DE10118698A1 - Immobilization method and arrangement of connections produced therewith on a planar surface - Google Patents
Immobilization method and arrangement of connections produced therewith on a planar surfaceInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Immobilisierung von Verbindungen auf einer Oberfläche, umfassend die Schritte DOLLAR A - Bereitstellen einer zu immobilisierenden Verbindung als ersten Reaktionspartner und einer Oberfläche als zweiten Reaktionspartner, wobei der erste Reaktionspartner eine erste reaktive Gruppe und der zweite Reaktionspartner eine erste reaktive Gruppe umfasst, und DOLLAR A - Umsetzen der beiden Reaktionspartner DOLLAR A wobei vorgesehen ist, dass beim Umsetzen der beiden Reaktionspartner ein heterocyclisches Ringsystem ausgebildet wird.The invention relates to a method for immobilizing compounds on a surface, comprising the steps DOLLAR A - providing a compound to be immobilized as the first reaction partner and a surface as the second reaction partner, the first reaction partner being a first reactive group and the second reaction partner being a first reactive group comprises, and DOLLAR A - reacting the two reactants DOLLAR A whereby it is provided that a heterocyclic ring system is formed when the two reactants are reacted.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Immobilisierung von Verbindungen ins besondere von Biomolekülen, dadurch herstellbare planare Oberflächen und Anordnungen sowie Verwendung der planaren Oberfläche und der Anordnung in einem Verfahren zur Be stimmung der Substratspezifität einer enzymatischen Aktivität.The present invention relates to a method for immobilizing compounds in special of biomolecules, thereby producing planar surfaces and arrangements and use of the planar surface and the arrangement in a method for loading tuning the substrate specificity of an enzymatic activity.
Mit der zunehmenden Verfügbarkeit von Sequenzinformationen aus den verschiedenen Ge nomprojekten gewann die Anordnung von Nukleinsäurefragmenten mit hoher Dichte auf ei nem Trägermaterial, sogenannten Chips oder Biochips, eine große Bedeutung, deren volles Potential jedoch erst mit der Verfügbarkeit neuerer Synthesetechniken sowie der Miniaturisie rung ausgeschöpft werden konnte und zu einer Vielzahl von Anwendungen führte. Neben Nukleinsäuren wurden Naturstoffe bzw. Bibliotheken davon, aber auch Anordnungen von Oligopeptiden und Proteinen auf derartige Chips aufgebracht. Als Trägermaterialien für diese Anordnungen wurden dabei Zellulose (D. R. Englebretsen, D. R. K. Harding; 1994, High yield, directed immobilization of a peptide-ligand onto a beaded cellulose support, Pept. Res., 7, 322-326, R. Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217-9232; A. Kramer und J. Schneider-Mergener, Methods in Molecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Library Protocols, S. 25-39, edited by: S. Cabilly; Humana Press Inc., Totowa, NJ), Glas (S. P. A. Fodor, J. L. Read, M. C. Pirrung, L. Stryer, A. T. Lu, D. Solas; 1991, Light-directed, spati ally addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767-773 J. Robles, M. Beltran, V. Marchan, Y. Perez, I. Travesset, E. Pedroso, A. Grandas; 1999, Towards nucleopeptides con taining any trifunctional amino acid, Tetrahedron, 55, 13251-13264), Nitrozellulose (S. J. Hawthorne, M. Pagano, P. Harriott, D. W. Halton, B. Walker; 1998, The synthesis and utiliza tion of 2,4-dinitrophenyl-labeled irreversible peptidyl diazomethyl ketone inhibitors, Anal. Biochem., 261, 131-138), PTFE-Membranen, Gold (B. T. Houseman, M. Meksich; 1998, Effi cient solid-phase synthesis of peptide-substituted alkanethiols for the preparation of substrates that support the adhesion of cells, J. Org. Chem., 63, 7552-7555), Titanoxid (SJ. Xiao, M. Textor, ND. Spencer, M. Wieland, B. Keller, H. Sigrist; 1997, Immobilization of the cell adhesive peptide ARG-GLY-ASP-CYS (RGDC) on titanium surfaces by covalent chemical attachment, J. Materials Science-Materials in Medicine, 8, 867-872), Siliziumoxid und modi fizierte Polypropylenoberflächen verwendet.With the increasing availability of sequence information from the different ge nomprojjekte won the arrangement of nucleic acid fragments with high density on egg nem carrier material, so-called chips or biochips, of great importance, their full However, potential only with the availability of newer synthesis techniques and miniaturization could be exhausted and led to a variety of applications. Next Nucleic acids became natural products or libraries thereof, but also arrangements of Oligopeptides and proteins are applied to such chips. As carrier materials for this Arrangements were made from cellulose (D.R. Englebretsen, D.R.K. Harding; 1994, High yield, directed immobilization of a peptide-ligand onto a beaded cellulose support, Pept. Res., 7, 322-326, R. Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217-9232; A. Kramer and J. Schneider-Mergener, Methods in Molecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Library Protocols, pp. 25-39, edited by: S. Cabilly; Humana Press Inc., Totowa, NJ), glass (S. P. A. Fodor, J. L. Read, M. C. Pirrung, L. Stryer, A. T. Lu, D. Solas; 1991, Light-directed, spati ally addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767-773 J. Robles, M. Beltran, V. Marchan, Y. Perez, I. Travesset, E. Pedroso, A. Grandas; 1999, Towards nucleopeptides con taining any trifunctional amino acid, Tetrahedron, 55, 13251-13264), nitrocellulose (S.J. Hawthorne, M. Pagano, P. Harriott, D. W. Halton, B. Walker; 1998, The synthesis and utiliza tion of 2,4-dinitrophenyl-labeled irreversible peptidyl diazomethyl ketone inhibitors, anal. Biochem., 261, 131-138), PTFE membranes, gold (B.T. Houseman, M. Meksich; 1998, Effi client solid-phase synthesis of peptide-substituted alkanethiols for the preparation of substrates that support the adhesion of cells, J. Org. Chem., 63, 7552-7555), titanium oxide (SJ. Xiao, M. Textor, ND. Spencer, M. Wieland, B. Keller, H. Sigrist; 1997, Immobilization of the cell adhesive peptide ARG-GLY-ASP-CYS (RGDC) on titanium surfaces by covalent chemical attachment, J. Materials Science-Materials in Medicine, 8, 867-872), silicon oxide and modes used polypropylene surfaces.
Mit der zunehmenden Bedeutung von Proteomics und deren biotechnologische Anwendung rücken Peptide und Proteine in den Vordergrund des Interesses. Generell sind es Proteine und meistens deren enzymatische Aktivitäten, die nahezu alle biochemischen Reaktionen inner halb und außerhalb der Zelle ermöglichen. Die Verwendung von Anordnungen von Nuklein säuren, mit denen entweder die Messenger-RNA (mRNA), die durch in der Zelle gerade akti ve Gene generiert wurden, oder aber DNA-Kopien dieser mRNA nachgewiesen werden, sind zwar von großer Bedeutung, jedoch ist die damit erhältliche Information aus einer Reihe von Gründen nicht ausreichend, um die Vorgänge sowohl intrazellulärer wie auch extrazellulärer Prozesse zu verstehen und hiervon im Rahmen verschiedener biotechnologischer Anwendun gen Gebrauch zu machen. Ein Grund besteht darin, dass die Menge an mRNA in einer Zelle oft nicht mit der entsprechenden, in der Zelle produzierten Proteinmenge korreliert. Außer dem können einmal hergestellte Proteine durch geringfügige chemische Modifikationen in der Zelle (post-translationale Modifikationen) erheblich in ihrer enzymatischen Aktivität (und damit in ihrer biologischen Funktion) beeinflußt werden. Somit besteht die Notwendigkeit, eine parallele Analyse der enzymatischen Aktivität möglichst vieler Proteine, insbesondere Enzyme, durchzuführen. Ein derartiger Ansatz erlaubt u. a. die sehr schnelle Bestimmung der Substratspezifität eines definierten Enzyms, welche wiederum eine wichtige Voraussetzung für das Design von Wissens-basierten Inhibitoren ist, oder die selektive Prüfung von Pharma ka bzw. Pharmaka-Kandidaten, insbesondere im Rahmen der Voraussage von Nebenwirkun gen.With the increasing importance of proteomics and their biotechnological application focus on peptides and proteins. Generally they are proteins and mostly their enzymatic activities, which are common to almost all biochemical reactions half and outside the cell. The use of arrangements from Nuklein acids with which either the messenger RNA (mRNA), which is currently active in the cell ve genes were generated, or DNA copies of this mRNA are detected Although of great importance, the information available with it is from a number of Reasons not sufficient to make the processes both intracellular and extracellular Understand processes and of them in various biotechnological applications to make use of. One reason is that the amount of mRNA in a cell often not correlated with the corresponding amount of protein produced in the cell. except Once made, proteins can be modified by slight chemical modifications in the Cell (post-translational modifications) significantly in their enzymatic activity (and to be influenced in their biological function). So there is a need a parallel analysis of the enzymatic activity of as many proteins as possible, in particular Enzymes. Such an approach allows u. a. the very quick determination of the Substrate specificity of a defined enzyme, which in turn is an important requirement for the design of knowledge-based inhibitors, or the selective testing of pharmaceuticals ka or drug candidates, especially in the context of predicting side effects gene.
Grundsätzlich weist die Immobilisierung eine Reihe von Vorteilen auf. Dazu gehört unter anderem die erhöhte Stabilität der immobilisierten Verbindungen. Werden beispielsweise Nukleinsäuren oder Proteine immobilisiert, beobachtet man regelmäßig, dass sich deren Halbwertszeit bei Exposition gegenüber verschiedenen Medien deutlich erhöht, so auch bei solchen Medien, die eine Nuklease- oder Protease-Aktivität aufweisen. Ein Grund für die be obachtete erhöhte Halbwertszeit mag sicherlich in der verringerten Zugänglichkeit der Nuk leinsäuren bzw. Protein für die entsprechenden degradativen Enzymaktivitäten sein.Basically, immobilization has a number of advantages. This includes under among other things the increased stability of the immobilized compounds. For example If nucleic acids or proteins are immobilized, one regularly observes that their Half-life significantly increased when exposed to different media, also with those media which have a nuclease or protease activity. One reason for the be observed increased half-life may certainly be due to the reduced accessibility of the nuc linseed acids or protein for the corresponding degradative enzyme activities.
Ein weiterer Vorteil der Immobilsierung ist die Wiederverwendbarkeit der immobilisierten Verbindungen. Beispielsweise ist es möglich, durch Immobilisierung von Verbindungen an Trägermaterialien, die im Rahmen von chromatographischen Prozessen verwendet werden, nach Passage eines Mediums, das es aufzureinigen oder unter dem Einfluss der immobilisier ten Verbindungen zu modifizieren gilt, und gegebenenfalls Regeneration, wieder zu verwen den. Derartige Prozesse sind beispielsweise die Affinitätschromatographie oder die Biokon version und Biotransformation.Another advantage of immobilization is the reusability of the immobilized Links. For example, it is possible to immobilize compounds Support materials that are used in the context of chromatographic processes after passage of a medium that has to be cleaned up or under the influence of immobilized It is necessary to modify the connections and, if necessary, to reuse them the. Such processes are, for example, affinity chromatography or biocon version and biotransformation.
Eine weitere Anwendung von immobilisierten Verbindungen bzw. Anordnungen von Nuk leinsäuren oder Proteinen ist das eingangs erwähnte Anwendungsgebiet der sogenannten Bio chips. Bei diesen ist eine genau definierte Korrelation zwischen der Art des immobilisierten Moleküls und seiner Positionierung oder Anordnung auf einer Oberfläche erforderlich.Another application of immobilized compounds or arrangements from Nuk Linseed acids or proteins is the application area of the so-called bio mentioned at the beginning crisps. In these there is a well-defined correlation between the type of immobilized Molecule and its positioning or arrangement on a surface required.
Grundsätzlich gibt es zwei Methoden, Biomoleküle, wie zum Beispiel Oligoeptide oder Nuk leinsäuren, mit einer Oberfläche (planarer Träger oder Harzkügelchen) bzw. einem Biopoly mer (Proteinoberfläche und damit Biokonjugatbildung) zu verbinden. Einerseits können vor gefertigte Biomoleküle (und gereinigte) Biomoleküle zur Immobilisierungsreaktion, die ge richtet oder ungerichtet sein kann, verwendet werden und andererseits können diese Biomole küle direkt auf einer entsprechenden Oberfläche schrittweise synthetisiert werden. Im Stand der Technik wurden zum Beispiel Peptide auf Zellulose (R. Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217-9232; A. Kramer und J. Schneider-Mergener, Methods in Mo lecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Library Protocols, S. 25-39, edited by: S. Ca billy; Humana Press Inc., Totowa, NJ; Töpert, F., Oires, C., Landgraf, C., Oschkinat, H. and Schneider-Mergener, J., 2001, Synthesis of an array comprising 837 variants of the hYAP WW protein domain) oder auf Polypropylen (WO 92/04366) oder auf Glas (S. P. A. Fodor, J. L. Read, M. C. Pirrung, L. Stryer, A. T. Lu, D. Solas; 1991, Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767-773, J. P. Pellois, W. Wang, X. L. Gao; 2000, Peptide synthesis based on t-Boc chemistry and solution photogenerated acids, J Comb. Chem., 2, 355-360) oder auf Chitin (W. Neugebauer, R. E. Williams, J. R. Barbier, R. Brze zinski, G. Willick; 1996, Peptide synthesis on chitin, Int. J. Pept. Prot. Res., 47, 269-275) oder an Separose (R. Gast, J. Glokler, M. Hoxter, M. Kiess, R. Frank, W. Tegge; 1999, Method for determining protein kinase substrate specificities by the phosphorylation of pep tide libraries on beads, phosphate-specific staining, automated sorting, and sequencing, Anal. Biochem., 276, 227-241) synthetisiert.There are basically two methods, biomolecules, such as oligoeptides or nuc linseed acids, with a surface (planar support or resin beads) or a biopoly mer (protein surface and thus bioconjugate formation). On the one hand, before manufactured biomolecules (and purified) biomolecules for the immobilization reaction, the ge directional or non-directional, can be used and on the other hand, these biomoles coolers can be synthesized step by step directly on an appropriate surface. In the state In the art, for example, peptides on cellulose (R. Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217-9232; A. Kramer and J. Schneider-Mergener, Methods in Mo lecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Library Protocols, pp. 25-39, edited by: S. Ca billy; Humana Press Inc., Totowa, NJ; Töpert, F., Oires, C., Landgraf, C., Oschkinat, H. and Schneider-Mergener, J., 2001, Synthesis of an array comprising 837 variants of the hYAP WW protein domain) or on polypropylene (WO 92/04366) or on glass (S. P. A. Fodor, J.L. Read, M.C. Pirrung, L. Stryer, A.T. Lu, D. Solas; 1991, Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767-773, J.P. Pellois, W. Wang, X.L. Gao; 2000 Peptide synthesis based on t-Boc chemistry and solution photogenerated acids, J Comb. Chem., 2, 355-360) or on chitin (W. Neugebauer, R.E. Williams, J.R. Barbier, R. Brze zinski, G. Willick; 1996, Peptide synthesis on chitin, Int. J. Pept. Prot. Res., 47, 269-275) or to Separose (R. Gast, J. Glokler, M. Hoxter, M. Kiess, R. Frank, W. Tegge; 1999, Method for determining protein kinase substrate specificities by the phosphorylation of pep tide libraries on beads, phosphate-specific staining, automated sorting, and sequencing, anal. Biochem., 276, 227-241).
