddal, melynek szekvenciája: 5'AAGAAAAGAAAG (SEQ ID NO:9) hoztuk kör alakúvá, BrCN/Imidazolt használva a végső kötés zárásához, az 1. Példában leírtak szerint. A kör alakú szerkezetet megerősítette, hogy a 3'exonukleázzal és az 5' -foszfátázzál szemben rezisztenciát mutatott .5'-pTCTTTCCACACCTTTCTTTTCTTCACACTTCTTT was prepared from a linear precursor having an end-linking oligonucleotide having the sequence: 5'AAGAAAAGAAAG (SEQ ID NO: 9) using BrCN / Imidazole as described in Example 1 for closing the final bond. The circular structure was confirmed to be resistant to 3'exonuclease and 5'-phosphatase.
A 8-az kör szekvencia szelektivitását úgy határoztuk meg, hogy hibridizáltuk olyan célokkal, melyek egy egyedüli nem illeszkedő bázist tartalmaztak és a kapott komplexek erősségét (delta G37) hővel végzett denaturálással határoztuk meg. Nyolc célt szintetizáltunk, melyek komplementérek voltak a 8-as körrel és a 9-es lineáris oligonukleotiddal azzal az eltéréssel, hogy volt egy egyedüli központi elhelyezkedésű változó bázis (X vagy Y A,G,C,T). Négy cél az X változó bázissal rendelkezett, melyet a körben levő ellentétes T-vel illesztettünk és mely egy T-X-T triádot eredményezett. A fennmaradó négy célban a változó Y bázist a körben levő két ellentétes C-vel illesztettük, mely egy C-Y-C triádot eredményezett. Az ezen kör komplexxel való összehasonlítás céljából a 9-es lineáris oligonukleotidot használtuk, mely egy olyan duplexet eredményezett, ahol egy centrális T-X pár jött létre az első négy kísérletben vagy egy C-Y pár a fennmaradó négy esetében.The selectivity of the 8-round sequence was determined by hybridizing to targets containing a single mismatched base and determining the strength of the resulting complexes (delta G3 7 ) by heat denaturation. Eight targets were synthesized which were complementary to round 8 and linear oligonucleotide 9, with the exception that there was a single centrally located variable base (X or YA, G, C, T). Four targets had a variable X base, which was matched with the opposite T in the circle, resulting in a TXT triad. For the remaining four targets, the variable Y base was matched to the two opposing Cs in the circle, resulting in a CYC triad. To compare this circle with the complex, linear oligonucleotide 9 was used, which resulted in a duplex where a central TX pair was formed in the first four experiments or a CY pair in the remaining four.
·« ··*· komplex (X,Y =A,T,G,C)____kísérlet szám· «·· * · complex (X, Y = A, T, G, C) ____ experiment number
CC
5’-A A G A A A A Y A A A G5'-A A G A A A A Y A A A G
9-129-12
A 16 komplex hővel való denaturálását 10 mM MgC12> 100 mMThe complex 16 is denatured by heat with 10 mM MgCl 2> 100 mM
NaCl és 10 mM Tris-HCl (pH 7.0) jelenlétében végeztük el, a cél és a cirkuláris vagy a lineáris oligonukleotid koncentrációja is 3 uM volt. A kísérleteket ismétlésben végeztük és az eredményeket átlagoltuk. Az oligonukleotid:cél komplex olvadását 260 nm hullámhosszon mértük. Az igy létrehozott hőmérséklet versus abszorbancia görbék egy egyszeri átmenetet mutattak a kötöttből a «· ·· ♦·»· • · * ··· ··♦ *· · szabad oligonukleotid felé. A kapcsolódás szabadenergiáját az adatok egy két lépéses görbe illesztési módszerrel való illesztésével nyertük. Az eredményeket két esetben ellenőriztük, az asszociációs energiák van't Hoff módszerrel való mérésével, a két módszer között jó egybeesést figyeltünk meg. A szelektivitást úgy határoztuk meg, mint az illeszkedő és a nem illeszkedő oligomerek közötti komplex képződés szabadenergiájában (deltaG) levő különbségeket.NaCl and 10 mM Tris-HCl (pH 7.0), and the target and circular or linear oligonucleotide concentrations were 3 µM. The experiments were repeated and the results were averaged. The melting of the oligonucleotide-target complex was measured at 260 nm. The temperature versus absorbance curves thus generated showed a single transition from the bound to the free oligonucleotide «· ··· ♦ · · · ·. The free energy of the connection was obtained by fitting the data with a two-step curve fitting method. The results were verified in two cases by measuring the association energies by the van't Hoff method, and a good agreement was found between the two methods. Selectivity was defined as the difference in free energy (deltaG) of complex formation between the matching and non-matching oligomers.
A III. Táblázat a nem illeszkedő kísérletek eredményeit mutatja. Az 1-4 kísérletek a T-X cél nem illeszkedés hatását mutatják egy DNS duplexre. Ahogy vártuk, a valódi illeszkedés (X=A) adja a legelőnyösebb komplexet (-delta G37 = 10.3 kcal/mol); a nem illeszkedések (X=G,C,T) egy 3.2 - 4.4 kcal/mol kötési energiában bekövetkező veszteséget okoznak, mely jó egyezést mutat a publikált nem illeszkedési kísérletekkel. AzIn III. The following table shows the results of the mismatched experiments. Experiments 1-4 show the effect of TX target mismatch on a DNA duplex. As expected, true fit (X = A) gives the most preferred complex (-delta G 37 = 10.3 kcal / mol); non-fits (X = G, C, T) cause a loss in binding energy of 3.2 - 4.4 kcal / mol, which is in good agreement with published non-fitting experiments. The
5-8 kísérletek, öszehasonlitva a T-X-T nem illeszkedés hatását mutatják a kör alakú komplex kötési energiájára. Ez esetben is, a valódi illeszkedés (X=A) adja a legelőnyösebb háromszálu komplexeket (-delta G37=16.4. kcal/mol). Azonban a cél nem illeszkedések (X=G,T,C,) számottevően nagyobb kötési energia veszteséget eredményeztek (6.2 - 7.6 kcal/mol) a cirkuláris oligonukleotid esetében, mint a lineáris oligonukleotidéban.5-8 experiments, comparing the effect of T-X-T mismatch on the binding energy of a circular complex. Again, true fitting (X = A) yields the most preferred triple-stranded complexes (-Delta G37 = 16.4 kcal / mol). However, target mismatches (X = G, T, C,) resulted in significantly greater binding energy loss (6.2-7.6 kcal / mol) for the circular oligonucleotide than for the linear oligonucleotide.
Hasonlóképpen,a 9-12 kísérletek megadják a C-Y nem illeszkedés hatását a kétszálu duplexre. Az illeszkedett bázis (Y=G)Similarly, experiments 9-12 provide the effect of C-Y mismatch on the duplex duplex. The Matched Base (Y = G)
-10.3 kcal/mol duplex kapcsolódási szabadenergiát adott. A nem illeszkedések (Y=A,T,C) a kötési energiában bekövetkező 5.2 73-10.3 kcal / mol gave duplex coupling free energy. Non-fits (Y = A, T, C) in the binding energy 5.2 73
V ·4 ··<····V · 4 ·· <····
4« 4 · V« • ·<· ··· ··» • 4 · ·· • ·« ·« ··4··4 «4 · V« • · <· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
5.8 kcal/mol veszteséget okoztak, mely szintén jól egyezett a közzétett adatokkal. Ezzel szemben, egy C-Y-C nem illeszkedés sokkal nagyobb hatással van egy háromszálu komplexre (13 - 16 kísérletek): az illeszkedés (Y=G) -16.4 kcal/mol kötési energiát ad, és a nem illeszkedés (Y=A,T,C) sokkal kevésbé stabil 7.1 -They caused a loss of 5.8 kcal / mol, which was also in good agreement with the published data. In contrast, a CYC mismatch has a much greater effect on a triple-stranded complex (experiments 13-16): the fit (Y = G) gives -16.4 kcal / mol binding energy, and the mismatch (Y = A, T, C) much less stable 7.1 -
7.5 kcal/mol értékkel.7.5 kcal / mol.
