12. Химический синтез олигонуклеотидов: основные принципы, синтез на полимерном носителе

Сегодня с помощью автоматических синтезаторов.

Для направленного синтеза нужно блокировать функциональные группы нуклеозида, не участвующие в данном этапе синтеза. Для этого используют ацильные остатки, которые потом удаляются в щелочных условиях.

Во всех синтезаторах синтез твердофазным методом: первый нуклеозид иммобилизован на поверхности нерастворимых полимерных частиц, а растущая цепочка экспонирована к реакционной смеси с реагентами. Частицы упакованы в колоночных реакторах, через которые последовательно прокачиваются растворы веществ для синтеза. Для оптимальных гидродинамических параметров колонки частицы имеют сферическую форму и одинаковые размеры. Ключевые мономеры для синтеза часто 4 производные нуклеозид фосфорамидита, где все ФГ заблокированы защитными. Конденсация проходит в течение нескольких минут. Экзоцикличные аминогруппы в составе гетероциклических оснований заблокированы группировками (ацетильными остатками), которые потом удаляются в щелочных условиях. Такие мономеры — синтоны (реальные или идеализированные структурные единицы молекул, которые можно ввести в химических синтез).

Общая схема:

1. О свобождение кислотной обработ­кой 5'-гидроксила первого нуклео­зида (иммобилизован) и промывка реактора (детрилирование).

2. Внесение в реактор смеси следую­щего мономера — синтона и акти­ватора (тетразола), присоединение фосфорамидита (удлинение цепи на звено).

3. Промывки, введение в реактор ук­сусного ангидрида для цацетилиро­вания непрореагировавших гидрок­сильных групп (кэпирования).

4. Промывки, окисление межнуклео­тидного фосфита до фосфата.

И так по циклам, каждый 5-7 минут. Для высокого выхода он должен быть высоким на каждом цикле. Повышению эффективности способствует высокая степень чистоты реагентов и химикатов, поэтому важно кэипирование, блокирование гидроксильных групп, чтобы не накапливались ложные последовательности. После синтеза ЗГ удаляют, полученный продукт отсоединяют от частицы.

БИОХИМИЯ БИЛЕТЫ №13-17 (углеводы)

13. М оносахариды: определение, номенклатура, линейные и циклические формы моносахаридов, стереохимия и конформация моносахаридов. Аномерный центр: его стереохимия, особые свойства гидроксильной группы.

C_n(H₂O)_n, n ≥ 3.

Моносахариды — молекулы, в составе которых одна или несколько гидроксильных групп и карбонильная группа. Если карбонил альдегидный, тогда альдоза, если кетонный, то кетоза. По кол-ву С-атомов: треоза, тетроза, пентоза...

С амые маленькие: глицериновый альдегид = альдотриоза; дигидроксиацетон.

К ол-во стереоизомеров: 2ⁿ (n — кол-во хиральных центров). Хиральный центр — H-C-OH (все заместители разные). Гидроксил слева — L, гидроксил справа — D. Большинство природных углеводов с D-конфигурацией. Принадлежность определяют по гидроксилу, максимально удаленному от карбонильной группы.

Эпимеры — углеводы, отличающиеся по конфигурации только по одному атому С (глюкоза и галактоза).

П ри взаимодействии карбонильных соединений со спиртами — полуацетали или полукетали; в случае углеводов и карбонильная, и спиртовая группа в одной молекуле, поэтому в итоге внутримолекулярный полуацеталь или полукеталь. Поэтому углеводы с более 5 С-атомами (пентозы и гексозы) находятся в растворах в виде кольцевых молекул.

Ц иклические формы: 5-членные (фуранозы) и 6-членные (пиранозы) по аналогии с гетероциклами фураном и пираном. При циклизации появляется еще один хиральный центр (С1), полученные варианты называют альфа (ОН под кольцом) и бета (ОН над кольцом) → аномеры (циклические моносахариды, отличающиеся конфигурацией ацетального атома С (аномерного центра)). В растворе аномеры легко переходят один в другой (мутаротация), в результате равновесная смесь: альфа ~33%, бета ~63%. У глюкозы линейной и фуранозной формы менее 1%.

Углеводные компоненты нуклеозидов — бета-аномеры рибозы и дезоксирибозы.

Пиранозы в пространстве либо в конформации кресла, либо ванны. Гидроксилы/заместители либо аксиальные (параллельно вертикальной оси молекулы), либо экваториальные (перпендикулярно оси).

Химические свойства. При окислении карбонильной группы — полиоксикислоты (-оновые), при окислении концевой гидроксильной группы — -уроновые. У моносахарида альдозы слабые восстанавливающие свойства (серебряное зеркало = восстановление ионов серебра Ag¹⁺ до Ag⁰ при взаимодействии азотнокислого серебра AgNO₃ с альдегидами.

Про гидроксильную группу — #14 (повышенная реакционная способность).