Auch Nukleinsäuren konnten so durch direkte Synthese auf geeigneten Oberflächen, wie zum Beispiel Glas (S. P. A. Fodor, J. L. Read, M. C. Pirrung, L. Stryer, A. T. Lu, D. Solas; 1991, Light directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767-773, J. Robles, M. Beltran, V. Marchan, Y. Perez, I. Travesset, E. Pedroso, A. Grandas; 1999, Towards nu cleopeptides containing any trifunctional amino acid, Tetrahedron, 55, 13251-13264), direkt synthetisiert werden. Dabei ist für den Fachmann verständlich, dass infolge der nicht immer vollständigen Ausbeuten der einzelnen Syntheseschritte bzw. Kopplungsschritte gewisse He terogenitäten in den verschiedenen Aminosäuresequenzen im vorstehend beschriebenen Sinne entstehen können. Insbesondere bei Synthesen, die viele Reaktionsschritte erfordern, wie dies bei der Synthese von Amiosäuresequenzen der Fall ist (pro Aminosäurebaustein eine Kupp lungsreaktion und eine Schutzgruppen-Abspaltung und am Ende der Synthese im allgemeinen eine Reaktion für die simultane Abspaltung aller Schutzgruppen der Seitenkettenfunktionen) kann das ein Problem darstellen. So ist zum Beispiel bei der Synthese einer Aminosäurese quenz, die aus 20 Aminosäurebausteinen oder 40 Aminosäurebausteinen besteht, und einer angenommenen durchschnittlichen Ausbeute von 95% für die nötigen 41 bzw. 81 Reaktions schritte die zu erwartente theoretische Ausbeute nur noch 0.9541 = 0.122 (12.2%) bzw. 0.9581 = 0.0157 (1.57%). Selbst bei einer angenommen durchschnittlichen Ausbeute von 99% er geben sich für die oben aufgeführten Beispiele nur 66.2% bzw. 44.3%. Nucleic acids could also be synthesized by direct synthesis on suitable surfaces, such as glass (SPA Fodor, JL Read, MC Pirrung, L. Stryer, AT Lu, D. Solas; 1991, Light directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251 , 767-773, J. Robles, M. Beltran, V. Marchan, Y. Perez, I. Travesset, E. Pedroso, A. Grandas; 1999, Towards nu cleopeptides containing any trifunctional amino acid, Tetrahedron, 55, 13251- 13264), can be directly synthesized. It is understandable for the person skilled in the art that, as a result of the not always complete yields of the individual synthesis steps or coupling steps, certain heterogeneities can arise in the different amino acid sequences in the sense described above. In particular in syntheses that require many reaction steps, as is the case with the synthesis of amino acid sequences (one coupling reaction and one deprotection per amino acid unit and generally one reaction at the end of the synthesis for the simultaneous cleavage of all protective groups of the side chain functions) a problem. For example, in the synthesis of an amino acid sequence consisting of 20 amino acid units or 40 amino acid units and an assumed average yield of 95% for the necessary 41 or 81 reaction steps, the expected theoretical yield is only 0.95 41 = 0.122 (12.2 %) or 0.95 81 = 0.0157 (1.57%). Even with an assumed average yield of 99%, there are only 66.2% and 44.3% for the examples listed above.
Die Anwendung der Immobilisierungstechnologie beispielweise im Bereich der Biochips und insbesondere die Verwendung von Biochips zur Bestimmung der Substratspezifität von En zymen wie zum Beispiel Kinasen, Phosphatasen, Acetyltransferasen, Glycosyltransferasen, Farnesyltransferasen, Sulfatasen, Sulfotransferasen oder Proteasen, die auf definierte Anord nungen von sich in ihrer Aminosäuresequenz unterscheidenden Peptide zurückgreifen, wer den infolge dieser Limitierungen neben der gewünschten Aminosäuresequenz in großer Viel zahl weitere Aminosäuresequenzen vorhanden sein, die sich durch das Fehlen einer oder meh rerer Aminosäurebausteine auszeichnen. Genau diese, dem Fachmann als Fehl- bzw. Ab bruchsequenzen bekannten Nebenprodukte, können unter Umständen das Ergebnis der Inku bation mit einer, die auf der Oberfläche angeordneten Aminosäuresequenzen modifizierenden, enzymatischen Aktivität stark verfälschen bzw. die Interpretation der Ergebnisse erschweren. Um diese Nachteile zu vermeiden, kann die Immobilisierung von möglichst gereinigten, Biomolekülen hilfreich sein. Im Stand der Technik wurden Biomoleküle, wie zum Beispiel Peptide oder Nukleinsäuren, auf verschiedenen Oberflächen wie Glas (S. P. A. Fodor, J. L. Read, M. C. Pirrung, L. Stryer, A. T. Lu, D. Solas; 1991, Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767-773, J. P. Pellois, W. Wang, X. L. Gao; 2000, Peptide synthesis based on t-Boc chemistry and solution photogenerated acids, J. Comb. Chem., 2, 355-360, J. Robles, M. Beltran, V. Marchan, Y. Perez, I. Travesset, E. Pedroso, A. Grandas; 1999, Towards nucleopeptides containing any trifunctional amino acid, Tetrahe dron, 55, 13251-13264), Zellulose (D. R. Englebretsen, D. R. K. Harding; 1994, High yield, directed immobilization of a peptide-ligand onto a beaded cellulose support, Pept. Res., 7, 322-326, R. Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217-9232; A. Kramer und J. Schneider-Mergener, Methods in Molecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Library Protocols, S. 25-39, edited by: S. Cabilly; Humana Press Inc., Totowa, NJ), Nitrozel lulose (S. J. Hawthorne, M. Pagano, P. Harriott, D. W. Halton, B. Walker; 1998, The synthesis and utilization of 2,4-dinitrophenyl-labeled irreversible peptidyl diazomethyl ketone inhibi tors, Anal. Biochem., 261, 131-138), Titanoxid (SJ. Xiao, M. Textor, ND. Spencer, M. Wie land, B. Keller, H. Sigrist; 1997, Immobilization of the celladhesive peptide ARG-GLY- ASP-CYS (RGDC) on titanium surfaces by covalent chemical attachment, J. Materials Sci ence-Materials in Medicine, 8, 867-872) oder Gold (B. T. Houseman, M. Meksich; 1998, Efficient solid-phase synthesis of peptide-substituted alkanethiols for the preparation of substrates that support the adhesion of cells, J. Org. Chem., 63, 7552-7555) immobilisiert.The application of immobilization technology, for example in the field of biochips and especially the use of biochips to determine the substrate specificity of En zymes such as kinases, phosphatases, acetyltransferases, glycosyltransferases, Farnesyltransferases, sulfatases, sulfotransferases or proteases based on defined arrangement of peptides differing in their amino acid sequence, who the large number due to these limitations in addition to the desired amino acid sequence number of other amino acid sequences, which are characterized by the absence of one or more distinguish amino acid building blocks. Exactly this, the expert as a failure or Ab breakage known by-products, may be the result of the Inku with a modification of the amino acid sequences arranged on the surface, strongly distort enzymatic activity or make interpretation of the results more difficult. In order to avoid these disadvantages, the immobilization of cleaned, Biomolecules may be helpful. Biomolecules such as, for example, have been used in the prior art Peptides or nucleic acids, on different surfaces such as glass (S. P. A. Fodor, J.L. Read, M.C. Pirrung, L. Stryer, A.T. Lu, D. Solas; 1991, Light-directed, spatially addressable parallel chemical synthesis, Science, 251, 767-773, J.P. Pellois, W. Wang, X.L. Gao; 2000 Peptide synthesis based on t-Boc chemistry and solution photogenerated acids, J. Comb. Chem., 2, 355-360, J. Robles, M. Beltran, V. Marchan, Y. Perez, I. Travesset, E. Pedroso, A. grandas; 1999, Towards nucleopeptides containing any trifunctional amino acid, tetrahe dron, 55, 13251-13264), cellulose (D.R. Englebretsen, D.R.K. Harding; 1994, High yield, directed immobilization of a peptide-ligand onto a beaded cellulose support, Pept. Res., 7, 322-326, R. Frank, 1992, Spot synthesis: an easy technique for the positionally addressable, parallel chemical synthesis on a membrane support, Tetrahedron, 48, 9217-9232; A. Kramer and J. Schneider-Mergener, Methods in Molecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Library Protocols, pp. 25-39, edited by: S. Cabilly; Humana Press Inc., Totowa, NJ), Nitrozel lulose (S. J. Hawthorne, M. Pagano, P. Harriott, D. W. Halton, B. Walker; 1998, The synthesis and utilization of 2,4-dinitrophenyl-labeled irreversible peptidyl diazomethyl ketone inhibi tors, anal. Biochem., 261, 131-138), titanium oxide (SJ. Xiao, M. Textor, ND. Spencer, M. Wie land, B. Keller, H. Sigrist; 1997, Immobilization of the cell adhesive peptide ARG-GLY- ASP-CYS (RGDC) on titanium surfaces by covalent chemical attachment, J. Materials Sci ence-Materials in Medicine, 8, 867-872) or Gold (B.T. Houseman, M. Meksich; 1998, Efficient solid-phase synthesis of peptide-substituted alkanethiols for the preparation of substrates that support the adhesion of cells, J. Org. Chem., 63, 7552-7555).
Eine weitere Unterscheidung der Immobilisierung kann auf der Grundlage der Orientierung oder Bindung der einzelnen immobilisierten Verbindung relativ zur Oberfläche vorgenommen werden. Hier kann zwischen spezifischer und unspezifischer Immobilisierung unterschieden werden. Bei unspezifischer Immobilisierung erfolgt in einem Immobilisierungsereignis der Kontakt zwischen der zu immobilisierenden Verbindung und der Oberfläche, auf bzw. an der die Verbindung immobilisiert wird, in unterschiedlicher Weise. Mit anderen Worten, es rea gieren entweder verschiedene in der zu immobilisierenden Verbindung enthaltene reaktive Gruppen mit der Oberfläche oder aber es reagieren verschiedene, auf der Oberfläche vorhan dene reaktive Gruppierungen mit einer reaktiven Gruppe der zu immobilisierenden Verbin dung (Quervernetzung). Infolgedessen kommt es zur Ausbildung einer Population von immo bilisierten Verbindungen, die hinsichtlich ihrer Bindung an die Oberfläche heterogen sind. Diese unterschiedlich Art der Immobilisierung kann zu einem oftmals unerwünschten unter schiedlichen Verhalten der immobilisierten Verbindung führen. Zum Beispiel können bei der Immobilisierung eines Substrates für eine Kinase auf oder an einer Oberfläche unter Nutzung der innerhalb dieses Substrates enthaltenen Aminogruppen mehrere (abhängig von der Anzahl der in der zu immobilisierenden Verbindung vorhandenen Aminogruppen) Möglichkeiten der Reaktion und damit der endgültigen Orientierung der Verbindung auf der Oberfläche beste hen. Werden dabei bei der nachgeschalteten Inkubation dieser immobilisierten Verbindung (Kinasesubstrat) mit einer, mindestens eine Kinaseaktivität enthaltenden, biologischen Flüs sigkeit eben eine oder mehrere dieser Aminogruppen für die effektive Ausbildung eines Em zym/Substrat/Komplexes benötigt, kann eine solche unspezifische Immobilisierung dazu füh ren, das nur eine geringe Population der immobilisierten Substrate in der richtigen Art und Weise verankert sind und damit das Meßsignal unterhalb der Nachweisgrenze liegt. Damit ist eine spezifische oder auch gerichtete Immobilisierung von großem Vorteil. Hier erfolgt in einem Immobilsierungsereignis der Kontakt zwischen der zu immobilisierenden Verbindung und der Oberfläche, auf bzw. an der die Verbindnung immobilisiert wird, jeweils in der glei chen Art und Weise und alle Verbindungen sind in einer definierten und vorhersagbaren Ori entierung auf oder an der Oberfläche gebunden. A further distinction of immobilization can be made based on the orientation or binding the individual immobilized compound relative to the surface become. A distinction can be made here between specific and non-specific immobilization become. In the case of non-specific immobilization, the is carried out in an immobilization event Contact between the compound to be immobilized and the surface on or on the the connection is immobilized in different ways. In other words, it rea are either different reactive contained in the compound to be immobilized Groups with the surface or different ones react on the surface reactive groups with a reactive group of the compound to be immobilized (cross-linking). As a result, a population of immo is formed bilized compounds that are heterogeneous in terms of their binding to the surface. This different type of immobilization can result in an often undesirable lead different behavior of the immobilized connection. For example, at the Immobilization of a substrate for a kinase on or on a surface using of the amino groups contained within this substrate several (depending on the number of the amino groups present in the compound to be immobilized) Best reaction and thus the final orientation of the connection on the surface hen. Are involved in the subsequent incubation of this immobilized compound (Kinase substrate) with a biological flux containing at least one kinase activity liquid one or more of these amino groups for the effective formation of an Em zym / substrate / complex required, such non-specific immobilization can lead to this ren, that only a small population of the immobilized substrates in the right kind and Are anchored in such a way that the measurement signal is below the detection limit. So that is a specific or directed immobilization is of great advantage. Here takes place in an immobilization event, the contact between the compound to be immobilized and the surface on or on which the connection is immobilized, in each case in the same Chen way and all connections are in a defined and predictable Ori entation bound on or to the surface.
Bei dieser Form der Immobilisierung handelt es sich in der Regel um eine kovalente Immobi lisierung, wobei hier eine chemoselektive Reaktion zwischen der zu immobilisierenden Ver bindung und der Oberfläche (des Trägermaterials) erfolgt. Hierzu können eine Reihe von Re aktionen verwendet werden, die dem Fachmann auf diesem Gebiet als solche bekannt (G. A. Lemieux und C. R. Bertozzi, 1998, chemoselective ligation reactions with proteins, oligosac charides and cells, TIBTECH, 16, 506-513) und in Fig. 1 dargestellt sind. Die chemoselektive Reaktion kann grundsätzlich durch zwei Mechanismen bedingt werden. Bei einem Mecha nismus weist die zu immobilisierende Verbindung eine reaktive Gruppe auf, die mit der Ober fläche spezifisch reagiert. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, dass die besagte reaktive Gruppe nur einmal an der zu immobilisierenden Verbindung vorhanden ist. Bei dem zweiten Mechanismus ist die reaktive Gruppe möglicherweise mehrfach vorhanden, jedoch unter scheiden sich die Gruppen in ihrer Reaktivität, so dass lediglich das Vorliegen bestimmter Reaktionsbedingungen wie pH Wert oder dergleichen zu einer Umsetzung mit der Oberfläche führt.This type of immobilization is usually a covalent immobilization, with a chemoselective reaction between the compound to be immobilized and the surface (the carrier material). For this purpose, a number of reactions can be used which are known to those skilled in the art as such (GA Lemieux and CR Bertozzi, 1998, chemoselective ligation reactions with proteins, oligosac charides and cells, TIBTECH, 16, 506-513) and in Fig . 1 are shown. The chemoselective reaction can basically be caused by two mechanisms. In the case of a mechanism, the compound to be immobilized has a reactive group which reacts specifically with the surface. This can be accomplished in that the said reactive group is present only once on the compound to be immobilized. In the second mechanism, the reactive group may be present several times, but the groups differ in their reactivity, so that only the presence of certain reaction conditions such as pH or the like leads to a reaction with the surface.
Die Verwendung von immobilisierten Verbindungen wie Aminosäuresequenzen in Form von Biochips macht es erforderlich, dass sowohl die Verbindungen als auch die Verknüpfung zwi schen der Oberfläche und der immobilisierten Verbindung den jeweiligen Test- oder Untersu chungsbedingungen standhalten. Weiterhin besteht in der Technik zunehmend das Bedürfnis nach einer Quantifizierung der Wechselwirkung zwischen der immobilisierten Verbindung und einem Agens, das in einer Probe enthalten ist, die mittels der immobilisierten Verbindung untersucht und gegebenenfalls quantifiziert werden soll. Dies wiederum setzt voraus, dass die tatsächliche Beladungsdichte der Oberfläche mit der immobilisierten Verbindung bekannt ist bzw. zerstörungsfrei bestimmt werden kann.The use of immobilized compounds such as amino acid sequences in the form of Biochips require that both the connections and the link between the surface and the immobilized compound the respective test or investigation conditions. There is also an increasing need in technology after quantifying the interaction between the immobilized compound and an agent contained in a sample by means of the immobilized compound examined and quantified if necessary. This in turn presupposes that the actual loading density of the surface with the immobilized compound is known or can be determined non-destructively.
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Immobilsie rung von Verbindungen bereitzustellen, das den vorstehend beschriebenen Bedürfnissen ge recht wird.The present invention was therefore based on the object of a method for immobilization To provide connections that meet the needs described above will be right.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Immobilisierung von Ver
bindungen auf einer Oberfläche umfassend die Schritte
According to the invention the object is achieved by a method for immobilizing compounds on a surface comprising the steps
- - Bereitstellen einer zu immobilisierenden Verbindung als ersten Reaktionspart ner und einer Oberfläche als zweiten Reaktionspartner, wobei der erste Reaktionspartner eine erste reaktive Gruppe und der zweite Reaktionspartner eine erste reaktive Gruppe umfasst, und- Providing a compound to be immobilized as the first reaction part ner and a surface as a second reactant, the first reactant first reactive group and the second reaction partner comprises a first reactive group, and
- - Umsetzen der beiden Reaktionspartner- Implementation of the two reaction partners
dadurch gekennzeichnet, dass beim Umsetzen der beiden Reaktionspartner ein hetero cyclisches Ringsystem ausgebildet wird.characterized in that when the two reactants are reacted a hetero cyclic ring system is formed.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das heterocyclische Ringsystem zwischen dem ersten und dem zweiten Reaktionspartner ausgebildet wird.In one embodiment it is provided that the heterocyclic ring system between the first and the second reaction partner is formed.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das heterocyclische Ringsystem aus Teilen der ersten reaktiven Gruppe des ersten Reaktionspartners und der ersten reaktiven Gruppe des zweiten Reaktionspartners gebildet wird.In a further embodiment it is provided that the heterocyclic ring system consists of Share the first reactive group of the first reactant and the first reactive Group of the second reactant is formed.