így az összes vizsgált esetben a cirkuláris ligandumok nagyobb szelektivitást mutattak a helyesen illesztett szekvenciáikkal szemben mint a standard lineáris oligomerek. A szelektivitási előny a C-Y-C sorozatokban az 1.3 - 2.2 kcal/mol intervallumba esik, a T-X-T sorozatokban a 3.0 - 3.4 kcal/mol intervallumba. Ezek igen jelentős különbségek ha azt vesszük figyelembe, hogy csupán egy bázis változásából adódnak; a T-X-T sorozatokban a cirkuláris oligonukleotid közel kétszer olyan szelektív, mint a lineáris oligonukleotid. Ez a szelektivitási differencia megfelel egy 1-2 nagyságrendnek a kötési konstansban 37 C hőmérsékleten.Thus, in all cases examined, circular ligands exhibited greater selectivity for their correctly aligned sequences than standard linear oligomers. The selectivity advantage ranges from 1.3 to 2.2 kcal / mol in the C-Y-C series and 3.0 to 3.4 kcal / mol in the T-X-T series. These are very significant differences if we consider that they are due to a change in only one base; in the T-X-T series, the circular oligonucleotide is nearly twice as selective as the linear oligonucleotide. This selectivity difference corresponds to an order of magnitude 1-2 in the binding constant at 37 ° C.
Két faktor jöhet számításba ezen magas szelektivitás magyarázataként. Először, mivel a cirkuláris oligonukleotid két doménje kötődik a központi cél szálhoz, a cirkuláris oligonukleotid, amikor hat, kétszer ellenőrzi a szekvenciát a helyes illeszkedéshez. Másodszor, a citozin C+G-C triádon belüli protonizációja szintén lehet egy a szelektivitás fokozásában részt vevő faktor. Ez a protonizáció úgy tűnik, csak akkor részesül előnyben, ha bázis triád képződés jön. létre, melyben a guanin osztozhat a pozitív töltésen; bizonyítékok szerint a bázis triádon « ·· · ···· *· · · · * • ··· ··· ··* • · · · · • ·· ·· ·· belüli citozin pKa-ja 2-3 egységgel magasabb, mint a szabad dezoxicitoziné. Ezen pozitív töltés hozzáadása csökkentheti a negatív töltés taszító hatását, mely a foszfátok nagy sűrűségéből adódik a komplexben és igy növelheti a kötési stabilitást.There are two factors that can account for this high selectivity. First, since the two domains of the circular oligonucleotide bind to the central target strand, the circular oligonucleotide, when six, double-checks the sequence for correct alignment. Second, the protonization of cytosine within the C + G-C triad may also be a factor contributing to selectivity. This protonization seems to be preferred only when base triad formation occurs. creating a guanine that can share a positive charge; evidence indicates that the pKa of the cytosine within the base triad is 2-3 units within the basal triad, · · · · · · · · · higher than free deoxycytosine. The addition of this positive charge can reduce the repulsive effect of the negative charge due to the high density of phosphates in the complex and thus increase the binding stability.
így a cirkuláris oligonukleotidok, ahogy bemutattuk, nagyobb kötési affinitással és nagyobb szelektivitással rendelkezhetnek, mint amit egyedül a Watson-Crick duplexekben el lehet érni.Thus, circular oligonucleotides, as shown, may have greater binding affinity and greater selectivity than can be achieved alone in the Watson-Crick duplexes.
III. TÁBLÁZAT kísérletek változó Tm'C -delta G37 szelektiszáma bázis (kcal/mol) vitásIII. TABLE experiments variable Tm'C -delta G37 select number base (kcal / mol) controversial
4. PéldaExample 4
A komplex képződést befolyásoló tényezőkFactors influencing complex formation
1) A következőkben bemutatjuk az oldatok hatását Vizsgáltuk a NaCl, Mg2+, spermin és pH kör:cél komplexre kifejtett hatását. A kötő doménben citozint tartalmazó körök érzékenyek a pH-val szemben, és alacsonyabb pH értékeken nagyobb stabilitást mutatnak. Azonban ezek és más kör:cél komplexek is meglehetősen stabilak a 7.0-7.4 fiziológiás pH értékeken (5. ábra). A komplexek a sókoncentrációval szemben is mutatnak érzékenységet, a duplexekhez viszonyítva, azonban a Mg2+ vagy a spermin kis mennyiségei jelentősen növelik a komplexek stabilitását. Például 1 mM Mg2+ koncentráció és 7.0 pH érték esetén , további só hozzáadása nélkül, egy stabil 7:5 kör:cél komplex jött létre, melynek Tm értéke 58 C volt. Ha egy 20 uM spermin további só hozzáadása nélkül - oldatát használtuk, a 7:5-ös komplex ismételten stabilan létrejött 56 C-os Tm értékkel. Mind a Mg2-1·, mind a spermin legalább ilyen koncentrációkban van jelen az emlősökben, igy a kör:cél komplexek stabilak lesznek a fiziológiás körülmények között.1) The effect of the solutions is illustrated below We investigated the effect of NaCl, Mg 2+ , spermine and pH: target complex. Circuits containing cytosine in the binding domain are sensitive to pH and show greater stability at lower pH values. However, these and other target complexes are also quite stable at physiological pH 7.0-7.4 (Figure 5). Complexes are also sensitive to salt concentration relative to duplexes, but small amounts of Mg 2+ or spermine significantly increase the stability of the complexes. For example, at a concentration of 1 mM Mg 2+ and a pH of 7.0 without the addition of a salt, a stable 7: 5 round: target complex was formed with a Tm of 58 ° C. When a solution of 20 µM spermine was used without additional salt, the 7: 5 complex was again stable with a Tm of 56 ° C. Both Mg 2-1 · and spermine are present in mammals at least at such concentrations, so that the target complexes will be stable under physiological conditions.
2) A következőkben megadjuk a hurok méretét2) The size of the loop is given below
Egy kör hurok dóménjeiben levő nukleotidok optimális számának meghatározásához egy cél és különböző hurok méretű körök közötti komplex képződést figyeltünk meg. Az 1-es előkörhöz hasonló élőkor lineáris oligonukleotidokat szintetizáltunk 2, 3,In order to determine the optimal number of nucleotides in a loop loop domain, complex formation between a single target and different loop size loops was observed. At age similar to that of Primer 1, linear oligonucleotides were synthesized 2, 3,
4, 5, 6, és 10 bázisú hurkokkal váltakozó C és A maradékok tetszőleges szekvenciáját felhasználva. Az egyes előköröket úgy terveztük, hogy az A^2 templáthoz (pl. 4-es cél, (SEQ ID NO: 8)) kapcsolódjanak. A 4, 5, 6 és 10 bázisú hurkokkal rendelekző körök Tm értékei azt mutatták, hogy egy 5 nukleotidból álló hurok méret volt az optimális a kör akár A12 terápiátokhoz, vagy egy hosszabb 36 szekvenciát tartalmazó A12 kötő helyéhez való kötődéskor (lásd a 6A ábrát).Using any sequence of C and A residues with alternating 4, 5, 6, and 10 base loops. Each of the curves was designed to attach to the A ^ 2 template (e.g., Target 4, (SEQ ID NO: 8)). Tm values rendelekző 4, 5, 6 and 10 base loops loops showed that a loop of 5 nt was size optimal circle upon binding to either the 12 therapy, promoting or 12 binding site comprising more than 36 sequence (see Figures 6A figure).
2) A következőkben megadjuk a kötő dómén hosszúságát2) The length of the binding domain is given below
A cirkuláris oligonukleotid kötő dómén kör:cél komplex olvadási hőmérsékletére kifejtett hatását az ugyanilyen hosszúságú duplexek olvadásához viszonyítottuk. Különböző méretű kötő doménekkel rendelekező köröket hoztunk létre, és egyszálu dAn célokkal végeztük el a komplex képződést, ahol, n 4, 8, 12 és 18 nukleotidokkal azonos. A 6B ábra azt mutatja, hogy a kör:cél komplexek esetében jelentősen magasabb Tm értékeket figyeltünk meg a kötő doménekkel azonos hosszúságú Watson-Crick duplexekhez viszonyítva (0.1 M NaCl, pH 7). Például egy 12 bázisú cirkuláris komplex körülbelül ugyanazon a hőmérsékleten olvad meg mint egy 24 bázisú duplex. A 4 bázisú cirkuláris komplex 34 C hőmérsékleten olvadt meg, mig a megfelelő Watson-Crick duplex Tm értéke kevesebb mint 0 C hőmérséklet volt.The effect of the circular oligonucleotide binding domain on the melting temperature of the round: target complex was compared to the melting of duplexes of the same length. Circles with binding domains of different sizes were created and complexed with single-stranded dA n targets, where n is identical to 4, 8, 12 and 18 nucleotides. Figure 6B shows that significantly higher Tm values for the round: target complexes were observed for Watson-Crick duplexes of the same length as the binding domains (0.1 M NaCl, pH 7). For example, a 12-base circular complex melts at about the same temperature as a 24-base duplex. The 4-base circular complex melts at 34 ° C while the corresponding Watson-Crick duplex has a Tm of less than 0 ° C.
