Bioortogonális jelölésre alkalmas fluoreszcens reagensek szintézise
Title in English
Syntheses of bioorthogonally applicable fluorescent reagents
Keywords in Hungarian
bioortogonális, fluoreszcens, jelzővegyületek
Keywords in English
bioorthogonal, fluorescent, labels
Discipline
Organic, Biomolecular, and Pharmaceutical Chemistry (Council of Physical Sciences)
100 %
Ortelius classification: Organic chemistry
Panel
Chemistry 2
Department or equivalent
Institute of Chemistry (Eötvös Loránd University)
Starting date
2012-01-01
Closing date
2014-12-31
Funding (in million HUF)
7.110
FTE (full time equivalent)
2.25
state
closed project
Summary in Hungarian
A fehérjék, lipidek és más biopolimerek kémiai jelölésére alkalmas módszerek a biotechnológia, gyógyszerkutatás és sok alapkutatás alkalmazhatóságának kulcsfontosságú tényezői. A közelmúltban több, különböző típusú reakción alapuló módszert leírtak, melyek során egy szintetikus jelzővegyület (pl. fluorofór) és egy biomolekula közti ún. bioortogonális (kémiailag szelektív -ortogonális- és a biológiai rendszer által tolerált, gyors, közel kvantitatív) ligáció volt a cél. A rendelkezésünkre álló lehetséges kémiai átalakítások közül csak néhány felel meg a bioortogonalitás feltételeinek, vagy legalább azok nagyrészének. A legújabb eredmények azt mutatják, hogy a tetrazinok inverz elektronigényű Diels-Alder reakciója, benzociklooktinok diploáris cikloaddíciója, illetve az ún. tiol-én reakción alapuló ligációs eljárások különösen ígéretesek, mivel ezen a reakciók minden tekintetben megfelelnek a bioortogonalitás feltételeinek köszönhetően a reagensek nagymértékű biokompatibilitásának, illetve annak, hogy ezen reakciók igen gyorsan és egyéb (toxikus) segédanyagok hozzáadása nélkül mennek végbe. A fent említett reakciótípusok felhasználásával célul tűztük ki olyan fluoreszcensen jelölt, egyszerűen előállítható származékok szintézisét, melyek reaktivitása lehetővé teszi, biomolekulák hatékony jelölését. A fejlesztések eredményei olyan jövőbeni technológiai alkalmazások kidolgozását teszi lehetővé, amelyek a gyógyászatban alkalmazhatóak pl. korai rákdiagnosztika, sejtjelölés.
Summary
Chemical labeling techniques for the selective modification of fluorescent groups to biopolymers e.g. proteins, sugars, nucleic acids, lipids, glycans etc. are key tools to many applications in biotechnology, medical and basic research. To label a biomolecule the use of exogenously delivered synthetic probes are the method of choice, in many cases. It is crucial that the covalent ligation of these probes to the biomolecule of interest is fast, high yielding, biocompatible and the functional groups do not interfere with other naturally occurring reactive sites. For these techniques the term “bioorthogonality” was introduced. From the bioorthogonal reaction pool the most promising ones are the inverse electron demand Diels-Alder reaction of tetrazines and activated dienophiles, the diploar cycloaddition between benzocyclooctynes and azides and ligation methods based on the thiol-ene reaction. These reactions use highly biocompatible reagents, do not need toxic catalysts and their fast reactions with partners make them an ideal choice for introducing detectable probes onto biomolecules. In order to harvest the huge potential of these techniques we aim at designing and synthesizing fluorescent derivatives capable of reacting in bioorthogonal schemes by applying the above mentioned reactions. The successful development of this methodology enables the development of future techniques that can be used e.g. in early cancer detection, cell-labeling etc.