Grundsätzlich besteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Möglichkeit, dass das hete rocyclische Ringsystem ohne Verlust von Atomen (Addition) oder unter Austritt von mindes tens einem Molekül (Kondensation und/oder Substitution) entsteht.Basically, in the method according to the invention there is the possibility that the hete rocyclic ring system without loss of atoms (addition) or with the escape of at least at least one molecule (condensation and / or substitution) arises.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das heterocyclische Ringsystem aus 3-12 A tomen besteht, wobei 1-7 Atome entweder Stickstoff, Schwefel oder Sauerstoff sind. Weiter bevorzugt ist, dass das aus 3 bis 12 Atomen bestehende heterocyclische Ringsystem aus 1 bis 7 Heteroatomen besteht, wobei die Heteroatome ausgewählt sind aus der Gruppe, die Stick stoff, Schwefel und Sauerstoff umfasst.In one embodiment it is provided that the heterocyclic ring system from 3-12 A toms, where 1-7 atoms are either nitrogen, sulfur or oxygen. Further it is preferred that the heterocyclic ring system consisting of 3 to 12 atoms consists of 1 to 7 heteroatoms, where the heteroatoms are selected from the group, the stick includes substance, sulfur and oxygen.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das heterocyclische Ringsystem ausgewählt ist aus der Gruppe, die Thiazole, Aminothiazole, Imidazole, Benzimidazole, Indo le, Tetrahydroisoquinoline, Tetrahydro-β-carboline, Dihydroquinazolin, Oxidationsprodukte aus ortho-Amino-Benzoesäurederivate und Pyrazole umfasst. In a still further embodiment it is provided that the heterocyclic ring system is selected from the group consisting of thiazoles, aminothiazoles, imidazoles, benzimidazoles and indo le, tetrahydroisoquinoline, tetrahydro-β-carboline, dihydroquinazoline, oxidation products from ortho-amino-benzoic acid derivatives and pyrazoles.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das heterocyclische Ringsystem eine der fol
genden Strukturelemente 1, 2, 3, 4 oder 5, bevorzugterweise 2, 3, 4, oder 5, umfasst:
In one embodiment it is provided that the heterocyclic ring system comprises one of the following structural elements 1, 2, 3, 4 or 5, preferably 2, 3, 4 or 5:
wobei die Substituenten unabhängig voneinander ausgewählt sind und worin
X O, S oder NH, bevorzugterweise NH ist;
A ein Ringsystem aus 4 bis 8 Atomen ist, bevorzugterweise Aryl ist;
Y S oder O, bevorzugterweise O ist;
R1-R3 Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Aryl, Heteroatome, Heterocyclen oder
Biomolekül
R4-R9 Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Aryl, Heteroatome, Heterocyclen, Biomo
lekül oder H, D, T istwherein the substituents are selected independently of one another and wherein
X is O, S or NH, preferably NH;
A is a ring system of 4 to 8 atoms, preferably aryl;
YS or O, preferably O;
R 1 -R 3 alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, heteroatoms, heterocycles or biomolecule
R 4 -R 9 is alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, heteroatoms, heterocycles, biomolecules or H, D, T.
Hierin sollen, sofern nichts gegenteiliges angegeben ist, die folgenden Begrifflichkeiten be
deuten:
Alkyl: verzweigte und unverzweigte C1-20-Alkyl, C3-20-Cycloalkyl,
bevorzugterweise: verzweigte und unverzweigte C1-12-Alkyl, C3-12-Cycloalkyl,
und bevorzugtererweise: verzweigte und unverzweigte C1-6-Alkyl, C3-6-Cycloalkyl;
Alkenyl: verzweigte und unverzweigte C2-20-Alkenyl, verzweigte und unverzweigte
C1-20-Alkyl-O-C2-20-alkenyl, C1-20(-O/S-C2-20)2-20alkenyl, Aryl-C2-20-alkenyl, verzweigte
und unverzweigte Heterocyclyl-C2-20-alkenyl, C3-20-Cycloalkenyl,
bevorzugterweise: verzweigte und unverzweigte C2-12-Alkenyl, verzweigte und unver
zweigte C1-12(-O/S-C2-12)2-12alkenyl, und
bevorzugtererweise: verzweigte und unverzweigte C2-6-Alkenyl, verzweigte und unver
zweigte C1-6(-O/S-C2-8)2-8alkenyl;
Alkinyl: verzweigte und unverzweigte C2-20-Alkinyl, verzweigte und unverzweigte C1-20
(-O/S-C2-20)2-20alkinyl,
bevorzugterweise: verzweigte und unverzweigte C2-12-Alkinyl, verzweigte und unver
zweigte C1-12(-O/S-C2-12)2-12alkinyl, und
bevorzugtererweise: verzweigte und unverzweigte C2-6-Alkinyl, verzweigte und unver
zweigte C1-6(-O/S-C2-8)2-8alkinyl;
Cycloalkyl: überbrückte und nicht-überbrückte C3-40-Cycloalkyl,
bevorzugterweise: überbrückte und nicht-überbrückte C3-26-Cycloalkyl, und
bevorzugtererweise: überbrückte und nicht-überbrückte C3-15-Cycloalkyl;
Aryl: substituierte und unsubstituierte mono- oder multi-verknüpfte Phenyl-, Pentalen-,
Azulen-, Anthracenyl-, Indacen-, Acenaphtylen, Fluoren, Phenalen, Phenanthren,
Bevorzugt: substituierte und unsubstituierte mono- oder multi-verknüpfte Phenyl-, Pen
talen-, Azulen-, Anthracenyl-, Inden-, Indacen-, Acenaphtylen-, Fluorensysteme;
bevorzugterweise: substituierte und unsubstituierte mono- oder multi-verknüpfte Phe
nyl-, Pentalen-, Anthracenylsysteme sowie deren teilhydrierte Derivate;
Heteroatome: N, S, O, Se, P, B,
bevorzugterweise: N, S, O, Se, und
bevorzugtererweise: N, S, O;
Heterocyclen: ungesättigte und gesättigte 3-15-gliedrige mono-, bi- und tricyclische
Ringe mit 1-7 Heteroatomen,
bevorzugterweise: 3-10-gliedrige mono-, bi- und tricyclische Ringe mit 1-5 Heteroato
men, und
bevorzugtererweise: 5-, 6- und 10-gliedrige mono-, bi- und tricyclische Ringe mit 1-3
Heteroatomen;
Biomolekül: Nukleinsäuren, Gene, chromosomale Nukleinsäuren, cDNA, Oligonukleo
tide, Polynukleotide, Primer, Sonden, PNA, Peptide, Polypeptide, Proteindomänen, Pro
teine, Zucker, Polyzucker, Lipide, Polylipide, Naturstoffe bzw. Kombinationen aus zwei
oder mehreren dieser Verbindungen.
Zusätzlich können zu die vorstehend genannten Gruppen oder Moleküle, d. h. Alkyl, Al
kenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Aryl, Heteroatome, Heterocyclen, Biomolekül oder Natur
stoff Substituenten aufweisen, genauer 0 bis 30, bevorzugterweise 0 bis 10 und bevor
zugtererweise 0 bis 5 der folgenden Substituent, wobei diese entweder einzeln oder in
beliebiger Kombination auftreten können: Fluor, Chlor, Brom, Iod, Hydroxyl, Amid,
Ester, Säure, Amin, Acetal, Ketal, Thiol, Ether, Phosphat, Sulfat, Sulfoxyd, Peroxyd,
Sulfonsäure, Thioether, Nitril, Harnstoffe und Carbamat.
Bevorzugte Substituenten sind: Fluor, Chlor, Brom, Hydroxyl, Amid, Ester, Säure, A
min. Ether, Phosphat, Sulfat, Sulfoxyd, Thioether, Nitril, Harnstoffe, Carbamat.
Besonders bevorzugte Substituenten sind: Chlor, Hydroxyl, Amid, Ester, Säure, Ether,
Nitril.Unless otherwise stated, the following terms are intended to mean this:
Alkyl: branched and unbranched C 1-20 alkyl, C 3-20 cycloalkyl,
preferably: branched and unbranched C 1-12 alkyl, C 3-12 cycloalkyl,
and more preferably: branched and unbranched C 1-6 alkyl, C 3-6 cycloalkyl;
Alkenyl: branched and unbranched C 2-20 alkenyl, branched and unbranched C 1-20 alkyl-OC 2-20 alkenyl, C 1-20 (-O / SC 2-20 ) 2-20 alkenyl, aryl-C 2-20 alkenyl, branched and unbranched heterocyclyl-C 2-20 alkenyl, C 3-20 cycloalkenyl,
preferably: branched and unbranched C 2-12 alkenyl, branched and unbranched C 1-12 (-O / SC 2-12 ) 2-12 alkenyl, and
more preferably: branched and unbranched C 2-6 alkenyl, branched and unbranched C 1-6 (-O / SC 2-8 ) 2-8 alkenyl;
Alkynyl: branched and unbranched C 2-20 alkynyl, branched and unbranched C 1-20 (-O / SC 2-20 ) 2-20 alkynyl,
preferably: branched and unbranched C 2-12 alkynyl, branched and unbranched C 1-12 (-O / SC 2-12 ) 2-12 alkynyl, and
more preferably: branched and unbranched C 2-6 alkynyl, branched and unbranched C 1-6 (-O / SC 2-8 ) 2-8 alkynyl;
Cycloalkyl: bridged and non-bridged C 3-40 cycloalkyl,
preferably: bridged and unbridged C 3-26 cycloalkyl, and more preferably: bridged and unbridged C 3-15 cycloalkyl;
Aryl: substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl-, pentalen-, azulene-, anthracenyl-, indacene-, acenaphthylene, fluorene, phenalen, phenanthrene,
Preferred: substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl, penalen, azulene, anthracenyl, indene, indacene, acenaphtylene, fluorene systems;
preferably: substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl, pentalen, anthracenyl systems and their partially hydrogenated derivatives;
Heteroatoms: N, S, O, Se, P, B,
preferably: N, S, O, Se, and
more preferably: N, S, O;
Heterocycles: unsaturated and saturated 3-15-membered mono-, bi- and tricyclic rings with 1-7 heteroatoms,
preferably: 3-10-membered mono-, bi- and tricyclic rings with 1-5 heteroatoms, and
more preferably: 5-, 6- and 10-membered mono-, bi- and tricyclic rings with 1-3 heteroatoms;
Biomolecule: nucleic acids, genes, chromosomal nucleic acids, cDNA, oligonucleotides, polynucleotides, primers, probes, PNA, peptides, polypeptides, protein domains, proteins, sugars, poly sugars, lipids, polylipids, natural products or combinations of two or more of these compounds.
In addition to the above-mentioned groups or molecules, ie alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, heteroatoms, heterocycles, biomolecules or natural substances may have substituents, more particularly 0 to 30, preferably 0 to 10 and preferably 0 to 5 of the following Substituent, which can occur either individually or in any combination: fluorine, chlorine, bromine, iodine, hydroxyl, amide, ester, acid, amine, acetal, ketal, thiol, ether, phosphate, sulfate, sulfoxide, peroxide, sulfonic acid, thioether , Nitrile, ureas and carbamate.
Preferred substituents are: fluorine, chlorine, bromine, hydroxyl, amide, ester, acid, A min. Ether, phosphate, sulfate, sulfoxide, thioether, nitrile, urea, carbamate.
Particularly preferred substituents are: chlorine, hydroxyl, amide, ester, acid, ether, nitrile.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die reaktive Gruppe ausgewählt ist aus der Gruppe, die Thioamine, Thiocarbonyle, Thioharnstoffe, Hydroxylamino, alpha- Isothiocyanatoketone, Anthranilsäureamide, Aniline, Aldehyde, Ketone, 1,2-Diketone, Ami ne, Aminooxyderivate, Arylhydrazine, Arylamine, Heteroarylamine, ortho-Amino- Benzoesäure, Hydrazine, 2-Cyan-Aldehyde, Imine und Säurehalogenide umfasst.In one embodiment it is provided that the reactive group is selected from the Group containing thioamines, thiocarbonyls, thioureas, hydroxylamino, alpha- Isothiocyanatoketones, anthranilic acid amides, anilines, aldehydes, ketones, 1,2-diketones, ami ne, aminooxy derivatives, arylhydrazines, arylamines, heteroarylamines, ortho-amino Includes benzoic acid, hydrazines, 2-cyano aldehydes, imines and acid halides.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste reaktive Gruppe der zu immobilisie renden Verbindung eine reaktive Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die Thioamid, Anilin, Thioharnstoff, Thiocarbonyl, Anthranilsäure, Anthranilsäureamid und Hydroxylamino enthält.In one embodiment it is provided that the first reactive group is to be immobilized is a reactive group which is selected from the group consisting of thioamide, Aniline, thiourea, thiocarbonyl, anthranilic acid, anthranilic acid amide and hydroxylamino contains.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste reaktive Gruppe der Ober fläche eine reaktive Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die Carbonyl, Keto und Aldehyd umfasst. In a further embodiment it is provided that the first reactive group of the upper is a reactive group which is selected from the group consisting of carbonyl, keto and Includes aldehyde.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Umsetzen eine chemoselek tive Reaktion ist.In a still further embodiment it is provided that the conversion is a chemoselect reactive reaction.
Schließlich ist in einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Immobilisierung eine ge richtete Immobilisierung ist.Finally, it is provided in one embodiment that the immobilization is a ge is directed immobilization.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der entstehende heterocyclische Ring sich in seinem Absorptions-/Emmisionsverhalten von den Edukten unterscheidet.In one embodiment it is provided that the heterocyclic ring formed is in distinguishes its absorption / emission behavior from the educts.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zu immobilisierende Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, die Nukleinsäuren, Gene, chromosomale Nukleinsäuren, cDNA, Oligonukleotide, Polynukleotide, Primer, Sonden, PNA, Peptide, Polypeptide, Prote indomänen, Proteine, Zucker, Polyzucker, Lipide, Polylipide, Naturstoffe und niedermoleku lare Verbindungen umfasst.In a further embodiment it is provided that the connection to be immobilized is selected from the group consisting of nucleic acids, genes, chromosomal nucleic acids, cDNA, oligonucleotides, polynucleotides, primers, probes, PNA, peptides, polypeptides, proteins indomains, proteins, sugar, poly sugar, lipids, polylipids, natural products and low molecular weight lare connections.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Oberfläche eine planare Ober fläche ist.In a preferred embodiment it is provided that the surface is a planar surface area is.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass es sich bei der planaren Oberfläche um einen Chip handelt.In one embodiment it is provided that the planar surface is a Chip acts.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Oberfläche ein Materi al umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die Silikate, Keramik, Glas, Metalle, organi sche Trägermaterialien, Cellulose, Nitrocellulose, PTFE-Membranen, Polypropylen, Gold, Titandioxid und Siliziumoxid umfasst.In a further preferred embodiment it is provided that the surface is a material al comprises, which is selected from the group consisting of silicates, ceramics, glass, metals, organi cal carrier materials, cellulose, nitrocellulose, PTFE membranes, polypropylene, gold, Includes titanium dioxide and silicon oxide.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die planare Ober fläche eine nicht-poröse Oberfläche ist.In a still further preferred embodiment it is provided that the planar upper surface is a non-porous surface.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Umsetzung der zu immobili sierenden Verbindung mit der Oberfläche unter Mirkowellenbestrahlung erfolgt. In a preferred embodiment it is provided that the implementation of the immobilized sizing connection with the surface under microwave radiation.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung umfassend mindestens zwei verschiedene Verbindungen an mindestens zwei verschiedenen Stellen einer planaren Oberfläche, wobei die erste Verbin dung an einer ersten Stelle der planaren Oberfläche und die zweite Verbindnung an einer zweiten Stelle der planaren Oberfläche nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren immo bilisiert wird.In a further aspect of the invention, the object is achieved by a method for Production of an arrangement comprising at least two different connections at least two different locations on a planar surface, the first connection extension at a first point on the planar surface and the second connection at a second position of the planar surface according to one of the methods according to the invention immo is accounted for.
In einem noch weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine planare Oberfläche her stellbar nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren.In a still further aspect, the task is solved by a planar surface adjustable according to one of the methods according to the invention.
Schließlich wird die Aufgabe in einem weiteren Aspekt durch eine planare Oberfläche umfas send eine daran kovalent immobilisierte Verbindung, wobei zwischen der immobilisierten Verbindung und der Oberfläche ein heterocyclisches Ringsystem angeordnet ist, das erst durch den Immobilisierungsvorgang ausgebildet wird.Finally, the task is covered in a further aspect by a planar surface send a compound covalently immobilized on it, whereby between the immobilized Connection and the surface a heterocyclic ring system is arranged, the first is formed by the immobilization process.