4) A következőkben leírjuk a metilációt4) Methylation is described below
Egy ideje ismeretes, hogy a természetesen előforduló m^cIt has been known for some time that naturally occurring m ^ c
- 78 bázist létrehozó C-5 pozícióban levő citozin metilációja megemeli azon duplex DNS Tm értékét, melyben előfordul, a nem metilált szekvenciákhoz viszonyítva (Zmudzka et al., 1969, Biochemistry ,8:3049). Annak vizsgálatához, hogy vajon ezen metil csoport hozzáadása stabilizálja-e a kör:cél komplexeket, a 7-es kör két analógját (a SEQ ID NO:6 szekvenciával rendelekezett) szintetizáltuk. Az egyik körben a kötő doménben levő 6 C-t metiláltuk, a hurkot nem metilált állapotban hagyva (Meg). A második körben mind a 12 C-t metiláltuk (Me·^). Ezen metilált kör 5-ös céllal való komplexeinek olvadási hőmérsékletét mértük. Az Meg-os komplex Tm értéke 71.1 C (a nem metilált kör 61.8 C értékéhez viszonyítva), és az Me12 Tm értéke 72.4 C volt. Tehát, a C helyett a természetes m^C bázis használata jelentősen megnövelte a stabilitást és egy esetben egy 12 bázisú komplexet eredményezett, mely 10.6 C-kal magasabb hőmérsékleten olvadt meg mint a nem metilált és 28.6 C-kal magasabb hőmérsékleten, mint a megfelelő nem metilált Watson-Crick duplex.- Methylation of cytosine at position C-5, which produces 78 bases, increases the Tm of duplex DNA in which it occurs relative to non-methylated sequences (Zmudzka et al., 1969, Biochemistry, 8: 3049). To investigate whether the addition of this methyl group stabilizes the circle: target complexes, two analogs of circle 7 (represented by SEQ ID NO: 6) were synthesized. In one round, 6 Cs in the binding domain were methylated, leaving the loop unmethylated (Meg). In the second round, all 12 C were methylated (Me · ^). The melting point of the complexes of this methylated ring with the purpose of 5 was measured. The Meg complex has a Tm of 71.1 ° C (relative to the 61.8 ° C of the unmethylated ring) and a Me 12 Tm of 72.4 ° C. Thus, the use of natural m ^ C base instead of C significantly increased the stability and in one case resulted in a 12-base complex that melted at 10.6 C higher than unmethylated and 28.6 C higher than the corresponding non-methyl base. methylated Watson-Crick duplex.
5. PéldaExample 5
A nukleotid hurok domének nem nukleotid hurok doménekkel való helyettesítéseSubstitution of nucleotide loop domains by non-nucleotide loop domains
A cirkuláris oligonukleotidok hurok doménjeit különböző hosszúságú polietilén vagy oligoetilén glikol láncokra cseréltük és az ilyen szintetikus hurkok cirkuláris oligonukleotid kötésre és nukleáz rezisztenciára kifejtett hatását vizsgáltuk.The loop domains of circular oligonucleotides were exchanged for polyethylene or oligoethylene glycol chains of various lengths and the effect of such synthetic loops on circular oligonucleotide binding and nuclease resistance was investigated.
A következőkben megadjuk az ehhez használt módszereketFollowing are the methods used to do this
- 79 Olyan cirkuláris oligonukleotidokat szintetizáltunk, melyekben tetra-, penta-, vagy hexa-etilén glikol láncú hurok domének voltak. Minden esetben szintetikusan állítottuk elő az etilén glikol láncokat az automata DNS szintetikus eljárásokat használva Durand et al módszerét alkalmazva (1990, Nucleic Acids Rés. .18:6353-6359). Röviden, egy foszforamiditot helyeztünk egy hidroxil csoportra az etilén glikol lánc egyik végén és egy dimetoxitritil (DMT) egységet helyeztünk a másik terminális etilén glikol hidroxil csoportra. Ezt a származtatott etilén glikol láncot hozzáadtuk a növekedő lineáris oligonukleotidhoz az automatizált DNS szintézis megfelelő lépésénél. A cirkularizációs lépést az 1. Példában leirt eljárások szerint végeztük el. Egy tetraetilén hurok doménnel rendelkező lineáris oligonukleotid élőkor nem záródott hatékonyan körré. Ez az eredmény azt mutatja, hogy egy tetraetilén hurok túl rövid lehet egy célhoz való optimális kötődéshez. Két tipusu lineáris oligonukleotidot használtunk cél kötő doménként a cirkuláris oligonukleotidokhoz: a Cél I egy 12 bázisú oligonukleotid volt, mely nem rendelkezett nem-cél nukleotidokkal és a Cél II egy 36 bázisú oligonukleotid volt, mely 12 bázisú céllal rendelkezett az oligonukleotidon belül. A felhasznált cél szekvencia 5'-AAGAAAAGAAAG-3' (SEQ ID NO:9) és 5'- AAAAAAAAAAAA-3' (SEQ ID NO:8), ez utóbbi egy poli(dA)^2 tél szekvenciát határoz meg.Circular oligonucleotides having tetra-, penta-, or hexaethylene glycol-chain loop domains were synthesized. In each case, ethylene glycol chains were synthesized using automated DNA synthetic methods using the method of Durand et al. (1990, Nucleic Acids Res., 18: 6353-6359). Briefly, a phosphoramidite is placed on a hydroxyl group at one end of the ethylene glycol chain and a dimethoxytrityl (DMT) unit is placed on the other terminal ethylene glycol hydroxyl group. This derived ethylene glycol chain was added to the growing linear oligonucleotide at the appropriate step of automated DNA synthesis. The circularization step was carried out according to the procedures described in Example 1. A linear oligonucleotide having a tetraethylene loop domain did not efficiently encircle at age. This result shows that a tetraethylene loop may be too short for optimal binding to a target. Two types of linear oligonucleotides were used as target binding domains for circular oligonucleotides: Target I was a 12-base oligonucleotide lacking non-target nucleotides and Target II was a 36-base oligonucleotide with a 12 base target within the oligonucleotide. The target sequence used is 5'-AAGAAAAGAAAG-3 '(SEQ ID NO: 9) and 5'-AAAAAAAAAAAA-3' (SEQ ID NO: 8), which defines a poly (dA) ^ 2 winter sequence.
A polietilén hurokkal rendelkező cirkuláris oligonukleotidok olvadási hőmérsékleteit (Tm) 7.0 pH értéknél (10 mM Tris-Cl) figyeltük meg 10 mM MgCl2-ben és 100 mM NaCl-ban. Az összes lineáris cél és az összes cirkuláris oligonukleotid 3 uM koncentrációban volt jelen.Melting points (Tm) of circular oligonucleotides having a polyethylene loop were observed at pH 7.0 (10 mM Tris-Cl) in 10 mM MgCl 2 and 100 mM NaCl. All linear targets and all circular oligonucleotides were present at a concentration of 3 µM.
A következőkben leírjuk a vizsgálat eredményeitThe results of the study are described below
Egy CACAC nukleotid hurok szekvenciával és mind a P és az AP doménekhez egy poli(dA)12 szekvenciával rendelkező cirkuláris oligonukleotid Tm értéke 57.8 C volt amikor egy poli(dA)12 cél szekvenciához kötődött. Egy ugyanezen P és AP dómén szekvenciákkal, de hexaetilén glikol hurok doménekkel rendelkező cirkuláris oligonukleotid Tm értéke 51.4 C volt, amikor ugyanehhez a célhoz kötődött.The circular oligonucleotide having a CACAC nucleotide loop sequence and a poly (dA) 12 sequence for both the P and AP domains had a Tm of 57.8 C when bound to a poly (dA) 12 target sequence. A circular oligonucleotide having the same P and AP domain sequences but hexaethylene glycol loop domains had a Tm of 51.4 C when bound to the same target.
A pentaetilén glikol (PEG) és a hexaetilén glikol (HEG) hurok doménekkel rendelkező cirkuláris oligonukleotidok esetében megfigyelt Tm értékek összehasonlítását a IV. Táblázatban mutatjuk be.Comparison of Tm values for circular oligonucleotides with pentaethylene glycol (PEG) and hexaethylene glycol (HEG) loop domains is shown in Table IV. This is shown in the table.
««
IV. TÁBLÁZAT komplexARC. TABLE complex
Cél CélPurpose Purpose
I Tm II TmI Tm II Tm
PEGPEG
PEGPEG
HEGHEG
HEGHEG
HEGHEG
HEGHEG
*· · ·· • · « ♦·* · · ·· • · «♦ ·
Egy HEG hurokkal rendelkező cirkuláris oligonukleotid esetében megfigyelt Tm érték kb. 4.5 C hőmérséklettel magasabb, mint egy PEG hurokkal rendelkező cirkuláris oligonukleotid. Következésképpen, hexaetilén glikol hurok doménekkel rendelkező cirkuláris oligonukleotidok nagyobb stabilitással kötődnek, mint a tetra-, vagy a penta-etilén glikol hurkokkal rendelkező cirkuláris oligonukleotidok.The Tm observed for a circular oligonucleotide having an HEG loop is about. 4.5 C higher than a circular oligonucleotide having a PEG loop. Consequently, circular oligonucleotides having hexaethylene glycol loop domains have greater stability than circular oligonucleotides having tetra- or pentaethylene glycol loops.
