Bioortogonális jelölésre alkalmas fluoreszcens reagensek szintézise
Angol cím
Syntheses of bioorthogonally applicable fluorescent reagents
magyar kulcsszavak
bioortogonális, fluoreszcens, jelzővegyületek
angol kulcsszavak
bioorthogonal, fluorescent, labels
megadott besorolás
Szerves-, biomolekuláris- és gyógyszerkémia (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma)
100 %
Ortelius tudományág: Szerves kémia
zsűri
Kémia 2
Kutatóhely
Szerves Kémiai Intézet (HUN-REN Természettudományi Kutatóközpont)
projekt kezdete
2012-01-01
projekt vége
2014-12-31
aktuális összeg (MFt)
2.890
FTE (kutatóév egyenérték)
2.25
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
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.
angol összefoglaló
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.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
A hároméves támogatási ciklusban elért eredmények röviden az alábbiakban foglalhatók össze:
9 tudományos közlemény, ebből 7-ben lett feltüntetve az OTKA támogatás, össz-impakt faktor: 69,596, 39 független hivatkozás
A tervezett munka nagy részét sikeresen valósítottuk meg, ahol indokolt volt, ott más megoldási javaslatot tettünk (pl. ciklooktinok alkalmazása és előállítása helyett fokozatosan áttértünk a transz-ciklookténokra). Néhány a projekt keretében kifejlesztett vegyület kereskedelmi forgalmazásba is került (Luminochem Kft).
kutatási eredmények (angolul)
During the 3-year grant period most of the proposed work has been accomplished. When small changes were adequate to make (e.g. interest from cyclooctynes was gradually shifted towards trans.-cyclooctenes) the plan was modified accordingly.
The results were published in 9 scientific publications (of which 7 contained the financial support of OTKA) with a cumulative impact factor of 69.596 and 39 independent citations. As of the financial potential of the results, some of the developed chemicals are commercialized by Luminochem Ltd).
Huber M C, Schreiber A, von Olshausen P, Varga BR, Kretz O, Joch B, Barnert S, Schubert R, Eimer S, Kele P, Schiller SM: Designer amphiphilic proteins as building blocks for the intracellular formation of organelle-like compartments, NAT MATER 2015: (14) 125-132, 2014
P Kele, X Li, A Duerkop: New luminescent ruthenium probes for detection of diacetyl, MICROCHEM J 108: 156-160, 2013
Cserép Balázs Gergely, Baranyai Zsuzsa, Komáromy Dávid, Horváti Kata, Bősze Szilvia, Kele Péter: Fluorogenic tagging of peptides via Cys residues using thiol-specific vinyl sulfone affinity tags, TETRAHEDRON 70: 5961-5965, 2014
Herner A, Girona G E, Nikić I, Kállay M, Lemke E A, Kele P: New Generation of Bioorthogonally Applicable Fluorogenic Dyes with Visible Excitations and Large Stokes Shifts, BIOCONJUGATE CHEM 25: (7) 1370-1374, 2014
Stubinitzky C, Cserep GB, Bätzner E, Kele P, Wagenknecht HA: 2’-Deoxyuridine Conjugated with a Reactive Monobenzocyclooctyne as a DNA Building Block for Copper-Free Click-type Postsynthetic Modification of DNA, CHEM COMMUN : , 2014
Cserep GB, Enyedi KN, Demeter A, Mezo G, Kele P: NIR mega-Stokes fluorophores for bioorthogonal labeling and energy transfer systems - An efficient quencher for daunomicyn, CHEM-ASIAN J 8: (2) 494-502, 2013
Cserép, G. B.; Enyedi, K. N.; Demeter, A.; Mező, G.; Kele, P.: NIR Mega-Stokes Fluorophores for Bioorthogonal Labeling and Energy Transfer Systems – An Efficient Quencher for Daunomycin, CHEMISTRY-AN ASIAN JOURNAL 8: pp. 494-504., 2013
Varga BR, Kallay M, Hegyi K, Szabolcs B, Kele P: A non-fluorinated monobenzocyclooctyne for rapid cooper-free click reactions, CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL 18:(3) pp. 822-828., 2012
Cserép G B, Herner A, Wolfbeis O S, Kele P: Tyrosine specific sequential labeling of proteins, BIOORG MED CHEM LETT 23: 5776-5778, 2013
Herner A, Nikic I, Kállay M, Lemke E A, Kele P: A new family of bioorthogonally applicable fluorogenic labels, ORG BIOMOL CHEM 12: , 2013