In einer Ausführungsform der planaren Oberfläche ist vorgesehen, dass das heterocyclische Ringsystem aus 3-12 Atome besteht, wobei 1-7 Atome entweder Stickstoff, Schwefel oder Sauerstoff sind.In one embodiment of the planar surface it is provided that the heterocyclic Ring system consists of 3-12 atoms, where 1-7 atoms are either nitrogen or sulfur Are oxygen.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die heterocyclischen Ringsysteme ausgewählt sind aus der Gruppe, die Thiazole, Aminothiazole, Imidazole, Benzimidazole, Indole, Tetrahydroisoquinoline, Tetrahydro-β-carboline, Dihydroquinazolin, Oxidationspro dukte aus ortho-Amino-Benzoesäurederive und Pyrazole umfassen.In a further embodiment it is provided that the heterocyclic ring systems are selected from the group consisting of thiazoles, aminothiazoles, imidazoles, benzimidazoles, Indoles, tetrahydroisoquinolines, tetrahydro-β-carbolines, dihydroquinazoline, oxidation pro products of ortho-amino-benzoic acid derivatives and pyrazoles include.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist vorgesehen das heterocyclische Ringsystem eines
der folgenden Strukturelemente 1, 2, 3, 4, oder 5 umfasst:
In a still further embodiment, the heterocyclic ring system comprises one of the following structural elements 1, 2, 3, 4 or 5:
wobei die Substituenten unabhängig voneinander ausgewählt sind und worin
X O, S oder NH, bevorzugterweise NH ist;
A ein fusioniertes Ringsystem aus 4 bis 8 Atomen ist, bevorzugterweise Aryl ist;
Y S oder O, bevorzugterweise O ist;
R1-R3 Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Aryl, Heteroatome, Heterocyclen oder
Biomolekül;
R4-R9 Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Aryl, Heteroatome, Heterocyclen, Biomo
lekül oder H, D, T ist.wherein the substituents are selected independently of one another and wherein
X is O, S or NH, preferably NH;
A is a fused ring system of 4 to 8 atoms, preferably aryl;
YS or O, preferably O;
R 1- R 3 alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, heteroatoms, heterocycles or biomolecule;
R 4 -R 9 is alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, heteroatoms, heterocycles, biomolecules or H, D, T.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das heterocycylische Ringsystem das Strukturelement 2 oder 3 umfasst. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das heterocycylische Ringsystem das Strukturelement 4 oder 5 umfasst.In a preferred embodiment it is provided that the heterocyclic ring system comprises the structural element 2 or 3. In a very particularly preferred embodiment it is envisaged that the heterocyclic ring system comprises structural element 4 or 5.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine durch das erfin dungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Anordnung herstellbaren Anordnung.In a further aspect of the invention, the object is achieved by an invented Process according to the invention for producing an arrangement that can be produced.
In einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Anordnung gelöst, die eine erfindungsgemäße planare Oberfläche umfasst. In einer bevorzugten Ausführungs form handelt es sich bei der Anordnung um eine durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Anordnung herstellbaren Anordnung.In a still further aspect of the invention, the object is achieved by an arrangement which comprises a planar surface according to the invention. In a preferred embodiment form is the arrangement for a by the inventive method Production of an arrangement producible arrangement.
In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Verwendung einer erfindungs
gemäßen Anordnung oder einer erfindungsgemäßen planaren Oberfläche in einem Verfahren
zur Bestimmung der Substratspezifität einer enzymatischen Aktivität umfassend die folgen
den Schritte:
In a further aspect, the object is achieved by using an arrangement according to the invention or a planar surface according to the invention in a method for determining the substrate specificity of an enzymatic activity, comprising the following steps:
- - Bereitstellen eines Satzes von Aminosäuresequenzen auf der planaren Oberflä che eines Trägermaterials, wobei die Aminosäuresequenzen gerichtet immobilisiert sind,- Provide a set of amino acid sequences on the planar surface surface of a carrier material, the amino acid sequences being immobilized in a directed manner,
- - Kontaktieren und/oder Inkubieren einer enzymatischen Aktivität mit der mit dem Satz von Aminosäuresequenzen, und- Contacting and / or incubating an enzymatic activity with the the set of amino acid sequences, and
- - Nachweis einer Reaktion zwischen einer der immobilisierten Aminosäurese quenzen und der enzymatischen Aktivität,- Detection of a reaction between one of the immobilized amino acids sequences and the enzymatic activity,
wobei
in which
- - die planare Oberfläche eine erfindungsgemäße planare Oberfläche oder eine planare Oberfläche einer erfindungsgemäßen Anordnung ist, und- The planar surface is a planar surface according to the invention or a planar surface Surface of an arrangement according to the invention is, and
- - bei der Umsetzung der enzymatischen Aktivität mit dem Satz von Aminosäuren eine Änderung des Molekulargewichts mindestens einer der Aminosäuresequenzen erfolgt.- When implementing the enzymatic activity with the set of amino acids The molecular weight of at least one of the amino acid sequences is changed.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Änderung des Molekulargewichts durch Ausbildung oder Spaltung einer kovalenten Bindung an einer der Aminosäuresequenzen er folgt, bevorzugterweise an derjenigen Aminosäuresequenz, die mit der enzymatischen Aktivi tät reagiert. Dabei ist besonders bevorzugt, wenn der Nachweis der Reaktion an der oder unter Verwendung der auf der Oberfläche des Trägermaterials immobilisierten Aminosäuresequenz erfolgt.In one embodiment it is provided that the change in molecular weight is caused by Formation or cleavage of a covalent bond on one of the amino acid sequences follows, preferably at that amino acid sequence that with the enzymatic activi activity reacts. It is particularly preferred if the detection of the reaction on or under Use of the amino acid sequence immobilized on the surface of the carrier material he follows.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Nachweis der Reaktion durch Detektion der Änderung des Molekulargewichts erfolgt.In one embodiment it is provided that the reaction is detected by detection the change in molecular weight takes place.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Nach weis durch ein Nachweisverfahren erfolgt, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die Autoradio graphie, Plasmonresonanzspektroskopie und Fluoreszenzspektroskopie umfasst. In a further embodiment it is provided, characterized in that the after by means of a detection method which is selected from the group, the car radio includes graphics, plasmon resonance spectroscopy and fluorescence spectroscopy.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die enzymatische Aktivität aus gewählt ist aus der Gruppe, die Kinasen, Sulfotransferasen, Glycosyltransferasen, Ace tyltransferasen, Farnesyltransferasen Palmityltransferasen, Phosphatasen, Sulfatasen, Ester asen, Lipasen, Acretylasen und Proteasen umfasst.In a still further embodiment it is provided that the enzymatic activity is selected from the group consisting of kinases, sulfotransferases, glycosyltransferases, Ace tyltransferases, farnesyltransferases, palmityltransferases, phosphatases, sulfatases, esters ases, lipases, acrylases and proteases.
Unter Naturstoffen sollen, soweit hierin keine gegenteiligen Angaben gemacht werden insbe sondere eine aus tierischen oder pflanzlichen Organismen isolierbare Verbindung, bzw. das vollsynthetisch erhaltende Analoga mit einem Molekulargewicht unter 1000 kDa verstanden werden.Unless otherwise stated, natural substances should in particular in particular a compound that can be isolated from animal or plant organisms, or that fully synthetic analogs with a molecular weight below 1000 kDa understood become.
Der vorliegenden Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Immobilisierung von Verbindungen, insbesondere von Aminosäuresequenzen, erfolgen kann und die solchermaßen immobilisierten Aminosäurese quenzen infolge des bei der Umsetzung der zu immobilisierenden Verbindung und der Ober fläche entstehenden heterocyclischen Ringsystems besonders stabil ist hinsichtlich der Auflö sung der Immobilisierung (Säure- und Basenstabilität der Immobilisierung). Weiterhin haben die Erfinder überraschend festgestellt, dass unter Verwendung des erfindungsgemäßen Immo bilisierungsverfahrens die Immobilisierungseffizienz, die sich bei Kenntnis der Konzentration der verwendeten Ausgangskonzentrationen aus der Beladungs- oder Immobilisierungsdichte berechnen lässt, kontrolliert werden kann. Die Immobilisierungsdichte wiederum ist Voraus setzung für die Durchführung quantitativer Untersuchungen, wie eingangs geschildert.The present invention is based on the surprising finding that by means of The inventive method an immobilization of compounds, especially of Amino acid sequences can take place and the immobilized amino acid sequences as a result of the connection to be immobilized and the parent surface heterocyclic ring system is particularly stable in terms of resolution solution of the immobilization (acid and base stability of the immobilization). Continue to have the inventors surprisingly found that using the Immo the immobilization efficiency, which is based on knowledge of the concentration the initial concentrations used from the loading or immobilization density can be calculated, controlled. The immobilization density in turn is ahead setting for the implementation of quantitative studies, as described at the beginning.
Ohne im folgenden darauf festgelegt sein zu wollen, scheint die Bestimmung der Immobilsie rungsdichte im wesentlichen darauf zu beruhen, dass sich bei der Immobilisierung zwischen der zu immobilisierenden Verbindung und der Oberfläche, an die die Verbindung immobili siert werden soll, ein heterocyclisches Ringsystem ausbildet. Infolge der Absorptionseigen schaften des neugebildeten heterocyclischen Ringsystems kann direkt auf die an einem Ort der Oberfläche immobilisierte Menge der Verbindung gefolgert werden. Es ist im Rahmen der Kenntnisse des Fachmanns auf dem Gebiet, dass die reaktive Gruppe der zu immobilisie renden Verbindung und die reaktive Gruppe der Oberfläche, und gegebenenfalls eine weitere hinzutretende Gruppe, die von einem dritten Reaktionspartner oder einer zweiten reaktiven Gruppe der zu immobilisierenden Verbindung oder einer zweiten reaktiven Gruppe der Oberfläche stammen kann, (wobei die Gesamtheit der vorstehend genannten reaktiven Gruppen oder Teilen davon) zur Ausbildung des heterocyclischen Ringsystems führt) so derivatisiert ist, das das sich in Folge der Immobilisierung ausbildende heterocyclische Ringsystem einen Chromophor enthält bzw. darstellt, der einen spezifischen Nachweis erlaubt. Der Nachweis erfolgt typischerweise mittels UV-Vis-, Fluoreszenz- oder Infrarot-SpektroskopieWithout wishing to be bound in the following, the determination of the immobilization seems density is essentially based on the fact that between the immobilization the compound to be immobilized and the surface to which the compound is immobilized is to be formed, forms a heterocyclic ring system. As a result of the absorption properties The newly formed heterocyclic ring system can be directly linked to the one site amount of the compound immobilized on the surface can be inferred. It is in the frame the knowledge of the expert in the field that the reactive group of the immobilisie renden compound and the reactive group of the surface, and optionally another group to be added by a third reactant or a second reactive Group of the compound to be immobilized or a second reactive group of the surface can originate (where all of the above reactive groups or parts thereof) leads to the formation of the heterocyclic ring system) thus derivatized is that the heterocyclic ring system that forms as a result of the immobilization Chromophore contains or represents that allows specific detection. The proof typically takes place by means of UV-Vis, fluorescence or infrared spectroscopy
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Immobilisierungsverfahrens handelt es sich um eine gerichtete Immobilisierung. Bei der gerichteten Immobilisierung soll sichergestellt werden, dass unter den jeweiligen Reaktionsbedingungen im wesentlichen nur eine spezielle Verknüpfung zwischen der zu immobilisierenden Verbindung, bei der es sich bevorzugterweise um eine Aminosäuresequenz handelt, und der Oberfläche hergestellt wird. Im Falle der Immobilisierung von Aminosäuresequenzen hängt die Auswahl der reaktiven Gruppe auf seiten der Aminosäuresequenzen im wesentlichen von der Einzelsequenz ab.In a preferred embodiment of the immobilization method according to the invention is a directional immobilization. When directed immobilization should ensure that under the respective reaction conditions essentially only a special link between the connection to be immobilized, which is is preferably an amino acid sequence, and the surface is produced. In the case of immobilization of amino acid sequences, the choice of reactive depends Group on the side of the amino acid sequences essentially from the single sequence.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass der Immobilisierung von mehreren ver schiedenen Aminosäuresequenzen eine allen Aminosäuresequenzen einheitliche terminale Struktur vorgesehen ist und diese terminale Struktur für die spezifische Reaktion mit der O berfläche, insbesondere einer aktivierten Oberfläche, zur Verfügung gestellt und bei der Im mobilisierung verwendet wird. Typischerweise werden bei den chemoselektiven Reaktionen in der Aminosäuresequenz enthaltene Amino- bzw. Carboxylgruppen nicht beeinträchtigt. Beispiele für geeignete Reaktionen sind die Bildung von Amidbindungen aus Thioestern und 1,2-Aminothiolen (Fig. 1E), die Bildung von Thioamidbindungen aus Dithioestern und 1,2- Aminothiolen, die Bildung von Oximen aus Amino-oxy-Verbindungen und Aldehyden (Fig. 1A, R4 = H), die Bildung von Oximen aus Amino-oxy-Verbindungen und Ketonen (Fig. 1A, R4 nicht H), die Bildung von Hydrazonen aus Hydrazinen und Aldehyden (Fig. 1C, R4 = H), die Bildung von Hydrazonen aus Hydraziden und Ketonen, (Fig. 1C, R4 nicht H), die Bildung von Thiosemicarbazonen aus Thiosemicarbaziden und Aldehyden (Fig. 1B, R4 = H), die Bildung von Thiosemicarbazonen aus Thiosemicarbaziden und Ketonen (Fig. 1B, R4 nicht H), die Bildung von Thioestern aus Thiocarboxylaten und alpha-Halocarbonylen (Fig. 1D) und Succinimiden aus Mercaptanen und Maleinimiden (Fig. 1F).It is within the scope of the present invention that the immobilization of several different amino acid sequences is provided with a terminal structure which is uniform to all amino acid sequences and that this terminal structure is made available for the specific reaction with the surface, in particular an activated surface, and during immobilization is used. The amino or carboxyl groups contained in the amino acid sequence are typically not impaired in the chemoselective reactions. Examples of suitable reactions are the formation of amide bonds from thioesters and 1,2-aminothiols ( FIG. 1E), the formation of thioamide bonds from dithioesters and 1,2-aminothiols, the formation of oximes from amino-oxy compounds and aldehydes ( FIG 1A, R 4 = H), the formation of oximes from amino-oxy compounds and ketones (Fig. 1A, R 4 is not H), the formation of hydrazones from hydrazines and aldehydes (Fig. 1C, R 4 = H.) , the formation of hydrazone from hydrazides and ketones, ( Fig. 1C, R 4 not H), the formation of thiosemicarbazones from thiosemicarbazides and aldehydes ( Fig. 1B, R 4 = H), the formation of thiosemicarbazones from thiosemicarbazides and ketones ( Fig . 1B, R 4 is not H), the formation of thioesters of thiocarboxylates and alpha-Halocarbonylen (Fig. 1D), and succinimides and maleimides from mercaptans (Fig. 1F).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die folgenden heterocyclischen Ringsysteme und
die sie aufbauenden reaktiven Gruppen besonders bevorzugt. Die reaktiven Gruppen sind erste
und zweite reaktive Gruppen der beiden Reaktionspartner. Grundsätzlich ist es möglich,
dass eine jede der hierin beschriebenen ersten oder zweiten reaktiven Gruppe diejenige der zu
immobilisierenden Verbindung oder diejenige der Oberfläche ist. Die Auswahl, welche reak
tive Gruppe an der zu immobilisierenden Verbindung vorliegt und welche an der Oberfläche
vorliegt, hängt von der Art der zu immobilisierenden Verbindung bzw. der für die Immobili
sierung zur Verfügung stehenden Oberfläche ab. Entscheiden bei der Auswahl der entspre
chenden Gruppen ist die Fähigkeit der Ausbildung eines heterocyclischen Ringsystems. Die
nachfolgenden heterocyclischen Ringsysteme sind besonders bevorzugt:
Imidazole aus 1,2-Diketonen und Aminen, Benzimidazole aus Phenylendiaminderivaten und
Aldehyden, Indole aus Arylhydrazinen und Aldehyden, Tetrahydroisoquinoline aus Arylami
nen und Aldehyden, Tetrahydro-β-carboline und entsprechende Tetrahydroimidazopyridine
aus Heteroarylaminen und Aldehyden, Dihydroquinazoline sowie deren Oxidationsprodukte
aus ortho-Amino-Benzoesäurederivaten und Aldehyden, Pyrazole aus Hydrazinen und 2-
Cyan-Aldeyden, Cycloaddition zweier Olefine, Cycloaddition von Olefinen und Iminen, Cyc
loaddition von Iminen und Säurehalogeniden.In the context of the present invention, the following heterocyclic ring systems and the reactive groups forming them are particularly preferred. The reactive groups are first and second reactive groups of the two reactants. In principle, it is possible that each of the first or second reactive groups described herein is that of the compound to be immobilized or that of the surface. The selection of which reactive group is present on the compound to be immobilized and which is present on the surface depends on the type of compound to be immobilized or the surface available for immobilization. The decisive factor in the selection of the corresponding groups is the ability to form a heterocyclic ring system. The following heterocyclic ring systems are particularly preferred:
NEN imidazoles from 1,2-diketones and amines, benzimidazoles from phenylenediamine derivatives and aldehydes, indoles from aryl hydrazines and aldehydes, tetrahydroisoquinolines from Arylami and aldehydes, tetrahydro-β-carboline and related Tetrahydroimidazopyridine of heteroaryl amines and aldehydes, Dihydroquinazoline as well as their oxidation products of ortho-amino -Benzoic acid derivatives and aldehydes, pyrazoles from hydrazines and 2-cyan aldeydes, cycloaddition of two olefins, cycloaddition of olefins and imines, cycloaddition of imines and acid halides.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Immobilisie rung ist vorgesehen, dass in der zu immobilisierenden oder zu konjugierenden Verbindung eine Anilinfunktion enthalten, die so angeordnet ist, das sie einen Heterocyclus mit einem entsprechenden Reaktionspartner (Oberfläche oder anderes Biomolekül) bilden kann.In a preferred embodiment of the immobilization method according to the invention It is provided that in the connection to be immobilized or conjugated contain an aniline function which is arranged so that it has a heterocycle with a corresponding reaction partner (surface or other biomolecule) can form.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass in der zu immobilisierenden oder zu konjugierenden Verbindung eine Thioamid-Funktion enthalten ist, die so angeordnet ist, daß sie einen Heterocyclus mit einem entsprechenden Reaktionspartner (Oberfläche oder anderes Biomolekül) bilden kann.In a further embodiment it is provided that in or to be immobilized conjugating compound contains a thioamide function which is arranged so that a heterocycle with a corresponding reactant (surface or other Biomolecule) can form.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass in der zu immobilisierenden oder zu konjugierenden Verbindung eine Thioharnstofffunktion enthalten ist, die so angeordnet ist, daß sie einen Heterocyclus mit einem entsprechenden Reaktionspartner (Oberfläche oder an deres Biomolekül) bilden kann. In a further embodiment it is provided that in or to be immobilized conjugating compound contains a thiourea function which is arranged so that they have a heterocycle with a corresponding reactant (surface or at whose biomolecule) can form.