A következőkben megadjuk a nukleáz rezisztenciátThe following is the nuclease resistance
Cirkuláris oligonukleotidokat teszteltünk nukleáz rezisztenciára cél oligonukleotidhoz nem kötött és kötött állapotban. Az összes cirkuláris oligonukleotid - akár kötött, akár nem kötött teljes rezisztenciát mutatott az exonukleázokkal szemben. Az endonukleáz szenzitivitást SÍ nukleázt használva határoztuk meg a gyártók javaslatának megfelelően.Circular oligonucleotides were tested for nuclease resistance in the unbound and bound state to the target oligonucleotide. All circular oligonucleotides, whether bound or not, showed total resistance to exonucleases. Endonuclease sensitivity was determined using S1 nuclease as recommended by the manufacturers.
A kötött és a nem kötött cirkuláris oligonukleotidok SÍ nukleázzal szembeni rezisztenciáinak összehasonlítását az V.Comparison of S1 nuclease resistance of bound and unbound circular oligonucleotides is provided by V.
Táblázatban mutatjuk be.This is shown in the table.
V. TÁBLÁZAT oligonukleotid hasításTABLE V oligonucleotide cleavage
Idő az 50%-os Sl-hezTime for 50% Sl
HEGHEG
HEGHEG
HEGHEG
HEG >24 óraHEG> 24 hours
percminute
percminute
• · · · · · • · · · ··· ··· ·· • · · « · · · · · ·• · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ··· ·
Ezek az adatok azt mutatják, hogy a nem kötött cirkuláris oligonukleotidok érzékenyek az SÍ nukleázzal szemben. Azonban, ha egy célhoz kötődik, egy polietilén hurok doménnel rendelkező cirkuláris oligonukleotid, sokkal ellenállóbb az SÍ nukleázzzal szemben, legalább 36-szor rezisztensebb, mint egy nukleotid hurok doménnel rendelkező cirkuláris oligonukleotid.These data indicate that unbound circular oligonucleotides are sensitive to S1 nuclease. However, when bound to a target, a circular oligonucleotide having a polyethylene loop domain is much more resistant to Si1 nuclease, at least 36 times more resistant than a circular oligonucleotide having a nucleotide loop domain.
A cirkuláris és a lineáris oligonukleotidok nukleáz rezisztenciáját akkor is összehasonlítottuk, amikor az oligonukleotidokat különböző időtartamokig inkubáltuk humán plazmában. A 7-es cirkuláris oligonukleotidot és az ezen körhöz tartózó prekurzort és a 2-es lineáris oligonukleotidot inkubáltuk 50 uM koncentrációban plazmában 37 C hőmérsékleten. Különböző időpontokban azonos mennyiségeket távolítottunk el és a hasítási termékeket gélelektroforézissel szeparáltuk. A nukleáz rezisztenciát úgy vizsgáltuk, hogy megfigyeltük, hogy vajon a degradációs termékek nyilvánvalóak voltak-e a géleken.The nuclease resistance of circular and linear oligonucleotides was also compared when the oligonucleotides were incubated in human plasma for different periods of time. Circular oligonucleotide 7 and its precursor and linear oligonucleotide 2 were incubated at a concentration of 50 µM in plasma at 37 ° C. At different times, the same amounts were removed and the cleavage products were separated by gel electrophoresis. Nuclease resistance was tested by observing whether degradation products were evident on the gels.
A humán plazmában való inkubáláskor a 2-es lineáris oligonukleotid felezési ideje 20 perc volt. Ezzel szemben a 7-es cirkuláris oligonukleotid nem esett át mérhető nukleáz emésztésen a 48 órán át tartó inkubálás alatt. Ennek megfelelően, egy cirkuláris oligonukleotid felezési ideje 48 óránál hosszabb humán plazmában, 140-szer hosszabb idejű mint az ugyanilyen szekvenciával rendelkező lineáris oligonukleotidé.Linear oligonucleotide 2 had a half-life of 20 minutes when incubated in human plasma. In contrast, circular oligonucleotide 7 did not undergo measurable nuclease digestion during 48 hours of incubation. Accordingly, a circular oligonucleotide has a half-life greater than 48 hours in human plasma, 140 times longer than a linear oligonucleotide having the same sequence.
6. PéldaExample 6
A cirkuláris oligonukleotidok szelektíven kötődhetnek az RNS-hoz.Circular oligonucleotides may selectively bind to RNA.
Az ezen példában leirt kísérletek azt jelzik, hogy a lineáris oligonukleotidoktól eltérően a cirkuláris oligonukleotidok szívesebben kötődhetnek egy RNS mint egy DNS célhoz.The experiments described in this example indicate that, unlike linear oligonucleotides, circular oligonucleotides may prefer to bind to an RNA rather than a DNA target.
Két lineáris dezoxioligonukleotidot állítottunk elő célként, a T (SEQ ID NO:11) célt és egy dU (SEQ ID NO:12) célt:Two linear deoxyoligonucleotides were generated as targets, the T (SEQ ID NO: 11) target and one dU (SEQ ID NO: 12) target:
T cél: 5'-AAGAATAGAAAG-3'; és dU Cél: 5'-A A G A A U A G A A A G-3'.Target T: 5'-AAGAATAGAAAG-3 '; and dU Purpose: 5'-A A G A A U A G A A A G-3 '.
Egy a SEQ ID NO.:14 szekvencia számú cirkuláris oligonukleotidot is előállítottunk:A circular oligonucleotide of SEQ ID NO: 14 was also prepared:
Összehasonlításként egy a T és a dU célokkal komplementer lineá ris oligonukleotidot is szintetizáltunk (pl. a SEQ ID NO:13 • « · · ·« · ··· · · · « · · • · · · ··· szekvenciával rendelkező lineáris oligonukleotidot):For comparison, a linear oligonucleotide complementary to the T and dU targets was also synthesized (e.g., a linear oligonucleotide having the sequence SEQ ID NO: 13). ):
5'5 '
Az egyes célokhoz kötődő cirkuláris vs lineáris oligonukleotidok olvadási hőmérsékleteit (Tm) megfigyeltük és a VI. Táblázatban mutatjuk be.The melting temperatures (Tm) of circular vs. linear oligonucleotides bound to each target were monitored and shown in Figure VI. This is shown in the table.
VI. TÁBLÁZATVI. SPREADSHEET
Az oligonukleotidok Tm értékeiTm values for oligonucleotides
Célok Lineáris CirkulárisObjectives Linear Circular
T cél 42.9 C 41.1 C dU cél 40.9 C 42.9Target T 42.9 C 41.1 Target C dU 40.9 C 42.9
C______________________________________________________________________C______________________________________________________________________
A lineáris oligonukleotid sokkal erősebben kötődik a T célhoz, mint a dU célhoz, olyan mértékben, mely szigni-fikánsan nagyobb, mint a kísérleti hiba határok. Ez a Tm értékekben levő különbség megfelel egy 1.7 kcal/mol szabad kötési energia kü·* · · ·· • · lönbségnek.The linear oligonucleotide binds to the T target much more strongly than to the dU target, to an extent that is significantly greater than the experimental error limits. This difference in Tm corresponds to a difference in free binding energy of 1.7 kcal / mol.
Azonban, a lineáris oligonukleotiddal szemben a cirkuláris oligonukleotid sokkal erősebben kötődik az U célhoz. Ezért a cirkuláris oligonukleotid preferenciát mutathat egy RNS céllal szemben egy megfelelő DNS célhoz viszonyítva.However, in contrast to the linear oligonucleotide, the circular oligonucleotide binds much more strongly to the U target. Therefore, the circular oligonucleotide may show a preference for an RNA target over an appropriate DNA target.
Azonkívül, a cirkuláris oligonukleotid RNS célhoz való kötési energiájában bekövetkező növekedés megfelel egy 0.8 kcal/mol szabadenergia különbségnek, mely azt jelzi, hogy 37 C hőmérsékleten egy RNS cél részesülne előnyben kb. 3:1 arányban egy megfelelő DNS céllal szemben.In addition, the increase in binding energy of the circular oligonucleotide to the RNA target corresponds to a free energy difference of 0.8 kcal / mol, indicating that an RNA target at 37 ° C would be preferred. 3: 1 ratio to a suitable DNA target.
