Synthese von DNA‐Interstrang‐Crosslinks unter Verwendung einer photoaktivierbaren Nucleobase

Abstract

Difunktionelle alkylierende Verbindungen verursachen eineVielzahl an Schäden in zellulärer DNA. Davon gehçren DNA-DNA-Interstrang-Crosslinks (ICLs) zu den zytotoxischsten, da sie wichtige biologische Prozesse wie Transkription und Replikation blockieren kçnnen. [1] ICLs, die von endogenen (z. B. Malondialdehyd) und exogenen Verbindungen (z. B. Formaldehyd) verursacht werden, sind eine Gefahr für die menschliche Gesundheit. [2][3][4] ICLs werden aber auch von Tumortherapeutika wie Cisplatin, Bis(chlorethyl)stickstoff-Verbindungen und Chlorethylnitrosoharnstoffen generiert. [5] 1,3-Bis(2-chlorethyl)-1-nitrosoharnstoff (BCNU oder "Carmustine") ist ein weitverbreiteter chemotherapeutischer Wirkstoff, der in einer mehrstufigen Reaktion eine Ethylbrücke zwischen N 1 von dG und N 3 von dC bildet. Der vorgeschlagene Mechanismus umfasst eine Chlorethylierung an der O 6 -Position von dG, gefolgt von der Cyclisierung zum N 1 ,O 6 -Ethylenguanin-Zwischenprodukt, das wiederum von N 3 von dC angegriffen werden kann und den N 1 (dG)-Ethyl-N 3 (dC)-Crosslink bildet (Schema 1). [6,7] Zelluläre Resistenzmechanismen, die durch DNA-Reparaturenzyme vermittelt werden, beschränken jedoch den Einsatz von BCNU und anderen Nitrosoharnstoffen als Chemotherapeutika. [8] Ein Verständnis dieser Reparaturpfade würde zu einer Verbesserung des therapeutischen Erfolges beitragen. Mangels gut definierter ICLs, die als Reparatursubstrate fungieren kçnnen, gibt es jedoch nur wenige Studien, die auf die Entschlüsselung von ICL-Reparaturmechanismen abzielen. [9] Verschiedene Ansätze wurden entwickelt, um ICL enthaltende DNA zu gewinnen. In früheren Studien wurde dop-pelsträngige DNA einem großen Überschuss an BCNU ausgesetzt. Dies führte jedoch nur zu Ausbeuten von 1-5 % an ICL-Produkten, die darüber hinaus wegen zusätzlich auftretender, starker Monoalkylierung unzugänglich für biochemische und hochauflçsende biophysikalische Studien waren. [6,7] Ein verbesserter Ansatz ist die bidirektionale DNA-Synthese, die auf über einen Crosslink verknüpften Dinucleotiden beruht. [10][11][12][13][14][15][16][17] Mithilfe dieser Methode wurde von Noronha et al. ein N 1 -Desoxyinosin(dI)-Ethyl-N 3 -Thymidin(dT)-Interstrang-Crosslink hergestellt, der als Strukturmimetikum für den dG-dC-Crosslink aus der Reaktion mit BCNU wirkt. [16] Nachteile dieser Methode sind zum einen, dass ein Vorwissen über die exakte Struktur des gewünschten ICLs erforderlich ist, und zum anderen, dass eine komplexe Schutzgruppenstrategie für die Synthese notwendig ist. Eine alternative Methode für die ICL-Synthese umfasst die Einfügung stabiler ICL-Vorstufen in einzelsträngige Oligonucleotide unter Verwendung standardisierter DNA-Synthese. [18][19][20][21][22][23][24][25][26] Nach erfolgter Hybridisierung zur komplementären Sequenz kann die ICL-Bildung im modifizierten Duplex initiiert werden. Alzeer und Schärer nutzten dieses Verfahren, um einen O 6 (dG)-Ethyl-N 3 (dT)-ICL zu generieren, indem sie N 3 -(2-Chlorethyl)thymin in Oligonucleotide einfügten. Ungeachtet dieses beträchtlichen Forts...

Direct Synthesis of Fe3C‐Functionalized Graphene by High Temperature Autoclave Pyrolysis for Oxygen Reduction

“…For example, 1,3‐bis(2‐chloroethyl)‐1‐nitrosourea (BCNU), used in the treatment of certain brain cancers,3, 4 generates an ICL in DNA, linking the N1 atom of 2′‐deoxyguanosine with the N3 atom of 2′‐deoxycytidine via an ethylene linker (Figure 1). 5–7…”