Unter gerichteter Immobilisierung soll hierin unter Ergänzung dessen, was bereits eingangs hierzu ausgeführt wurde, insbesondere verstanden werden, dass im Falle der Immobilisierung einer Aminosäuresequenz jede Aminosäuresequenz über eine definierte reaktive Gruppe oder Ansammlung reaktiver Gruppen an die Oberfläche gebunden wird. Infolge dieser Bin dungsspezifität wird erreicht, dass sich im Rahmen der üblichen Entropien die einzelnen A minosäuresequenzen in einem energetisch bevorzugten Zustand befinden werden, so dass die solchermaßen immobilisierten Aminosäuresequenzen in weitgehend ähnlichen Sekundär- und Tertiärstrukturen vorliegen.Directed immobilization is intended to supplement what has already been said was carried out for this purpose, in particular understood that in the case of immobilization an amino acid sequence each amino acid sequence via a defined reactive group or Accumulation of reactive groups is bound to the surface. As a result of this bin The specificity of the application ensures that the individual A amino acid sequences are in an energetically preferred state, so that the such immobilized amino acid sequences in largely similar secondary and There are tertiary structures.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Aminosäuresequenzen in situ auf der Oberfläche der Anordnung synthetisiert werden, wobei hier alle möglichen Formen denkbar sind, d. h. sequentielles Anfügen der die Aminosäuresequenz aufbauenden einzelnen Amino säuren, ebenso wie die Verwendung von Block-Synthesetechniken, bei denen Gruppierungen von Aminosäuren zusammengefügt werden und dann die einzelnen Blöcke sequentiell anei nandergereiht werden und die Blöcke oder Aneinanderreihungen davon sodann immobilisiert werden bzw. an bereits immobilisierte Aminosäuresequenzen angefügt werden. Entscheiden ist dabei in einem jeden Fall die Ausbildung eines heterocyclischen Ringsystems infolge der Immobilisierung.It is within the scope of the present invention that the amino acid sequences in situ on the Surface of the arrangement are synthesized, here all possible shapes are conceivable are, d. H. sequential addition of the individual amino acids that make up the amino acid sequence acids, as well as the use of block synthesis techniques involving groupings of amino acids are joined together and then the individual blocks sequentially are lined up and the blocks or rows of them are then immobilized are or are added to already immobilized amino acid sequences. Decide is in any case the formation of a heterocyclic ring system as a result of Immobilization.
Die Tatsache, dass verschiedene Aspekte des hierin offenbarten Immobilisierungsverfahrens anhand der Immobilisierung von Aminosäuresequenzen erläutert wurden, beschränkt den Of fenbarungsgehalt nicht, da die dabei aufgezeigten Richtlinien und Vorgehensweisen sinnge mäß auch bei allen anderen zu immobilisierenden oder immobilisierbaren Verbindungen gel ten bzw. Anwendung finden.The fact that various aspects of the immobilization process disclosed herein were explained based on the immobilization of amino acid sequences, the Of content, since the guidelines and procedures outlined here make sense also according to all other compounds to be immobilized or immobilized ten or find application.
Das erfindungsgemäße Immobilisierungsverfahren kann auch als Konjugationsverfahren be zeichnet bzw. ausgeführt werden. Unter Konjugation soll dabei insbesondere verstanden wer den die gerichtete Verknüpfung von verschiedenen Biomolekülen, wobei sich diese Moleküle in ihrer Größe hinreichend unterscheiden, sodass eines dieser Biomoleküle als Oberfläche betrachtet werden kann und das (die) andere(n) Biomolekül(e) die auf der Oberfläche des ers ten Biomoleküls zu immobilisierende(n) Verbindung(en) darstellt/darstellen. Solche Konjuga tionsverfahren können zur regioselektiven Markierung von Biomolekülen mit meist kleinen Verbindungen, die in nachgeschalteten Experimenten als Sonden geeignet sind, dienen. Beispiele für solche Sonden sind Fluoreszenzmarkierungen, Elektronen-Spin-Resonanz- Markierungen, radioaktive Markierungen und Biotinylierungen.The immobilization method according to the invention can also be used as a conjugation method is drawn or executed. Conjugation should be understood to mean in particular who the directional linkage of different biomolecules, these molecules sufficiently differentiate in size so that one of these biomolecules as the surface can be viewed and the other biomolecule (s) on the surface of the first represents the biomolecule (s) to be immobilized. Such conjuga tion methods can be used for the regioselective labeling of biomolecules with mostly small ones Compounds that are suitable as probes in subsequent experiments serve. Examples for such probes are fluorescent labels, electron spin resonance Labels, radioactive labels and biotinylations.
Weiterhin ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die reaktive Gruppe der Ober fläche des Trägermaterials auf einer wiederum selbst immobilisiert vorliegenden Verbindung angeordnet oder enthalten ist. Diese Verbindung wird hierin auch als primär immobilisierte Verbindung bezeichnet. Bevorzugterweise ist diese primär immobilisierte Verbindung eben falls unter Ausbildung eines heterocyclischen Ringsystems an die Oberfläche eines Trägerma terials gebunden.Furthermore, it is within the scope of the present invention that the reactive group of the upper surface of the carrier material on a compound that is itself immobilized is arranged or contained. This compound is also referred to as primary immobilized herein Connection called. This primarily immobilized compound is preferably flat if to form a heterocyclic ring system on the surface of a carrier terials bound.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beispiele und Figuren erläutert, aus denen sich weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile ergeben. Dabei zeigtThe invention is explained below with reference to examples and figures, which make up further features, embodiments and advantages result. It shows
Fig. 1 eine Übersicht verschiedener chemoselektiver Reaktionen; FIG. 1 is an overview of different chemoselective reactions;
Fig. 2 eine Übersicht verschiedener erfindungsgemäßer Immobilisierungsreak tionen, die zur Ausbildung eines Thiazol-Ringes führen; Figure 2 shows an overview of various Immobilisierungsreak invention that lead to the formation of a thiazole ring.
Fig. 3 eine Darstellung verschiedener Kombinationen von Thioamiden als ers ter reaktiver Gruppe der zu immobilisierenden Verbindung und erster reaktiven Gruppe der Oberfläche, die zur Ausbildung von heterocycli schen Ringsystemen führen; Fig. 3 carry an illustration of various combinations of thioamides as ers ter reactive group of the compound to be immobilized and the first reactive group of the surface, the rule for the formation of heterocyclic ring systems;
Fig. 4 die Synthese und Immobilisierung eines ortho-Amino-Benzoyl-Peptids an einer Aldehyd-funktionalisierten Oberfläche unter Ausbildung eines substituierten 2,3,4a,8a-tetrahydro-1H-quinazolin-4-ons; FIG. 4 shows the synthesis and immobilisation of an ortho-amino-benzoyl-peptide functionalized aldehyde on a surface to form a substituted 2,3,4a, 8a-tetrahydro-1H-quinazolin-4-one;
Fig. 5 Immobilisierung eines Biomoleküls auf einer Oberfläche, die durch ei ne ebenfalls unter Bildung eines heterocyclischen Ringsystems verlau fende primäre Immobilisierungsreaktion modifiziert wurde; Fig. 5 immobilizing a biomolecule on a surface ne by ei has been modified also to form a heterocyclic ring system duri Fende primary immobilization;
Fig. 6 das Resultat der Inkubation einer modifizierten Glasoberfläche mit ei ner Kinase; und Fig. 6 is the result of the incubation of a modified glass surface with egg ner kinase; and
Fig. 7 das Resultat der Inkubation einer modifizierten Glasoberfläche mit ei ner Kinase. Fig. 7 shows the result of incubation of a modified glass surface with egg ner kinase.
Im folgenden werden die einzelnen Figuren näher erläutert.The individual figures are explained in more detail below.
Fig. 1 zeigt eine Übersicht verschiedener chemoselektiver Reaktionen nach dem Stand der Technik: A) Aldehyde (R4 = H) oder Ketone (R4 nicht H) und Amino-oxy-Verbindungen rea gieren zu Oximen, B) Aldehyde (R4 = H) oder Ketone (R4 nicht H) und Thiosemicarbazide reagieren zu Thiosemicarbazonen, C) Aldehyde (R4 = H) oder Ketone (R4 nicht H) und Hydra zide reagieren zu Hydrazonen D) Thiocarboxylate und -Halocarbonyle reagieren zu Thi oestern, E) Thioester und β-Aminothiole reagieren zu β-Mercaptoamiden, F) Mercaptane und Maleinimide reagieren zu Succinimiden. Fig. 1 shows an overview of various chemoselective reactions according to the prior art: A) aldehydes (R 4 = H) or ketones (R 4 not H) and amino-oxy compounds react to oximes, B) aldehydes (R 4 = H) or ketones (R 4 not H) and thiosemicarbazides react to thiosemicarbazones, C) aldehydes (R 4 = H) or ketones (R 4 not H) and hydrazides react to hydrazone D) thiocarboxylates and halocarbonyls react to thioesters, E) thioesters and β-aminothiols react to β-mercaptoamides, F) mercaptans and maleimides react to succinimides.
Fig. 2 zeigt eine Übersicht verschiedener erfindungsgemäßer Immobilisierungsreaktionen, die zur Ausbildung eines Thiazol-Ringes führen. In Fig. 2A wird ausgegangen von einem alpha-Keton (IX), das an der Festphase zu einem alpha-Bromketon (IV) bromiert wird. Ein entweder geschütztes oder ungeschütztes Peptid bzw. Biomolekül, das entweder C-terminal oder N-terminal oder aber an einer definierten Position innerhalb des Biomoleküls eine Thio amidfunktion (Va) trägt, unter Ausbildung eines Thiazols (VI) immobilisert. In Fig. 2B wird die Immobilsierung eines Thioharnstoff-Derivates (Vb) eines entweder geschützt oder unge schützt vorliegenden Peptids bzw. Biomoleküls mit einem an der Festphase immobilisiert vorliegenden alpha-Bromketon (IV) unter Ausbildung eines Aminothiazols (VIII) dargestellt. In Fig. 2C wird schließlich, ausgehend von einem alpha-Bromketon (IV), die Immobilisierung eines Amino-oxy-Peptids bzw. Biomoleküls beschrieben. Diese Immobilisierung stellt ein Beispiel für die chemoselektive Immobilisierung dar, bei der durch Anlegen spezifischer Re aktionsbedingungen, hier pH 5, eine chemoselektive Reaktion erst ermöglicht wird. Das al pha-Bromketon wird wie in der in Beispiel 9 beschriebenen ersten Alternative zu einem al pha-Isothiocyanatoketon (X) umgesetzt und dieses mit dem Amino-oxypeptid bzw. Biomole kül (XI) unter intermediärer Ausbildung eines Thioharnstoffs zu einem Hydroxylaminothiazol (XII) umgesetzt. Die Reste R4 und R5 stellen dabei Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkyl- oder Aryl-Reste, bzw. Heterocyclen oder Oberflächen oder H, D, bzw. T dar, wobei Alkyl für verzweigte und unverzweigte C1-20-Alkyl, C3-20-Cycloalkyl, bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C1-12-Alkyl, C3-12-Cycloalkyl und besonders bevorzugt für verzweigte und un verzweigte C1-6-Alkyl, C3-6-Cycloalkyl-Reste steht. Alkenyl steht für verzweigte und unver zweigte C2-20-Alkenyl, verzweigte und unverzweigte C1-20-Alkyl-O-C2-20-alkenyl, C1-20(-O/S- C2-20)2-20alkenyl, Aryl-C2-20-alkenyl, verzweigte und unverzweigte Heterocyclyl-C2-20- alkenyl, C3-20-Cycloalkenyl, bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-12-Alkenyl, ver zweigte und unverzweigte C1-12(-O/S-C2-12)2-12alkenyl, besonders bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-6-Alkenyl, verzweigte und unverzweigte C1-6(-O/S-C2-8)2-8alkenyl- Reste; Alkinyl steht für verzweigte und unverzweigte C2-20-Alkinyl, verzweigte und unver zweigte C1-20(-O/S-C2-20)2-20alkinyl, bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-12- Alkinyl, verzweigte und unverzweigte C1-12(-O/S-C2-12)2-12alkinyl, besonders bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-6-Alkinyl, verzweigte und unverzweigte C1-6(-O/S-C2-8)2- 8alkinyl-Reste; Cycloalkyl steht für überbrückte und nicht-überbrückte C3-40-CYcloalkyl, be vorzugt für überbrückte und nicht-überbrückte C3-26-Cycloalkyl, besonders bevorzugt für ü berbrückte und nicht-überbrückte C3-15-Cycloalkyl-Reste, Aryl steht für substituierte und un substituierte mono- oder multi-verknüpfte Phenyl-, Pentalenyl-, Azulenyl-, Anthracenyl-, In dacenyl-, Acenaphtyl, Fluorenyl, Phenalenyl, Phenanthrenyl, bevorzugt für substituierte und unsubstituierte mono- oder multi-verknüpfte Phenyl-, Pentalenyl-, Azulenyl-, Anthracenyl-, Indenyl-, Indacenyl-, Acenaphtyl-, Fluorenyl, besonders bevorzugt für substituierte und un substituierte mono- oder multi-verknüpfte Phenyl-, Pentalenyl-, Anthracenyl-Reste, sowie deren teilhydrierte Derivate. Heterocyclen können sein ungesättigte und gesättigte 3-15- gliedrige mono-bi und tricyclische Ringe mit 1-7 Heteroatomen, bevorzugt 3-10-gliedrige mono-bi und tricyclische Ringe mit 1-5 Heteroatomen und besonders bevorzugt: 5, 6 und 10- gliedrige mono-bi und tricyclische Ringe mit 1-3 Heteroatomen. Fig. 2 shows an overview of various inventive immobilization reactions, which lead to the formation of a thiazole ring. In Fig. 2A, is brominated on the solid phase to an alpha bromo ketone (IV) is assumed to be alpha-ketone (IX). An either protected or unprotected peptide or biomolecule, which carries either a C-terminal or N-terminal or a thio amide function (Va) at a defined position within the biomolecule, immobilized to form a thiazole (VI). In Fig. 2B the Immobilization is a thiourea derivative (Vb) either a protected or unsaturated present peptide or biomolecule with a protecting immobilized on the solid phase present alpha-bromo ketone (IV) to form a aminothiazole (VIII), respectively. Finally, starting from an alpha-bromoketone (IV), FIG. 2C describes the immobilization of an amino-oxy-peptide or biomolecule. This immobilization represents an example of chemoselective immobilization, in which a chemoselective reaction is only made possible by applying specific reaction conditions, here pH 5. The al pha bromoketone is converted to an al pha isothiocyanato ketone (X) as in the first alternative described in Example 9 and this is combined with the amino oxypeptide or biomolecule (XI) to form a hydroxylaminothiazole (XII) with the intermediate formation of a thiourea. implemented. The radicals R 4 and R 5 represent alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl or aryl radicals or heterocycles or surfaces or H, D or T, where alkyl is branched and unbranched C 1-20 -Alkyl, C 3-20 -cycloalkyl, preferably for branched and unbranched C 1-12 -alkyl, C 3-12 -cycloalkyl and particularly preferably for branched and unbranched C 1-6 -alkyl, C 3-6 -cycloalkyl- Leftovers. Alkenyl stands for branched and unbranched C 2-20 alkenyl, branched and unbranched C 1-20 alkyl-OC 2-20 alkenyl, C 1-20 (-O / S- C 2-20 ) 2-20 alkenyl , Aryl-C 2-20 alkenyl, branched and unbranched heterocyclyl-C 2-20 alkenyl, C 3-20 cycloalkenyl, preferably for branched and unbranched C 2-12 alkenyl, branched and unbranched C 1-12 ( -O / SC 2-12 ) 2-12 alkenyl, particularly preferred for branched and unbranched C 2-6 alkenyl, branched and unbranched C 1-6 (-O / SC 2-8 ) 2-8 alkenyl radicals; Alkynyl represents branched and unbranched C 2-20 alkynyl, branched and unbranched C 1-20 (-O / SC 2-20 ) 2-20 alkynyl, preferably branched and unbranched C 2-12 alkynyl, branched and unbranched C 1-12 (-O / SC 2-12 ) 2-12 alkynyl, particularly preferred for branched and unbranched C 2-6 alkynyl, branched and unbranched C 1-6 (-O / SC 2-8 ) 2- 8 alkynyl radicals; Cycloalkyl stands for bridged and non-bridged C 3-40 cycloalkyl, preferably for bridged and non-bridged C 3-26 cycloalkyl, particularly preferably for bridged and non-bridged C 3-15 cycloalkyl radicals, aryl for substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl, pentalenyl, azulenyl, anthracenyl, in dacenyl, acenaphtyl, fluorenyl, phenalenyl, phenanthrenyl, preferably for substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl, pentalenyl -, Azulenyl, anthracenyl, indenyl, indacenyl, acenaphthyl, fluorenyl, particularly preferably for substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl, pentalenyl, anthracenyl residues, and their partially hydrogenated derivatives. Heterocycles can be unsaturated and saturated 3-15-membered mono-bi and tricyclic rings with 1-7 heteroatoms, preferably 3-10-membered mono-bi and tricyclic rings with 1-5 heteroatoms and particularly preferably: 5, 6 and 10- link mono-bi and tricyclic rings with 1-3 heteroatoms.