7. PéldaExample 7
A cirkuláris oligonukleotidok szálelmozditásaFiber displacement of circular oligonucleotides
A 6-os cirkuláris oligonukleotid (3. ábra) egy dA12 célhoz 9 kcal/mol-lal nagyobb stabilitással kötődik, mint egy lineáris dTj^ oligonukleotid (2. Példa). Ez a stabilitásban bekövetkezett növekedés azt mutatja, hogy egy cirkuláris oligonukleotid : cél komplex termodinamikailag előnyben részesül egy lineáris oligonukleotid : cél komplexxel szemben. Továbbá, egy cirkuláris oligonukleotid valójában felgyorsíthatja (vagy katalizálhatja) egy duplex DNS cél szekvencia disszociációját, a duplex egyik szálával való komplex képzése céljából.Circular oligonucleotide 6 (Figure 3) binds to a dA 12 target with 9 kcal / mol more stability than a linear dTj1 oligonucleotide (Example 2). This increase in stability indicates that a circular oligonucleotide: target complex thermodynamically favors a linear oligonucleotide: target complex. Furthermore, a circular oligonucleotide can actually accelerate (or catalyze) the dissociation of a duplex DNA target sequence to form a complex with one strand of the duplex.
Annak vizsgálata céljából, hogy vajon egy cirkuláris oligonukleotid könnyen disszociálhatja-e a duplex DNS-at és elmozdíthat ja-e a duplex DNS cél egyik szálát, megfigyeltük egy duplex DNS cél szálelmozditási kinetikáját egy komplementer »··»To investigate whether a circular oligonucleotide can readily dissociate duplex DNA and displace a strand of the duplex DNA target, we have observed the complementarity of the strand movement kinetics of a duplex DNA target · ·· »
- 88 lineáris vagy cirkuláris oligonukleotid jelenlétében.In the presence of 88 linear or circular oligonucleotides.
Egy olyan DNS duplex célt állítottunk elő, melynek egyik szálán egy fluoreszcens csoport, a másik szálán egy tetrametilrodamin csoport volt, publikált eljárásokat alkalmazva (Cardullo et al. , 1988 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:8790; Cooper et al. , 1990 Biochemistry .29.:9261) . A duplex cél szerkezete (SEQ ID NO: 15) a következő volt :A DNA duplex target having a fluorescent moiety on one strand and a tetramethylrhodamine moiety on the other end was prepared (Cardullo et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 8790; Cooper et al. , 1990 Biochemistry .29 .: 9261). The structure of the duplex target (SEQ ID NO: 15) was as follows:
5'-fluoreszcein-A AAAAAAAAA5'-Fluorescein-A AAAAAAAAA
3'-rodamin-T TTTTTTTTT.3'-rhodamine-T TTTTTTTTT.
Ezen jelölt duplex cél Tm értéke normális volt, tehát a fluoreszcein helyettesítéseknek nincs szignifikáns hatásuk az asszociációs kinetikára. Továbbá, a fluoreszcein-dA-L2 szál emissziós maximuma 523 nm hullámhosszon volt, mig a rodamin-dT|2 szál emissziós maximuma 590 nm hullámhosszon volt, lehetővé téve, hogy a két szál asszociációs kinetikáját külön vizsgáljuk.The Tm value of this labeled duplex target was normal, so the fluorescein substitutions had no significant effect on the association kinetics. Furthermore, the emission maximum of the fluorescein-dA-L 2 strand was at 523 nm, whereas the rhodamine-dT | The emission maximum of 2 fibers was at 590 nm, allowing the association kinetics of the two fibers to be investigated separately.
A szál elmozditásos reakciót 10 C hőmérsékleten egy 1 cm-es fluoreszcensz küvettában végeztük el. A reakció körülményei: 100 mM NaCl, 10 mM MgC12 és 10 mM Tris-HCl, pH 7.0, a reakció térfogat 3 ml. A jelölt duplexet legalább egy órán át hagytuk ekvilibrálódni 10 C hőmérsékleten, mielőtt hozzáadtuk volna a 40szeres túlsúlyban levő lineáris vagy cirkuláris oligonukleotidot ( a végső koncentráció 0.01 uM). Egy Spex Flurolog F 111A fluoreszcensz eszközt használtunk 5 mm-es rés szélességet használva. A gerjesztési hullámhossz 450 nm és a mért emissziós hullámhossz 523 nm volt. Az eredmények függetlenek voltak mind a gerjesztési, mind a mért emissziós hullámhosszoktól. A reakciót legalább 5 felezési ideig követtük.The fiber displacement reaction was performed at 10 ° C in a 1 cm fluorescence cuvette. Reaction conditions: 100 mM NaCl, 10 mM MgCl 2 and 10 mM Tris-HCl, pH 7.0, reaction volume 3 ml. The labeled duplex was allowed to equilibrate at 10 ° C for at least one hour before the addition of a 40-fold predominant linear or circular oligonucleotide (final concentration 0.01 µM). A Spex Flurolog F 111A fluorescence device was used with a 5 mm slit width. The excitation wavelength was 450 nm and the measured emission wavelength was 523 nm. The results were independent of both the excitation and the measured emission wavelengths. The reaction was followed for at least 5 half-lives.
A rodamin-dT^2 fluoreszcein-dA^-höz adása csökkenést okozott a fluoreszcein fluoreszcenciájában és növekedést a rodaminéban. Az ilyen hatások a fluoreszcens egységek közötti energia átvitelnek köszönhetők (Cardullo et al.).The rhodamine-dT-dA ^ ^ 2 f luoreszcein -höz administration caused a decrease in fluorescein fluorescence and an increase in rodaminéban. Such effects are due to energy transfer between fluorescent units (Cardullo et al.).
A két fluoreszcens módon jelölt szál asszociációs sebességi konstansát úgy határoztuk meg, hogy a szálakat ál-elsőrendü körülmények közé kevertük és meghatároztuk a fluoreszcens emisszióban bekövetkező csökkenés mértékét. A megfigyelt asszociációs konstans 10 C hőmérsékletenThe association rate constant of the two fluorescently labeled fibers was determined by mixing the fibers under pseudorandom conditions and determining the extent of reduction in fluorescent emission. The observed association constant at 10 ° C
3.2 X 106 sec-1 volt, mely jó egyezést mutatott a DNS oligonukleotidok publikált asszociációs rátájával (Nelson et al., 1982, Biochemistry .21:5289; Turner et al. , 1990 in: Nucleic Acids (C alkötet), W. Saenger, Ed. Springer-Verlag, Berlin:201-227).3.2 X 10 6 sec -1 was in good agreement with the published association rate of DNA oligonucleotides (Nelson et al., 1982, Biochemistry .21: 5289; Turner et al., 1990 in: Nucleic Acids (Vol. C), W. Saenger, Ed. Springer-Verlag, Berlin: 201-227).
Egy egyedüli lineáris szál (SEQ IS NO:8) vagy egy SEQ IDA single linear fiber (SEQ IS NO: 8) or a SEQ ID
NO:5 szekvenciával rendelkező cirkuláris oligonukleotid (pl. aA circular oligonucleotide having the NO: 5 sequence (e.g., a
6-os cirkuláris oligonukleotid) azon összehasonlitásáhaz, hogy egy duplex DNS-bán milyen arányban cserélődnek ki a szálakkal, nem jelölt lineáris vagy cirkuláris oligonukleotidok túlsúlyban levő mennyiségeit kevertük össze a fluoreszces jelölésű duplex DNS céllal. A fluoreszcens emisszióban bekövetkező növekedést ezután olyan hőmérsékleten mértük, mely jelentősen a duplex cél Tm értéke alatt van, ami mértéke a duplex cél szál disszociációj ának.Circular Oligonucleotide 6) was used to compare predominant amounts of unlabeled linear or circular oligonucleotides in a duplex DNA to the fluorescent labeled duplex DNA. The increase in fluorescent emission was then measured at a temperature significantly below the Tm of the duplex target, which is a measure of the dissociation of the duplex target strand.
A 8. ábra a duplex cél disszociációjának egy tipikus kinetikai vizsgálatát mutatja be egy nem jelölt dA-^2 (pontozott vonal) vagy a 6-os cirkuláris oligonukleotid 40-szeres túlsúlyban való jelenlétével 10 C hőmérsékleten. Ahogy leírtuk, a duplex cél cirkuláris oligonukleotid általi disszociációja jelentősen gyorsabb, mint a lineáris oligonukleotid általi disszociáció. A lineáris oligonukleotid általi disszociáció első arányú konstansa 2.0 X 10-4 sec-1, mig a cirkuláris oligonukleotid általi konstansFigure 8 shows a typical kinetic assay for the dissociation of a duplex target with the presence of an unlabeled dA-? 2 (dotted line) or 40x predominant circular oligonucleotide at 10 ° C. As described, dissociation of the duplex target by a circular oligonucleotide is significantly faster than dissociation by a linear oligonucleotide. The first ratio constant of the dissociation by the linear oligonucleotide is 2.0 X 10 -4 sec -1 , whereas the constant by the circular oligonucleotide is constant.
2.3 X 10 2 sec-1, majdnem 2 nagyságrenddel gyorsabb volt. Ez a különbség még sokkal szembetűnőbb, ha kiszámítjuk a cél duplex lineáris vs cirkuláris oligonukleotidok jelenlétében megfigyelhető felezési idejét. Tiz C hőmérsékleten a duplex disszociációs felezési ideje 58 perc lineáris oligonukleotid jelenlétében de csupán 3o másodperc cirkuláris oligonukleotid jelenlétében.2.3 X 10 was 2 sec -1 , almost 2 orders of magnitude faster. This difference is even more pronounced when calculating the half-life of the target in the presence of linear vs. circular oligonucleotides. At 10 C, the dissociation half-life of the duplex is 58 minutes in the presence of a linear oligonucleotide but only 30 seconds in the presence of a circular oligonucleotide.
A lineáris oligonukleotid és duplex közötti reakció sebességétől eltérően a cirkuláris oligonukleotid és a duplex közötti reakció sebessége, függ a hozzáadott cirkuláris oligonukleotid koncentrációjától, alacsony koncentráció esetén, és Michaelis-Menten tipusu telitődési tulajdonságot mutat magasabb koncentráció esetében (9. ábra).Unlike the rate of reaction between the linear oligonucleotide and the duplex, the rate of reaction between the circular oligonucleotide and the duplex is dependent on the concentration of circular oligonucleotide added at low concentration and exhibits a Michaelis-Menten type saturation property at higher concentrations (Figure 9).
A jelölt duplex disszociációs sebessége 10 C hőmérsékleten kiszámítható a duplex asszociációs sebesség konstansból és a delta Gq értékekből. Ez a sebesség konstans, 8.5 X 10-1θ sec-1, egyezik a duplex komplexek esetében a becsült termodinamikai paraméterekből származtatott sebességgel (Breslauer et al., 1986, Proc. Natl.Acad. Sci. USA 83 : 3746), bár ez a sebesség szignifikánsan kisebb, mint egy lineáris oligonukleotid általi szál elmozdítás sebességi konstansa. Lineáris oligonukleotid r·· ··· • ·« hozzáadásakor növekedést figyeltek meg a duplex disszociációjában más esetekben (Chamberlin et al. . 1965, J. Mól. Bioi. .12:410). A cir-kuláris oligonukleotid által katalizált reakció és a nem katalizált duplex disszociáció sebességének összehasonlítása felfedett egy kb 107-szeres sebesség fokozást (Sigler et al. , 1962, J. Mól. Bioi. 5:709).The dissociation rate of the labeled duplex at 10 ° C can be calculated from the duplex association rate constant and the delta Gq values. This rate constant, 8.5 X 10 -1 θ sec -1 , is equivalent to that derived from estimated thermodynamic parameters for duplex complexes (Breslauer et al., 1986, Proc. Natl.Acad. Sci. USA 83: 3746), although it is the rate is significantly less than the rate constant of the strand displacement by a linear oligonucleotide. An increase in the dissociation of the duplex in other cases has been observed with the addition of linear oligonucleotide r ····· · · · (Chamberlin et al., 1965, J.Mol. Bioi., 12: 410). Comparison of the rate of the circular oligonucleotide-catalyzed reaction and of the non-catalyzed duplex dissociation revealed an increase of about 10 7 -fold (Sigler et al., 1962, J.Mol. Biol. 5: 709).
A 1/[cirkuláris oligonukleotid] vs.l/kmegffgy. kettős reciprok ábrázolása lineáris és a Kcat 0.024 +,- 0.005 sec-1 és a KM 2.2 x 10’7 M. A kkat 100-szór nagyobb mint a duplex akár dA12 vagy dT12 egyedüli szálakkal való reakciójában kapott megfigyelt sebességi konstansok.The 1 / [circular oligonucleotide] vs.l / k to w ff. the double reciprocal plot is linear and K cat 0.024 +, - 0.005 sec -1 and KM 2.2 x 10 7 M. The kkat is 100-fold greater than the observed rate constants of the duplex reaction with either dA 12 or dT 12 single fibers.
A megfigyelt telitődési viselkedés (9. ábra) azt sugallja, hogy egy komplex jön létre a kör és a kettosszálu cél között. A fenti Kjyj értéket használva és feltételezve, hogy a kkat << k_lf ahol k_f a komplex disszociációs sebességi konstansa, az asszociációs szabadenergia -8.6 kcal/mol 10 C hőmérsékleten. Ez az érték hasonló T-A-T bázis triádokat tartalmazó 12 bázisú hármas hélixben levő P dómén esetében becsült -9 kcal/mol értékhez, melyet Pilch et. al. (1990, Nucleic Acids Rés. 18:5743) termodinamikai paramétereiből származtattunk.The observed saturation behavior (Figure 9) suggests that a complex is formed between the circle and the double-stranded target. Using the above Kjyj value, and assuming that the k cat << lf where k_ K_F at 10 C, the complex dissociation rate constant of the association free energy of -8.6 kcal / mol. This value is similar to the estimated -9 kcal / mol for the P domain in a 12-base triple helix containing TAT base triads as reported by Pilch et al. al. (1990, Nucleic Acids Sl. 18: 5743).
A következőkben megadjuk a szekvenciák felsorolását.The following is a list of sequences.
·· «. «··*>·· «. «·· *>
• · ··• · ··
4·· ···*·· a ·* • ·· ·· ··· (1) ÁLTALÁNOS INFORMÁCIÓ (i) FELTALÁLÓ: Kool, Erik T.4 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
(ii) A TALÁLMÁNY CÍME: EGYSZÁLU; CIRKULÁRIS OLIGONUK-(ii) TITLE OF THE INVENTION: monofilament; CIRCULAR OLIGONS -
LEOTIDOK (iii) A SZEKVENCIÁK SZÁMA: 15 (iv) LEVELEZÉSI CIM:LEOTIDS (iii) NUMBER OF SEQUENCES: 15 (iv) ENTRY TITLE:
(A) CÍMZETT: Scully, Scott, Murphy & Presser (B) UTCA: 400 Garden City Plaza (C) VÁROS: Garden City (D) ÁLLAM: New York (E) ORSZÁG:USA (F) IRÁNYITÓSZÁM: 11530 (V) SZÁMÍTÓGÉPPEL OLVASHATÓ FORMA:(A) ADDRESSED: Scully, Scott, Murphy & Presser (B) STREET: 400 Garden City Plaza (C) CITY: Garden City (D) STATE: New York (E) COUNTRY: USA (F) DIRECTORY: 11530 (V) COMPUTER READABLE FORM:
(A) ANYAG TÍPUS: Floppy disk (B) SZÁMÍTÓGÉP: IBM PC kompatibilis (C) OPERÁCIÓS RENDSZER: PC-DOS/MS-DOS (D) SOFTWARE: Patent in Release #1.0, Verzió (vi) JELEN ALKALMAZÁSI ADATOK:(A) MATERIAL TYPE: Floppy disk (B) COMPUTER: IBM PC compatible (C) OPERATING SYSTEM: PC-DOS / MS-DOS (D) SOFTWARE: Patent in Release # 1.0, Version (vi) APPLICATION DETAILS:
(A) ALKALMAZÁSI SZÁM: US (B) IKTATÁSI IDŐPONT:(A) APPLICATION NUMBER: US (B) EDUCATION DATE:
(C) OSZTÁLYOZÁS:CLASSIFICATION (C):
(Vili) ÜGYVÉD/IRODA INFORMÁCIÓ:(Vili) LAWYER / OFFICE INFORMATION:
(A) NÉV: McNulty, William. E.(A) NAME: McNulty, William. E.