Zusätzlich können am Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Aryl, Heteroatome, Heterocyclen, Biomolekül oder Naturstoff 0 bis 30 (bervorzugt 0 bis 10, besonders bevorzugt 0 bis 5) der folgende Substituenten einzeln oder in Kombination untereinander auftreten; Fluor, Chlor, Brom, Iod, Hydroxyl, Amid, Ester, Säure, Amin, Acetal, Ketal, Thiol, Ether, Phosphat, Sulfat, Sulfoxyd, Peroxyd, Sulfonsäure, Thioether, Nitril, Harnstoffe, Carbamat, wobei folgende be vorzugt sind: Fluor, Chlor, Brom, Hydroxyl, Amid, Ester, Säure, Amin, Ether, Phosphat, Sul fat, Sulfoxyd, Thioether, Nitril, Harnstoffe, Carbamat, und besonders bevorzugt: Chlor, Hy droxyl, Amid, Ester, Säure, Ether, Nitril.In addition, alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, heteroatoms, heterocycles, Biomolecule or natural product 0 to 30 (preferably 0 to 10, particularly preferably 0 to 5) the following substituents occur individually or in combination with one another; Fluorine, chlorine, Bromine, iodine, hydroxyl, amide, ester, acid, amine, acetal, ketal, thiol, ether, phosphate, sulfate, Sulfoxide, peroxide, sulfonic acid, thioether, nitrile, urea, carbamate, the following be Preferred are: fluorine, chlorine, bromine, hydroxyl, amide, ester, acid, amine, ether, phosphate, sul fat, sulfoxide, thioether, nitrile, urea, carbamate, and particularly preferably: chlorine, hy droxyl, amide, ester, acid, ether, nitrile.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung verschiedener Kombinationen von Thioamiden als erster reakti ver Gruppe in der zu immobilisierenden Verbindung und verschiedener erster reaktiver Grup pen der Oberfläche, die zur Immobilisierung von Biomolekülen unter Ausbildung von hetero cyclischen Ringsystemen führen. Dabei wird beispielhaft als die zu immobilisierende Verbindung ein Biomolekül, insbesondere ein Peptid, verwendet. Gemäß Fig. 3A kommt es unter Verwendung einer Thioamid-Funktion des Peptids (XVII) zusammen mit einer 1,2- Aminothiol-Funktion der Oberfläche (X = S, XVIIIa) zur Ausbildung eines Thiazolins (XIXa) bzw. zusammen mit einer 1,2-Aminoalkohol-Funktion der Oberfläche (X = O, XVIIIb) zur Ausbildung eines Oxazolins (XIXb) bzw. zusammen mit einer 1,2-Diamino-Funktion der Oberfläche (X = NH, XVIIIc) zur Ausbildung eines Imidazolins (XIXc). In Fig. 3B wird er sichtlich, das die Umsetzung unter Verwendung einer Thioamid-Funktion des Peptids (XX) zusammen mit einer ortho-Phenylendiamin-Funktion (XXI) auf der Oberfläche zur Ausbil dung eines Benzimidazols (XXII) führt. In Fig. 3C wird deutlich, das unter Verwendung einer Thioamid-Funktion des Peptids (XXIII) zusammen mit einer alpha-Halo-Keto-Funktion (XXIV, Y = Cl, Br, J; bevorzugt Br, Cl; besonders bevorzugt Br) auf der Oberfläche Biomole küle unter Bildung von Thiazolen (XXV) immobilisiert werden können. Schließlich wird in Fig. 3D dargestellt, das unter Verwendung einer Thioamid-Funktion des Peptids (XXVI) zu sammen mit einer Hydrazid-Funktion (XXVII) auf der Oberfläche Oxadiazole gebildet wer den können. Die Reste R4-R9 stellen dabei Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkyl- oder Aryl- Reste, bzw. Heterocyclen oder Oberflächen oder H, D, bzw. T dar, wobei Alkyl für verzweig te und unverzweigte C1-20-Alkyl, C3-20-Cycloalkyl, bevorzugt für verzweigte und unverzweig te C1-12-Alkyl, C3-12-Cycloalkyl und besonders bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C1- 6-Alkyl, C3-6-Cycloalkyl-Reste steht. Alkenyl steht für verzweigte und unverzweigte C2-20- Alkenyl, verzweigte und unverzweigte C1-20-Alkyl-O-C2-20-alkenyl, C1-20(-O/S-C2-20)2- 20alkenyl, Aryl-C2-20-alkenyl, verzweigte und unverzweigte Heterocyclyl-C2-20-alkenyl, C3-20- Cycloalkenyl, bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-12-Alkenyl, verzweigte und un verzweigte C1-12(-O/S-C2-12)2-12alkenyl, besonders bevorzugt für verzweigte und unverzweig te C2-6-Alkenyl, verzweigte und unverzweigte C1-6(-O/S-C2-8)2-8alkenyl-Reste; Alkinyl steht für verzweigte und unverzweigte C2-20-Alkinyl, verzweigte und unverzweigte C1-20(-O/S-C2- 20)2-20alkinyl, bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-12-Alkinyl, verzweigte und un verzweigte C1-12(-O/S-C2-12)2-12alkinyl, besonders bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-6-Alkinyl, verzweigte und unverzweigte C1-6(-O/S-C2-8)2-8alkinyl-Reste; Cycloalkyl steht für überbrückte und nicht-überbrückte C3-40-Cycloalkyl, bevorzugt für überbrückte und nicht überbrückte C3-26-Cycloalkyl, besonders bevorzugt für überbrückte und nicht-überbrückte C3- 15-Cycloalkyl-Reste, Aryl steht für substituierte und unsubstituierte mono- oder multi verknüpfte Phenyl-, Pentalenyl-, Azulenyl-, Anthracenyl-, Indacenyl-, Acenaphtyl, Fluorenyl, Phenalenyl, Phenanthrenyl, bevorzugt für substituierte und unsubstituierte mono- oder multiverknüpfte Phenyl-, Pentalenyl-, Azulenyl-, Anthracenyl-, Indenyl-, Indacenyl-, Acenaphtyl-, Fluorenyl, besonders bevorzugt für substituierte und unsubstituierte mono- oder multi verknüpfte Phenyl-, Pentalenyl-, Anthracenyl-Reste, sowie deren teilhydrierte Derivate. Hete rocyclen können sein ungesättigte und gesättigte 3-15-gliedrige mono-bi und tricyclische Ringe mit 1-7 Heteroatomen, bevorzugt 3-10-gliedrige mono-bi und tricyclische Ringe mit 1- 5 Heteroatomen und besonders bevorzugt: 5, 6 und 10-gliedrige mono-bi und tricyclische Rin ge mit 1-3 Heteroatomen. Fig. 3 shows a representation of various combinations of thioamides as the first reactive group in the compound to be immobilized and various first reactive groups of the surface, which lead to the immobilization of biomolecules with the formation of heterocyclic ring systems. For example, a biomolecule, in particular a peptide, is used as the compound to be immobilized. Referring to FIG. 3A it comes using a thioamide function of the peptide (XVII) with a 1,2-aminothiol function of the surface (X = S, XVIIIa) to form a thiazoline (XIXa) or together with a 1, 2-amino alcohol function of the surface (X = O, XVIIIb) to form an oxazoline (XIXb) or together with a 1,2-diamino function of the surface (X = NH, XVIIIc) to form an imidazoline (XIXc). In Fig. 3B it is evident that the reaction using a thioamide function of the peptide (XX) together with an ortho-phenylenediamine function (XXI) on the surface leads to the formation of a benzimidazole (XXII). In FIG. 3C is clear that using a thioamide function of the peptide (XXIII) together with an alpha-halo-keto function (XXIV, Y = Cl, Br, J, preferably Br, Cl; more preferably Br) on the surface of biomolecules can be immobilized to form thiazoles (XXV). Finally, Fig. 3D shows that using a thioamide function of the peptide (XXVI) together with a hydrazide function (XXVII) can form oxadiazoles on the surface. The radicals R 4 -R 9 represent alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl or aryl radicals, or heterocycles or surfaces or H, D or T, where alkyl is branched and unbranched C 1- 20 alkyl, C 3-20 cycloalkyl, preferably branched and straight branch te C 1-12 alkyl, C 3-12 cycloalkyl, and particularly preferably represents branched and unbranched C 1- 6 alkyl, C 3-6 cycloalkyl -Remains stands. Alkenyl stands for branched and unbranched C 2-20 alkenyl, branched and unbranched C 1-20 alkyl-OC 2-20 alkenyl, C 1-20 (-O / SC 2-20 ) 2- 20 alkenyl, aryl- C 2-20 alkenyl, branched and unbranched heterocyclyl-C 2-20 alkenyl, C 3-20 cycloalkenyl, preferably for branched and unbranched C 2-12 alkenyl, branched and unbranched C 1-12 (-O / SC 2-12 ) 2-12 alkenyl, particularly preferred for branched and unbranched C 2-6 alkenyl, branched and unbranched C 1-6 (-O / SC 2-8 ) 2-8 alkenyl radicals; Alkynyl stands for branched and unbranched C 2-20 alkynyl, branched and unbranched C 1-20 (-O / SC 2- 20 ) 2-20 alkynyl, preferably for branched and unbranched C 2-12 alkynyl, branched and unbranched C 1-12 (-O / SC 2-12 ) 2-12 alkynyl, particularly preferred for branched and unbranched C 2-6 alkynyl, branched and unbranched C 1-6 (-O / SC 2-8 ) 2-8 alkynyl radicals; Cycloalkyl is bridged and non-bridged C 3-40 cycloalkyl, preferably bridged and bridged C 3-26 cycloalkyl, more preferably bridged and non-bridged C 3- 15 cycloalkyl radicals, aryl represents substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl, pentalenyl, azulenyl, anthracenyl, indacenyl, acenaphthyl, fluorenyl, phenalenyl, phenanthrenyl, preferably for substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl, pentalenyl, azulenyl, anthracene Indenyl, indacenyl, acenaphtyl, fluorenyl, particularly preferably for substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl, pentalenyl, anthracenyl residues, and their partially hydrogenated derivatives. Heterocycles can be unsaturated and saturated 3-15-membered mono-bi and tricyclic rings with 1-7 heteroatoms, preferably 3-10-membered mono-bi and tricyclic rings with 1-5 heteroatoms and particularly preferably: 5, 6 and 10 -linked mono-bi and tricyclic rings with 1-3 heteroatoms.
Zusätzlich können am Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Aryl, Heteroatome, Heterocyclen, Biomolekül oder Naturstoff 0 bis 30 (bervorzugt 0 bis 10, besonders bevorzugt 0 bis 5) der folgende Substituenten einzeln oder in Kombination untereinander auftreten; Fluor, Chlor, Brom, Iod, Hydroxyl, Amid, Ester, Säure, Amin, Acetal, Ketal, Thiol, Ether, Phosphat, Sulfat, Sulfoxyd, Peroxyd, Sulfonsäure, Thioether, Nitril, Harnstoffe, Carbamat, wobei folgende be vorzugt sind: Fluor, Chlor, Brom, Hydroxyl, Amid, Ester, Säure, Amin, Ether, Phosphat, Sul fat, Sulfoxyd, Thioether, Nitril, Harnstoffe, Carbamat, und besonders bevorzugt: Chlor, Hy droxyl, Amid, Ester, Säure, Ether, Nitril.In addition, alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, heteroatoms, heterocycles, Biomolecule or natural product 0 to 30 (preferably 0 to 10, particularly preferably 0 to 5) the following substituents occur individually or in combination with one another; Fluorine, chlorine, Bromine, iodine, hydroxyl, amide, ester, acid, amine, acetal, ketal, thiol, ether, phosphate, sulfate, Sulfoxide, peroxide, sulfonic acid, thioether, nitrile, urea, carbamate, the following be Preferred are: fluorine, chlorine, bromine, hydroxyl, amide, ester, acid, amine, ether, phosphate, sul fat, sulfoxide, thioether, nitrile, urea, carbamate, and particularly preferably: chlorine, hy droxyl, amide, ester, acid, ether, nitrile.
Fig. 4 zeigt die Immobilisierung eines Biomoleküls unter Ausbildung eines substituierten 2,3,4a,8a-tetrahydro-1H-quinazolin-4-ons (XIII). Ausgehend von einer amino-modifizierten Festphase erfolgt die Addition eines Bausteins unter Ausbildung einer kovalenten Bindung. Nach der schrittweisen Synthese des Biomoleküls an der festen Phase wird dieses durch die Zugabe von Isatosäure (XIV) unter Ausbildung eines ortho-Amino-Benzoyl-Biomoleküls (XV), das nachfolgend von der Festphase mittels Säureeinwirkung als ortho-Amino-Benzoyl- Biomolekül-Amid (XVI) abgespalten wird. Das erhaltene ortho-Amino-Benzoyl-Biomolekül- Amid (XVI) wird mit einem Glasträger in Kontakt gebracht, dessen Oberfläche eine Aldehyd- Funktion aufweist, und es kommt zur Ausbildung eines eines substituierten 2,3,4a,8a- tetrahydro-1H-quinazolin-4-ons (XIII). Fig. 4 shows the immobilization of a biomolecule to form a substituted 2,3,4a, 8a-tetrahydro-1H-quinazolin-4-one (XIII). Starting from an amino-modified solid phase, a building block is added to form a covalent bond. After the step-by-step synthesis of the biomolecule on the solid phase, this is by adding isatoic acid (XIV) to form an ortho-amino-benzoyl biomolecule (XV), which is subsequently separated from the solid phase by the action of acid as an ortho-amino-benzoyl biomolecule. Amide (XVI) is split off. The ortho-amino-benzoyl biomolecule amide (XVI) obtained is brought into contact with a glass support whose surface has an aldehyde function, and a substituted 2,3,4a, 8-tetrahydro-1H- quinazolin-4-ones (XIII).