(B) REGISZTRÁCIÓS SZÁM: 22,606 (C) REFERENCIA/JEGYZÉK SZÁM: 8085Z (ix) TELEKOMMUNIKÁCIÓS INFORMÁCIÓ:(B) REGISTRATION NUMBER: 22.606 (C) REFERENCE / LIST NUMBER: 8085Z (ix) TELECOMMUNICATIONS INFORMATION:
(A) TELEFON: (516) 742-4343 (B) TELEFAX: (516) 742-4366 (2) A SEQ ID NO:1 INFORMÁCIÓI:(A) PHONE: (516) 742-4343 (B) TELEFAX: (516) 742-4366 (2) SEQ ID NO: 1 INFORMATION:
(i) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:(i) SEQUENCE FEATURES:
(A) HOSSZÚSÁG: 34 bázispár (B) TÍPUS: nukleinsav (C) SZÁLTIPUS: egyszálu (D) TOPOLÓGIA: cirkuláris (xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 1 CTCCCCGCCC TCNNNNCTC CCACCCCTCN NNN (2) A SEQ ID NO:2 INFORMÁCIÓI:(A) LENGTH: 34 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) FIBER TYPE: single stranded (D) TOPOLOGY: circular (xi) DESCRIPTION OF SEQUENCE: SEQ ID NO: 1 CTCCCCGCCC TCNNNNCTC CCACCCCTCN NNN (2) information about:
(i) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:(i) SEQUENCE FEATURES:
(A) HOSSZÚSÁG: 38 bázispár (B) TÍPUS: nukleinsav (C) SZÁLTIPUS: egyszálu (D) TOPOLÓGIA: cirkuláris (Xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 2 TCTTTTTTCT TTTCNNNNC TTTTCTTTTT TCTNNNN (2) A SEQ ID NO:3 INFORMÁCIÓI:(A) LENGTH: 38 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) FIBER TYPE: single-stranded (D) TOPOLOGY: circular (Xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 2 TCTTTTTTCT TTTCNNNNC TTTTCTTTTT TCTN information about:
(i) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:(i) SEQUENCE FEATURES:
(A) HOSSZÚSÁG: 38 bázispár (B) TÍPUS: nukleinsav (C) SZÁLTIPUS: egyszálu (D) TOPOLÓGIA: cirkuláris (xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 3 TTTCYTCGTT CGTCNNNNNC TACTTACTGC TTTNNNNN (2) A SEQ ID NO:4 INFORMÁCIÓI:(A) LENGTH: 38 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) FIBER TYPE: single-stranded (D) TOPOLOGY: circular (xi) DESCRIPTION OF SEQUENCE: SEQ ID NO: 3 TTTCYTCGTT CGTCNNNNNC TACTTACTNC TACTTACTNC information about:
(i) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:(i) SEQUENCE FEATURES:
(A) HOSSZÚSÁG: 40 bázispár (B) TÍPUS: nukleinsav (C) SZÁLTIPUS: egyszálu (D) TOPOLÓGIA: cirkuláris (xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 4 TCCTTCTTCY CCTCTNNNNN TCTCCGCTTC TTCCTNNNNN (2) A SEQ ID NO:5 INFORMÁCIÓI:(A) LENGTH: 40 base pairs (B) TYPE: Nucleic Acid (C) Fiber Type: Single-stranded (D) TOPOLOGY: Circular (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 4 TCCTTCTTCY CCTCTNNNNN TCTCCGTNN information about:
(i) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:(i) SEQUENCE FEATURES:
(A) HOSSZÚSÁG: 34 bázispár (B) TÍPUS: nukleinsav (C) SZÁLTIPUS: egyszálu (D) TOPOLÓGIA: mindkettő (xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 5(A) LENGTH: 34 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) FIBER TYPE: single-stranded (D) TOPOLOGY: both (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 5
TTTTTTCACA CTTTTTTTTT TTTCACACTT TTTT (2) A SEQ ID NO:6 INFORMÁCIÓI:TTTTTTCACA CTTTTTTTTT TTTCACACTT TTTT (2) SEQ ID NO: 6 INFORMATION:
• · · · · « • ·«···· ··· • · · · · ·· ···• · · · · «· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ···
- 96 (i) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:- 96 (i) SEQUENCE FEATURES:
(A) HOSSZÚSÁG: 34 bázispár (B) TÍPUS: nukleinsav (C) SZÁLTIPUS: egyszálu (D) TOPOLÓGIA: mindkettő (xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 6(A) LENGTH: 34 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) FIBER TYPE: single-stranded (D) TOPOLOGY: both (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 6
(2) A SEQ ID NO:7 INFORMÁCIÓI:(2) SEQ ID NO: 7 INFORMATION:
(i) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:(i) SEQUENCE FEATURES:
(A) HOSSZÚSÁG: 34 bázispár (B) TÍPUS: nukleinsav (C) SZÁLTIPUS: egyszálu (D) TOPOLÓGIA: mindkettő (xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 7(A) LENGTH: 34 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) FIBER TYPE: single-stranded (D) TOPOLOGY: both (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 7
TTTCTTCACA CTTCTTTTCT TTCCACACCT TTCT (2) A SEQ ID NO:8 INFORMÁCIÓI:TTTCTTCACA CTTCTTTTCT TTCCACACCT TTCT (2) SEQ ID NO: 8 INFORMATION:
(í) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:(í) SEQUENCE FEATURES:
(A) HOSSZÚSÁG: 12 bázispár (B) TÍPUS: nukleinsav (C) SZÁLTIPUS: egyszálu (D) TOPOLÓGIA: lineáris (xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 8 AAAAAAAAAA AA (2) A SEQ ID NO:9 INFORMÁCIÓI:(A) LENGTH: 12 base pairs (B) TYPE: Nucleic acid (C) FIBER TYPE: single-stranded (D) TOPOLOGY: linear (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 8 AAAAAAAAAAA AA (2) SEQ ID NO: 9 INFO:
(i) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:(i) SEQUENCE FEATURES:
(A) HOSSZÚSÁG: 12 bázispár (B) TÍPUS: nukleinsav (C) SZÁLTIPUS: egyszálu (D) TOPOLÓGIA: lineáris (xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 9(A) LENGTH: 12 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) FIBER TYPE: single-stranded (D) TOPOLOGY: linear (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 9
AAGAAAAGAA AG (2) A SEQ ID NO:10 INFORMÁCIÓI:AAGAAAAGAA AG (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO: 10:
(i) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:(i) SEQUENCE FEATURES:
(A) HOSSZÚSÁG: 12 bázispár (B) TÍPUS: nukleinsav (C) SZÁLTIPUS: egyszálu (D) TOPOLÓGIA: lineáris (xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 10(A) LENGTH: 12 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) FIBER TYPE: single-stranded (D) TOPOLOGY: linear (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 10
CTTTCTTTTC TT (2) A SEQ ID NO:11 INFORMÁCIÓI:CTTTCTTTTC TT (2) SEQ ID NO: 11 INFORMATION:
(i) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:(i) SEQUENCE FEATURES:
(xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 11(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 11
AAGAATAGAA AG (2) A SEQ ID NO:12 INFORMÁCIÓI:AAGAATAGAA AG (2) INFORMATION FOR SEQ ID NO: 12:
(i) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:(i) SEQUENCE FEATURES:
(A) HOSSZÚSÁG: 12 bázispár (B) TÍPUS: nukleinsav (C) SZÁLTIPUS: egyszálu (D) TOPOLÓGIA: lineáris (xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 12(A) LENGTH: 12 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) FIBER TYPE: single-stranded (D) TOPOLOGY: linear (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 12
AAGAAUAGAA AG (2) A SEQ ID NO:13 INFORMÁCIÓI:AAGAAUAGAA AG (2) SEQ ID NO: 13 INFORMATION:
(i) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:(i) SEQUENCE FEATURES:
- 100 (xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 13- 100 (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 13
CTTTCTATTC TT (2) A SEQ ID NO:14 INFORMÁCIÓI:CTTTCTATTC TT (2) SEQ ID NO: 14 INFORMATION:
(i) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:(i) SEQUENCE FEATURES:
(A) HOSSZÚSÁG: 34 bázispár (B) TÍPUS: nukleinsav (C) SZÁLTIPUS: egyszálu (D) TOPOLÓGIA: mindkettő (xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 14(A) LENGTH: 34 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) FIBER TYPE: single-stranded (D) TOPOLOGY: both (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 14
TTCTTCTCTT TCCACACCTT TCTATTCTTC ACAC (2) A SEQ ID NO:15 INFORMÁCIÓI:TTCTTCTCTT TCCACACCTT TCTATTCTTC ACAC (2) SEQ ID NO: 15 INFORMATION:
(i) A SZEKVENCIA JELLEMZŐK:(i) SEQUENCE FEATURES:
(A) HOSSZÚSÁG: 12 bázispár (B) TÍPUS: nukleinsav (C) SZÁLTIPUS: kettős szálú (D) TOPOLÓGIA: lineáris(A) LENGTH: 12 base pairs (B) TYPE: nucleic acid (C) FIBER TYPE: double-stranded (D) TOPOLOGY: linear
- 101 (xi) A SZEKVENCIA LEÍRÁSA: SEQ ID NO: 15- 101 (xi) DESCRIPTION OF SEQUENCE: SEQ ID NO: 15
AAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAA AA
Claims (64)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US67584391A | 1991-03-27 | 1991-03-27 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
HU9302708D0 HU9302708D0 (en) | 1994-01-28 |
HUT66828A true HUT66828A (en) | 1995-01-30 |
Family
ID=24712177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
HU9302708A HUT66828A (en) | 1991-03-27 | 1992-03-26 | Single-stranded circular oligonucleotides |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0579771A4 (en) |
JP (1) | JPH06506603A (en) |
AU (1) | AU661490B2 (en) |
CA (1) | CA2105864A1 (en) |
FI (1) | FI934192A0 (en) |
HU (1) | HUT66828A (en) |
IE (1) | IE920981A1 (en) |
IL (1) | IL101397A (en) |
NO (1) | NO933410L (en) |
WO (1) | WO1992017484A1 (en) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5683874A (en) * | 1991-03-27 | 1997-11-04 | Research Corporation Technologies, Inc. | Single-stranded circular oligonucleotides capable of forming a triplex with a target sequence |
FR2675803B1 (en) * | 1991-04-25 | 1996-09-06 | Genset Sa | CLOSED, ANTISENSE AND SENSE OLIGONUCLEOTIDES AND THEIR APPLICATIONS. |
AU684774B2 (en) * | 1992-12-08 | 1998-01-08 | Genta Incorporated | Formation of triple helix complexes using a novel motif |
US6077668A (en) * | 1993-04-15 | 2000-06-20 | University Of Rochester | Highly sensitive multimeric nucleic acid probes |
US7135312B2 (en) | 1993-04-15 | 2006-11-14 | University Of Rochester | Circular DNA vectors for synthesis of RNA and DNA |
US6096880A (en) * | 1993-04-15 | 2000-08-01 | University Of Rochester | Circular DNA vectors for synthesis of RNA and DNA |
US5714320A (en) * | 1993-04-15 | 1998-02-03 | University Of Rochester | Rolling circle synthesis of oligonucleotides and amplification of select randomized circular oligonucleotides |
US5473060A (en) * | 1993-07-02 | 1995-12-05 | Lynx Therapeutics, Inc. | Oligonucleotide clamps having diagnostic applications |
US5674683A (en) * | 1995-03-21 | 1997-10-07 | Research Corporation Technologies, Inc. | Stem-loop and circular oligonucleotides and method of using |
ES2109177B1 (en) * | 1995-10-11 | 1998-07-16 | Univ Barcelona | GENERAL PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF CYCLIC AND INTERMEDIATE OLIGONUCLEOTIDES FOR THE SAME. |
US20050059016A1 (en) * | 2002-11-05 | 2005-03-17 | Ecker David J. | Structural motifs and oligomeric compounds and their use in gene modulation |
US7138384B1 (en) | 1997-08-29 | 2006-11-21 | The Regents Of The University Of California | Modulators of DNA cytosine-5 methyltransferase and methods for use thereof |
US7102055B1 (en) | 1997-11-18 | 2006-09-05 | Pioneer Hi-Bred International, Inc. | Compositions and methods for the targeted insertion of a nucleotide sequence of interest into the genome of a plant |
EP1032692A1 (en) | 1997-11-18 | 2000-09-06 | Pioneer Hi-Bred International, Inc. | Targeted manipulation of herbicide-resistance genes in plants |
NZ504300A (en) | 1997-11-18 | 2002-06-28 | Pioneer Hi Bred Int | A method for directional stable transformation of eukaryotic cells using non-identical recombination sites |
WO2000004192A1 (en) * | 1998-07-17 | 2000-01-27 | Emory University | Methods for detecting and mapping genes, mutations and variant polynucleotide sequences |
US7560622B2 (en) | 2000-10-06 | 2009-07-14 | Pioneer Hi-Bred International, Inc. | Methods and compositions relating to the generation of partially transgenic organisms |
JP2005102502A (en) * | 2001-11-21 | 2005-04-21 | Wakunaga Pharmaceut Co Ltd | Method for amplifying single-stranded nucleic acid fragment |
EP1986697B1 (en) * | 2006-02-17 | 2016-06-29 | GE Healthcare Dharmacon, Inc. | Compositions and methods for inhibiting gene silencing by rna interference |
SI2056845T1 (en) | 2006-08-08 | 2018-02-28 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universitaet Bonn | Structure and use of 5' phosphate oligonucleotides |
JP5540312B2 (en) * | 2008-02-15 | 2014-07-02 | 独立行政法人理化学研究所 | Circular single-stranded nucleic acid complex and method for producing the same |
WO2009141146A1 (en) | 2008-05-21 | 2009-11-26 | Gunther Hartmann | 5' triphosphate oligonucleotide with blunt end and uses thereof |
EP2508530A1 (en) | 2011-03-28 | 2012-10-10 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn | Purification of triphosphorylated oligonucleotides using capture tags |
EP2712870A1 (en) | 2012-09-27 | 2014-04-02 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn | Novel RIG-I ligands and methods for producing them |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1228811A (en) * | 1983-05-05 | 1987-11-03 | Robert G. Pergolizzi | Assay method utilizing polynucleotide sequences |
US4766062A (en) * | 1984-05-07 | 1988-08-23 | Allied Corporation | Displacement polynucleotide assay method and polynucleotide complex reagent therefor |
-
1992
- 1992-03-26 HU HU9302708A patent/HUT66828A/en unknown
- 1992-03-26 AU AU19874/92A patent/AU661490B2/en not_active Ceased
- 1992-03-26 WO PCT/US1992/002480 patent/WO1992017484A1/en not_active Application Discontinuation
- 1992-03-26 EP EP92912127A patent/EP0579771A4/en not_active Withdrawn
- 1992-03-26 CA CA002105864A patent/CA2105864A1/en not_active Abandoned
- 1992-03-26 JP JP4511673A patent/JPH06506603A/en active Pending
- 1992-03-27 IL IL10139792A patent/IL101397A/en not_active IP Right Cessation
- 1992-03-27 IE IE098192A patent/IE920981A1/en unknown
-
1993
- 1993-09-24 NO NO933410A patent/NO933410L/en unknown
- 1993-09-24 FI FI934192A patent/FI934192A0/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
HU9302708D0 (en) | 1994-01-28 |
FI934192A (en) | 1993-09-24 |
EP0579771A1 (en) | 1994-01-26 |
NO933410L (en) | 1993-11-26 |
AU1987492A (en) | 1992-11-02 |
IL101397A0 (en) | 1992-11-15 |
EP0579771A4 (en) | 1997-06-11 |
JPH06506603A (en) | 1994-07-28 |
IE920981A1 (en) | 1992-10-07 |
IL101397A (en) | 1997-01-10 |
CA2105864A1 (en) | 1992-09-28 |
NO933410D0 (en) | 1993-09-24 |
AU661490B2 (en) | 1995-07-27 |
WO1992017484A1 (en) | 1992-10-15 |
FI934192A0 (en) | 1993-09-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5426180A (en) | Methods of making single-stranded circular oligonucleotides | |
HUT66828A (en) | Single-stranded circular oligonucleotides | |
US5683874A (en) | Single-stranded circular oligonucleotides capable of forming a triplex with a target sequence | |
US5674683A (en) | Stem-loop and circular oligonucleotides and method of using | |
Kool | Circular oligonucleotides: new concepts in oligonucleotide design | |
US5514546A (en) | Stem-loop oligonucleotides containing parallel and antiparallel binding domains | |
Thuong et al. | Sequence‐specific recognition and modification of double‐helical DNA by oligonucleotides | |
US5808036A (en) | Stem-loop oligonucleotides containing parallel and antiparallel binding domains | |
US6383752B1 (en) | Pseudo-cyclic oligonucleobases | |
US6380169B1 (en) | Metal complex containing oligonucleoside cleavage compounds and therapies | |
JPH06506834A (en) | Closed antisense and sense oligonucleotides and their applications | |
JPH08502408A (en) | Method for cleaving specific RNA strand | |
JP2001514873A (en) | Antisense and antigene therapeutics with improved binding properties and methods of using them | |
EP3227476B1 (en) | Methods and kits for theranostic applications | |
CN112533627A (en) | Sequence specific in vivo cell targeting | |
KR20040023671A (en) | Parallel or antiparallel, homologous or complementary binding of nucleic acids or analogues thereof to form duplex, triplex or quadruplex complexes | |
François et al. | Recognition and cleavage of hairpin structures in nucleic acids by oligodeoxynucleotides | |
US6004750A (en) | Nucleic acid clamps | |
WO1996029097A1 (en) | Stem-loop and circular oligonucleotides | |
US6448059B1 (en) | Methods and composition for inhibition of tRNA activities | |
US20060035275A1 (en) | Nucleic acid diagnostic reagents and methods for detecting nucleic acids, polynucleotides and oligonucleotides | |
EP1086216B1 (en) | Pseudo-cyclic oligonucleobases | |
JP4235283B2 (en) | Small triplex-forming PNA oligo | |
US7148044B1 (en) | Nucleic acid enzyme for RNA cleavage | |
JPH08504103A (en) | Formation of triple helix complex using a new motif |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
DFD9 | Temporary protection cancelled due to non-payment of fee |