Fig. 5 zeigt eine spezielle Ausführung der Immobilisierung eines Biomoleküls, bei der die Oberfläche durch eine ebenfalls unter Ausbildung eines heterocyclische Ringsystems verlau fenden Reaktion modifiziert wird. Ausgehend von einer mit einem Thioamid (Z1 = CR4R5, XXIXa) bzw. einem Thioharnstoff (Z1 = NR4, XXIXb) modifizierten Oberfläche erhält man nach Behandlung mit 1,4-Dibrom-2,3-diketobutan (XXX) immobilisierte bromacetylierte Thiazole (Z1 = CR4R5, XXXIa) bzw. bromacetylierte Aminothiazole (Z1 = NR4, XXXIb). Diese Funktionen können für eine Immobilisierungsreaktion eines mit einer Thioamid-Funktion (Z2 = CR4R5, Va) bzw. Thioharnstoff-Funktion (Z2 = NR4, Vb) versehenen Biomoleküls ver wendet werden. Je nach Kombination des derivatisierten Biomoleküls und der in einer primä ren Immobilisierungsreaktion modifizierten Oberfläche erhält man XXXIIa (Z1 = NR4, Z2 = NR4), XXXIIb (Z1 = CR4R5, Z2 = NR4), XXXIIc (Z1 = CR4R5, Z2 = CR4R5) bzw. XXXIId (Z1 = NR4, Z1 = CR4R5). Die Reste R4 und R5 stellen dabei Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Cycloal kyl- oder Aryl-Reste, bzw. Heterocyclen oder Oberflächen oder H, D, bzw. T dar, wobei Al kyl für verzweigte und unverzweigte C1-20-Alkyl, C3-20-Cycloalkyl, bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C1-12-Alkyl, C3-12-Cycloalkyl und besonders bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C1-6-Alkyl, C3-6-Cycloalkyl-Reste steht. Alkenyl steht für verzweigte und un verzweigte C2-20-Alkenyl, verzweigte und unverzweigte C1-20-Alkyl-O-C2-20-alkenyl, C1-20(- O/S-C2-20)2-20alkenyl, Aryl-C2-20-alkenyl, verzweigte und unverzweigte Heterocyclyl-C2-20- alkenyl, C3-20-Cycloalkenyl, bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-12-Alkenyl, ver zweigte und unverzweigte C1-12(-O/S-C2-12)2-12alkenyl, besonders bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-6-Alkenyl, verzweigte und unverzweigte C1-6(-O/S-C2-8)2-8alkenyl- Reste; Alkinyl steht für verzweigte und unverzweigte C2-20-Alkinyl, verzweigte und unver zweigte C1-20(-O/S-C2-20)2-20alkinyl, bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-12- Alkinyl, verzweigte und unverzweigte C1-12(-O/S-C2-12)2-12alkinyl, besonders bevorzugt für verzweigte und unverzweigte C2-6-Alkinyl, verzweigte und unverzweigte C1-6(-O/S-C2-8)2- 8alkinyl-Reste; Cycloalkyl steht für überbrückte und nicht-überbrückte C3-40-Cycloalkyl, be vorzugt für überbrückte und nicht-überbrückte C3-26-Cycloalkyl, besonders bevorzugt für ü berbrückte und nicht-überbrückte C3-15-Cycloalkyl-Reste, Aryl steht für substituierte und un substituierte mono- oder multi-verknüpfte Phenyl-, Pentalenyl-, Azulenyl-, Anthracenyl-, In dacenyl-, Acenaphtyl, Fluorenyl, Phenalenyl, Phenanthrenyl, bevorzugt für substituierte und unsubstituierte mono- oder multi-verknüpfte Phenyl-, Pentalenyl-, Azulenyl-, Anthracenyl-, Indenyl-, Indacenyl-, Acenaphtyl-, Fluorenyl, besonders bevorzugt für substituierte und un substituierte mono- oder multi-verknüpfte Phenyl-, Pentalenyl-, Anthracenyl-Reste, sowie deren teilhydrierte Derivate. Heterocyclen können sein ungesättigte und gesättigte 3-15- gliedrige mono-bi und tricyclische Ringe mit 1-7 Heteroatomen, bevorzugt 3-10-gliedrige mono-bi und tricyclische Ringe mit 1-5 Heteroatomen und besonders bevorzugt: 5, 6 und 10- gliedrige mono-, bi- und tricyclische Ringe mit 1-3 Heteroatomen. Fig. 5 shows a specific embodiment of the immobilization of a biomolecule in which the surface is modified by a duri fenden also to form a heterocyclic ring system reaction. Starting from a surface modified with a thioamide (Z 1 = CR 4 R 5 , XXIXa) or a thiourea (Z 1 = NR 4 , XXIXb), treatment with 1,4-dibromo-2,3-diketobutane (XXX ) immobilized bromoacetylated thiazoles (Z 1 = CR 4 R 5 , XXXIa) or bromoacetylated aminothiazoles (Z 1 = NR 4 , XXXIb). These functions can be used for an immobilization reaction of a biomolecule provided with a thioamide function (Z 2 = CR 4 R 5 , Va) or thiourea function (Z 2 = NR 4 , Vb). Depending on the combination of the derivatized biomolecule and the surface modified in a primary immobilization reaction, XXXIIa (Z 1 = NR 4 , Z 2 = NR 4 ), XXXIIb (Z 1 = CR 4 R 5 , Z 2 = NR 4 ), XXXIIc (Z 1 = CR 4 R 5 , Z 2 = CR 4 R 5 ) or XXXIId (Z 1 = NR 4 , Z 1 = CR 4 R 5 ). The radicals R 4 and R 5 represent alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl or aryl radicals, or heterocycles or surfaces or H, D or T, where alkyl is for branched and unbranched C 1 -20 alkyl, C 3-20 cycloalkyl, preferably for branched and unbranched C 1-12 alkyl, C 3-12 cycloalkyl and particularly preferably for branched and unbranched C 1-6 alkyl, C 3-6 cycloalkyl -Remains stands. Alkenyl stands for branched and unbranched C 2-20 alkenyl, branched and unbranched C 1-20 alkyl-OC 2-20 alkenyl, C 1-20 (- O / SC 2-20 ) 2-20 alkenyl, aryl -C 2-20 alkenyl, branched and unbranched heterocyclyl-C 2-20 alkenyl, C 3-20 cycloalkenyl, preferably for branched and unbranched C 2-12 alkenyl, branched and unbranched C 1-12 (-O / SC 2-12 ) 2-12 alkenyl, particularly preferred for branched and unbranched C 2-6 alkenyl, branched and unbranched C 1-6 (-O / SC 2-8 ) 2-8 alkenyl radicals; Alkynyl stands for branched and unbranched C 2-20 alkynyl, branched and unbranched C 1-20 (-O / SC 2-20 ) 2-20 alkynyl, preferably for branched and unbranched C 2-12 alkynyl, branched and unbranched C 1-12 (-O / SC 2-12 ) 2-12 alkynyl, particularly preferred for branched and unbranched C 2-6 alkynyl, branched and unbranched C 1-6 (-O / SC 2-8 ) 2- 8 alkynyl radicals; Cycloalkyl stands for bridged and unbridged C 3-40 cycloalkyl, preferably for bridged and unbridged C 3-26 cycloalkyl, particularly preferably for bridged and unbridged C 3-15 cycloalkyl radicals, aryl for substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl, pentalenyl, azulenyl, anthracenyl, in dacenyl, acenaphtyl, fluorenyl, phenalenyl, phenanthrenyl, preferably for substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl, pentalenyl -, Azulenyl, anthracenyl, indenyl, indacenyl, acenaphthyl, fluorenyl, particularly preferably for substituted and unsubstituted mono- or multi-linked phenyl, pentalenyl, anthracenyl residues, and their partially hydrogenated derivatives. Heterocycles can be unsaturated and saturated 3-15-membered mono-bi and tricyclic rings with 1-7 heteroatoms, preferably 3-10-membered mono-bi and tricyclic rings with 1-5 heteroatoms and particularly preferably: 5, 6 and 10- membered mono-, bi- and tricyclic rings with 1-3 heteroatoms.
Zusätzlich können am Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Aryl, Heteroatome, Heterocyclen, Biomolekül oder Naturstoff 0 bis 30 (bervorzugt 0 bis 10, besonders bevorzugt 0 bis 5) der folgende Substituenten einzeln oder in Kombination untereinander auftreten; Fluor, Chlor, Brom, Iod, Hydroxyl, Amid, Ester, Säure, Amin, Acetal, Ketal, Thiol, Ether, Phosphat, Sulfat, Sulfoxyd, Peroxyd, Sulfonsäure, Thioether, Nitril, Harnstoffe, Carbamat, wobei folgende be vorzugt sind: Fluor, Chlor, Brom, Hydroxyl, Amid, Ester, Säure, Amin, Ether, Phosphat, Sul fat, Sulfoxyd, Thioether, Nitril, Harnstoffe, Carbamat, und besonders bevorzugt: Chlor, Hy droxyl, Amid, Ester, Säure, Ether, Nitril.In addition, alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, heteroatoms, heterocycles, Biomolecule or natural product 0 to 30 (preferably 0 to 10, particularly preferably 0 to 5) the following substituents occur individually or in combination with one another; Fluorine, chlorine, Bromine, iodine, hydroxyl, amide, ester, acid, amine, acetal, ketal, thiol, ether, phosphate, sulfate, Sulfoxide, peroxide, sulfonic acid, thioether, nitrile, urea, carbamate, the following be Preferred are: fluorine, chlorine, bromine, hydroxyl, amide, ester, acid, amine, ether, phosphate, sul fat, sulfoxide, thioether, nitrile, urea, carbamate, and particularly preferably: chlorine, hy droxyl, amide, ester, acid, ether, nitrile.
Fig. 6 Eine mit Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-thioamid modifizierte Glasoberfläche (vgl. Beispiel 5 und Fig. 5, XXXIIc) (Aminosäuresequenz wurde in 200 mM Natrium- Phosphatpuffer pH 5.5 gelöst und bei RT wurde jeweils 1 nL dieser Lösung in einer Anord nung von 70 Reihen und 168 Spalten (gesamt 11760 Spots) auf die bromketo funktionalisierten Glasoberflächen (Fig. 5, XXXIa) mittels eines NanoPlotters der Firma Ge sim aufgebracht. Dabei betrug der Spot-zu-Spot-Abstand 0.3 mm. Anschließend wurden die so behandelten Glasoberflächen 2 min mit einer Mikrowelle behandelt und dann 3 Stunden bei RT inkubiert (vgl. Beispiel 12)) wurde zunächst mit 10 ml 100 µM ATP-Lösung in 50 mM Natriumphosphatpuffer pH 7.5 für 10 Minuten vorinkubiert. Anschließend wurde die modifi zierte Glas-Oberfläche mit einer zweiten Glasoberfläche abgedeckt und in den entstandenen Zwischenraum Proteinkinase A (10 U/mL) zusammen mit ATP/γ32P-ATP-Mischung (100 µM/mL; 100 µCi/mL) mittels Kapillarkraft eingebracht. Nach 30 minütiger Inkubation bei 25°C wurde die Phosphorylierung der entsprechenden Peptide mittels eines Phosphorlmages von FUJIFILM detektiert (vgl. Beispiel 13). Es wird deutlich, das einerseits die Verknüpfung des immobilisierten Kinasesubstrates von der Proteinkinase A toleriert wird und das anderer seits die Modifikation der Glasoberflächen gleichmäßig und ohne größere Schwankungen in der Immobilisierungsdichte verläuft. Weiterhin ist klar, das die Auflösung des hier verwende ten Phosphorlmages ausreichend ist, um selbst mehr als 11000 Meßpunkte pro Biochip zu analysieren. Fig. 6 A glass surface modified with Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-thioamide (cf. Example 5 and Fig. 5, XXXIIc) (amino acid sequence was dissolved in 200 mM sodium phosphate buffer pH 5.5 and was at RT 1 nL each of this solution in an arrangement of 70 rows and 168 columns (a total of 11,760 spots) was applied to the bromketo-functionalized glass surfaces ( FIG. 5, XXXIa) by means of a nano plotter from Ge sim. The spot-to-spot The glass surfaces treated in this way were then treated with a microwave for 2 min and then incubated for 3 hours at RT (cf. Example 12)), which was initially preincubated with 10 ml of 100 μM ATP solution in 50 mM sodium phosphate buffer pH 7.5 for 10 minutes , The modified glass surface was then covered with a second glass surface and, in the resulting space, protein kinase A (10 U / mL) together with ATP / γ 32 P-ATP mixture (100 µM / mL; 100 µCi / mL) using capillary force brought in. After incubation at 25 ° C. for 30 minutes, the phosphorylation of the corresponding peptides was detected using a phosphorimage from FUJIFILM (cf. Example 13). It becomes clear that on the one hand the linkage of the immobilized kinase substrate is tolerated by protein kinase A and on the other hand that the modification of the glass surfaces proceeds smoothly and without major fluctuations in the immobilization density. Furthermore, it is clear that the resolution of the phosphor oil used here is sufficient to analyze more than 11,000 measuring points per biochip.
Fig. 7 Eine mit dem Peptid thioxoCit-βAla-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH2 (Fig. 2B, Vb, R4 = H) modifizierte Glasoberfläche (vgl. Beispiel 11 und Fig. 2B, VIII, R4 = H) wurde zunächst mit 10 ml 100 µM ATP-Lösung in 50 mM Natriumphosphatpuffer pH 7.5 für 10 Minuten vorinkubiert. Anschließend wurde die modifizierte Glas-Oberfläche mit einer zweiten Glasober fläche abgedeckt und in den entstandenen Zwischenraum Proteinkinase A (10 U/mL) zusam men mit ATP/γ32P-ATP-Mischung (100 µM/mL; 100 µCi/mL) mittels Kapillarkraft einge bracht. Nach 30 minütiger Inkubation bei 25°C wurde die Phosphorylierung der entsprechen den Peptide mittels eines Phosphorlmages von FUJIFILM detektiert (vgl. Beispiel 14). Es wird deutlich, das einerseits die Verknüpfung des immobilisierten Kinasesubstrates von der Proteinkinase A toleriert wird und das andererseits die Modifikation der Glasoberflächen gleichmäßig und ohne größere Schwankungen in der Immobilisierungsdichte verläuft. Wei terhin ist klar, das die Auflösung des hier verwendeten Phosphorlmages ausreichend ist, um mehr als 950 Meßpunkte pro Biochip zu analysieren. Fig. 7 A to the peptide thioxoCit-βAla-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH Example 11 and 2 (Fig. 2B, Vb, R 4 = H) modified glass surface (see FIG.. 2B , VIII, R 4 = H) was first pre-incubated with 10 ml of 100 µM ATP solution in 50 mM sodium phosphate buffer pH 7.5 for 10 minutes. The modified glass surface was then covered with a second glass surface and, in the resulting space, protein kinase A (10 U / mL) together with an ATP / γ 32 P-ATP mixture (100 µM / mL; 100 µCi / mL) Capillary force introduced. After incubation at 25 ° C. for 30 minutes, the phosphorylation of the corresponding peptides was detected using a phosphorimage from FUJIFILM (cf. Example 14). It becomes clear that on the one hand the linkage of the immobilized kinase substrate is tolerated by protein kinase A and on the other hand that the modification of the glass surfaces proceeds smoothly and without major fluctuations in the immobilization density. Wei terhin is clear that the resolution of the phosphor oil used here is sufficient to analyze more than 950 measuring points per biochip.
Die nachfolgenden Beispiele betreffen die Funktionalisierung von Glas, dessen Oberfläche als
Oberfläche für eine Immobilisierung erforderlich ist (Beispiele 1 bis 9), die Immobilisierung
von verschiedenen mit einer reaktiven Gruppe versehenen Peptide an eine Oberfläche (Bei
spiele 10 bis 12) und die Analyse von Kinase vermittelter Peptidmodifikation unter Verwen
dung der erfindungsgemäß immobilisierten Peptide. Dabei wurden die nachfolgend aufgelis
teten Abkürzungen verwendet:
Ala = L-Alanin
Arg = L-Arginin
ATP = Adenosin-5'-triphosphat
Ala = Alanin, 3-Aminopropionsäure
Boc = tertiär-Butoxycarbonyl
cDNA = complementary DNA
Cit = L-Citrullin
DCM = Dichlormethan
DIC = N,N'-Diisopropylcarbodiimid
DMF = N,N'-Dimethylformamid
DNA = deoxyribonucleic acid
DTT = 1,4-dithio-DL-threitol
EGTA = Ethylenglycol-bis-(2-aminoethyl)-N,N,N',N'-tetraessigsäure
Fmoc = 9-Fluorenylmethoxycarbonyl
Gly = Glycin
HBTU = O-(Benzotriazol-1-yl)-N,N,N',N'-tetramethyluroniumhexafluorophosphat
HPLC = high-performance liquid chromatography
L = Liter
Leu = L-Leucin
M = molar
MBHA = Methylbenzhydrylamin
MBP = myelin basic protein
MeOH = Methanol
mL = Milliliter
mM = millimolar
mRNA = messenger RNA
Pbf = 2,2,4,6,7-Pentamethyl-dihydrobenzofuran-5-sulfonyl
PNA = peptide nucleic acid
PTFE = Polytetrafluorethylen
RNA = ribonucleic acid
RP = reversed-phase
RT = Raumtemperatur
SDS = Natriumlaurylsulfat
Ser = L-Serin
tBu = tertiär-Butyl
TFA = Trifluoressigsäure
THF = Tetrahydrofuran
Tris = 2-Amino-2-hydroxymethyl-1,3-propandiol
Tween20 = Polyoxyethylen-Sorbitant-Monolaurat (Wz. der Fa. Atlas Chemie)The following examples relate to the functionalization of glass, the surface of which is required as a surface for immobilization (Examples 1 to 9), the immobilization of various peptides provided with a reactive group on a surface (Examples 10 to 12) and the analysis of kinase mediated peptide modification using the peptides immobilized according to the invention. The abbreviations listed below were used:
Ala = L-alanine
Arg = L-arginine
ATP = adenosine 5'-triphosphate
Ala = alanine, 3-aminopropionic acid
Boc = tertiary butoxycarbonyl
cDNA = complementary DNA
Cit = L-citrulline
DCM = dichloromethane
DIC = N, N'-diisopropylcarbodiimide
DMF = N, N'-dimethylformamide
DNA = deoxyribonucleic acid
DTT = 1,4-dithio-DL-threitol
EGTA = ethylene glycol bis (2-aminoethyl) -N, N, N ', N'-tetraacetic acid
Fmoc = 9-fluorenylmethoxycarbonyl
Gly = glycine
HBTU = O- (benzotriazol-1-yl) -N, N, N ', N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate
HPLC = high-performance liquid chromatography
L = liter
Leu = L-leucine
M = molar
MBHA = methylbenzhydrylamine
MBP = myelin basic protein
MeOH = methanol
mL = milliliters
mM = millimolar
mRNA = messenger RNA
Pbf = 2,2,4,6,7-pentamethyl-dihydrobenzofuran-5-sulfonyl
PNA = peptide nucleic acid
PTFE = polytetrafluoroethylene
RNA = ribonucleic acid
RP = reversed phase
RT = room temperature
SDS = sodium lauryl sulfate
Ser = L-serine
tBu = tertiary butyl
TFA = trifluoroacetic acid
THF = tetrahydrofuran
Tris = 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol
Tween20 = polyoxyethylene sorbitant monolaurate (trademark from Atlas Chemie)
Dabei wurden die folgenden Reagenzien und Lösungsmittel benutzt:
Brom, tert.-Butyl-Methyl-Ether, 1,3-Diisopropylcarbodiimid, N,N-Diisopropylethylamin Eis
essig, Glycerol, Harnstoff, 40%ige Hydroxylaminlösung, Piperidin, Triethylamin, Dichlor
methan, Diethylether, N,N-Dimethylformamid, Ethanol, Methanol, und Tetrahydrofuran
stammen von Merck Eurolab (Darmstadt, Deutschland). Oxalylchlorid, Natriumthiocyanat,
Trifluoressigsäure, Dimethylsulfoxid, Thioacetamid, Lawessons Reagenz, Ameisensäure, und
Thioharnstoff wurden von Fluka (Deisenhofen, Deutschland) bezogen. Adenosin-5'-
triphosphat, 2-Amino-2-hydroxymethyl-1,3-propandiol-hydrochlorid, Natriumchlorid, Mag
nesiumchlorid, 1,4-dithio-DL-threitol, Natriumlaurylsulfat, Polyoxyethylen-Sorbitant-
Monolaurat, und Ethylenglycol-bis-(2-aminoethyl)-N,N,N',N'-tetraessigsäure stammen von
Sigma (Taufkirchen, Deutschland). Das Rink-Amid-MBHA-Harz, (Benzotriazol-1-yl)-
N,N,N',N'-tetramethyluroniumhexafluorophosphat, sowie alle Fmoc-Aminosäure-
pentafluorphenylester wurde bei der Firma Novablochem (Bad Soden, Deutschland) bezogen.
Zur SPOT-Synthese wurden Zellulose Membranen "Whatman 50" (Whatman Maidstone,
UK) verwendet.The following reagents and solvents were used:
Bromine, tert-butyl methyl ether, 1,3-diisopropylcarbodiimide, N, N-diisopropylethylamine, vinegar, glycerol, urea, 40% hydroxylamine solution, piperidine, triethylamine, dichloromethane, diethyl ether, N, N-dimethylformamide, ethanol , Methanol, and tetrahydrofuran are from Merck Eurolab (Darmstadt, Germany). Oxalyl chloride, sodium thiocyanate, trifluoroacetic acid, dimethyl sulfoxide, thioacetamide, Lawesson's reagent, formic acid, and thiourea were purchased from Fluka (Deisenhofen, Germany). Adenosine 5'-triphosphate, 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol hydrochloride, sodium chloride, magnesium chloride, 1,4-dithio-DL-threitol, sodium lauryl sulfate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, and ethylene glycol bis - (2-aminoethyl) -N, N, N ', N'-tetraacetic acid are from Sigma (Taufkirchen, Germany). The Rink-Amid-MBHA resin, (benzotriazol-1-yl) - N, N, N ', N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate, as well as all Fmoc-amino acid pentafluorophenyl esters were obtained from Novablochem (Bad Soden, Germany). Cellulose membranes "Whatman 50" (Whatman Maidstone, UK) were used for the SPOT synthesis.
RP-18-HPLC-MS-Analysen wurden durch Chromatographie unter Verwendung eines Hew lett Packard Serie 1100-Systems (Entgaser G1322A, Quaternäre Pumpe G1311A, Automati scher Probengeber G1313A, Thermostatisiertes Säulenfach G 1316A, Variabler UV-Detektor G1314A) und gekoppelter ESI-MS (Finnigan LCQ Ion-Trap-Massenspektrometer) durchge führt. Die Trennung erfolgte an RP-18-Säulenmaterial (Vydac 218 TP5215, 2.1 × 150 mm, 5 µm, C18, 300 A mit Vorsäule) bei 30°C und einem Fluß von 0.3 mL/min unter Anwendung eines linearen Gradienten für alle Chromatogramme (5-95% B innerhalb von 25 min, wobei A: 0.05% TFA in Wasser und B: 0.05% TFA in CH3CN). Die UV-Detektion erfolgte bei = 220 nm.RP-18 HPLC-MS analyzes were performed by chromatography using a Hew lett Packard Series 1100 system (degasser G1322A, quaternary pump G1311A, automatic sampler G1313A, thermostatted column compartment G 1316A, variable UV detector G1314A) and coupled ESI- MS (Finnigan LCQ ion trap mass spectrometer) performed. The separation was carried out on RP-18 column material (Vydac 218 TP5215, 2.1 × 150 mm, 5 µm, C18, 300 A with guard column) at 30 ° C and a flow of 0.3 mL / min using a linear gradient for all chromatograms ( 5-95% B within 25 min, with A: 0.05% TFA in water and B: 0.05% TFA in CH 3 CN). The UV detection took place at = 220 nm.
Präparative HPLC wurde mit einem System der Firma Merck/Hitachi (Quaternäre Pumpe L- 6250, Variabler UV-Detektor L-/400, Interface D-7000, Software: HPLC Systemmanager D- 7000 für NT 4.0) unter Verwendung einer Säule der Firma Merck Eurolab (LiChrospher 100, RP18, 10 × 250 mm) bei einem Lösungsmittelfluß von 6.0 mL/min durchgeführt. Das verwen dete Lösungsmittelsystem setzte sich aus den Komponenten A (H2O/0.1 Vol-% TFA) und B (CH3CN/0.1 Vol-% TFA) zusammen. Preparative HPLC was carried out using a system from Merck / Hitachi (quaternary pump L-6250, variable UV detector L- / 400, interface D-7000, software: HPLC system manager D-7000 for NT 4.0) using a column from Merck Eurolab (LiChrospher 100, RP18, 10 × 250 mm) with a solvent flow of 6.0 mL / min. The solvent system used was composed of components A (H 2 O / 0.1 vol% TFA) and B (CH 3 CN / 0.1 vol% TFA).
Die zur Immobilisierung verwendeten Peptide wurden als C-terminale Peptidamide mit Hilfe eines parallelen Syntheseautomaten "Syro" (MultiSynTech, Witten, Deutschland) nach dem Standard Fmoc-Protokoll an Rink-Amid-MBHA-Harz synthetisiert. Alle erhaltenen Peptide wurden, nach Spaltung vom Harz und Abspaltung aller Schutzgruppen, mittels HPLC-MS analysiert und zeigten die gewünschten Molekülionensignale. Nach anschließender HPLC- Reinigung wurden die Peptide lyophilisiert und bei -20°C gelagert.The peptides used for immobilization were used as C-terminal peptide amides of a parallel synthesis machine "Syro" (MultiSynTech, Witten, Germany) after the Standard Fmoc protocol synthesized on Rink amide MBHA resin. All peptides obtained after cleavage from the resin and cleavage of all protective groups, by means of HPLC-MS analyzed and showed the desired molecular ion signals. After subsequent HPLC Purification, the peptides were lyophilized and stored at -20 ° C.
Die zur Imobilisierung verwendeten Peptide (13mere Peptide der Proteine MBP, Casein, Histon H1) wurden nach der Standard-SPOT-Synthesemethode automatisch mit dem Gerät Autospot AMS 222 (Abimed, Langenfeld, Deutschland) unter Anwendung der Steuersoftware Autospot XL Ver. 2.02 durchgeführt. Die Waschschritte erfogten in Edelstahlschalen (Merck Eurolab), die auf einem Wipptisch bewegt wurden.The peptides used for the immobilization (13-mer peptides of the proteins MBP, casein, Histone H1) were automatically generated using the device using the standard SPOT synthesis method Autospot AMS 222 (Abimed, Langenfeld, Germany) using the control software Autospot XL Ver. 2.02 carried out. The washing steps took place in stainless steel dishes (Merck Eurolab), which were moved on a rocking table.
4-Carboxybenzaldehyd (Fluka, 21873) wurde 0.3 M in DMF gelöst. Die resultierende Mi schung wurde durch die Zugabe von einem halben Äquivalent DIC 15 min bei RT aktiviert. Mit Druckluft gereinigte aminopropylsilylierte Glasoberflächen (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane- Prep™, S4651) wurden mit der so erhaltenen aktivierten Carboxybenzaldehyd-Lösung über schichtet und drei Stunden bei RT inkubiert. Anschließend wurden die so behandelten Glas oberflächen fünfmal mit jeweils 30 mL DMF je 3 Minuten bei RT gewaschen. Nach dreima ligem Waschen je drei Minuten mit jeweils 30 mL DCM bei RT wurden die Glasoberflächen getrocknet und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.4-carboxybenzaldehyde (Fluka, 21873) was dissolved 0.3 M in DMF. The resulting Wed was activated by the addition of half an equivalent of DIC for 15 min at RT. Aminopropylsilylated glass surfaces cleaned with compressed air (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane- Prep ™, S4651) were covered with the activated carboxybenzaldehyde solution thus obtained layers and incubated for three hours at RT. Then the glass treated in this way surfaces washed five times with 30 mL DMF each for 3 minutes at RT. After three The glass surfaces were washed three minutes each time with 30 mL DCM at RT dried and stored at 4 ° C until further use.
Lävulinsäure (Fluka, 61380) wurde 0.3 M in DMF gelöst. Die resultierende Mischung wurde durch die Zugabe von einem halben Äquivalent DIC 15 min bei RT aktiviert. Mit Druckluft gereinigte aminopropylsilylierte Glasoberflächen (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep™, S4651) wurden mit der so erhaltenen Lävulinsäureanhydrid-Lösung überschichtet und drei Stunden bei RT inkubiert. Anschließend wurden die so behandelten Glasoberflächen fünfmal mit jeweils 30 mL DMF je 3 Minuten bei RT gewaschen. Nach dreimaligem Waschen je drei Minuten mit jeweils 30 mL DCM bei RT wurden die Glasoberflächen getrocknet und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.Levulinic acid (Fluka, 61380) was dissolved 0.3 M in DMF. The resulting mixture was activated by the addition of half an equivalent of DIC for 15 min at RT. With compressed air cleaned aminopropylsilylated glass surfaces (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep ™, S4651) were covered with the levulinic anhydride solution thus obtained and three Incubated for hours at RT. The glass surfaces treated in this way were then washed five times washed with 30 mL DMF each for 3 minutes at RT. After washing three times, three each Minutes with 30 mL DCM each at RT, the glass surfaces were dried and dried until stored for further use at 4 ° C.
Bernsteinsäure-mono-thioamid wurde 0.2 M in DMF gelöst. Die resultierende Mischung wurde durch die Zugabe von einem halben Äquivalent DIC 15 min bei RT aktiviert. Mit Druckluft gereinigte aminopropylsilylierte Glasoberflächen (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane- Prep™, S4651) wurden mit der so erhaltenen modifizierten Bernsteinsäureanhydrid-Lösung überschichtet und drei Stunden bei RT inkubiert. Anschließend wurden die so behandelten Glasoberflächen (Fig. 5, XXIXa) fünfmal mit jeweils 30 mL DMF je 3 Minuten bei RT gewa schen. Nach dreimaligem Waschen je drei Minuten mit jeweils 30 mL DCM bei RT wurden die Glasoberflächen getrocknet und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.Succinic acid monothioamide was dissolved in DM 0.2 M. The resulting mixture was activated by the addition of half an equivalent of DIC for 15 min at RT. Aminopropylsilylated glass surfaces (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep ™, S4651) cleaned with compressed air were covered with the modified succinic anhydride solution thus obtained and incubated for three hours at RT. The glass surfaces treated in this way ( FIG. 5, XXIXa) were then washed five times with 30 mL DMF each for 3 minutes at RT. After washing three times for three minutes each with 30 mL DCM at RT, the glass surfaces were dried and stored at 4 ° C. until further use.
1,4-Dibrom-2,3-Diketobutan (Aldrich, D3,916-9) (Fig. 5. XXX) wurde 0.2 M in DMF 0.1% Triethylamin gelöst. Mit Druckluft gereinigte aminopropylsilylierte Glasoberflächen (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep™, S4651) wurden mit Lösung überschichtet und sieben Stunden bei RT inkubiert. Anschließend wurden die so behandelten Glasoberflächen fünfmal mit je weils 30 mL DMF je 3 Minuten bei RT gewaschen. Nach dreimaligem Waschen je drei Minu ten mit jeweils 30 mL DCM bei RT wurden die Glasoberflächen getrocknet und bis zur weite ren Verwendung bei 4°C gelagert.1,4-dibromo-2,3-diketobutane (Aldrich, D3,916-9) ( Fig. 5. XXX) was 0.2 M dissolved in DMF 0.1% triethylamine. Aminopropylsilylated glass surfaces (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep ™, S4651) cleaned with compressed air were overlaid with solution and incubated at RT for seven hours. The glass surfaces treated in this way were then washed five times with 30 mL DMF each for 3 minutes at RT. After washing three times for three minutes each with 30 mL DCM at RT, the glass surfaces were dried and stored at 4 ° C until further use.
Die in diesem Beispiel gezeigten Strukturen (XXXIa) ermöglichen eine einfache und mit gu ten Ausbeuten verlaufende Oberflächenmodifikation) The structures shown in this example (XXXIa) enable a simple and with gu surface modification)
Mit Bernsteinsäure-mono-thioamid umgesetzte aminopropylsilylierte Glasoberflächen (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep™, S4651, vgl. Beispiel 3) wurden mit einer 0.1 M 1,4-Dibrom- 2,3-Diketobutan-Lösung (Fig. 5, XXX) in Ethanol überschichtet und drei Stunden bei RT inkubiert. Anschließend wurden die so behandelten Glasoberflächen (Fig. 5, XXXIa) fünfmal mit jeweils 30 mL Ethanol je 3 Minuten bei RT gewaschen. Nach dreimaligem Waschen je drei Minuten mit jeweils 30 mL DCM bei RT wurden die Glasoberflächen getrocknet und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.Aminopropylsilylated glass surfaces (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep ™, S4651, see Example 3) reacted with succinic acid monothioamide were treated with a 0.1 M 1,4-dibromo-2,3-diketobutane solution ( FIG. 5, XXX) overlaid in ethanol and incubated for three hours at RT. The glass surfaces treated in this way ( FIG. 5, XXXIa) were then washed five times with 30 ml of ethanol each for 3 minutes at RT. After washing three times for three minutes each with 30 mL DCM at RT, the glass surfaces were dried and stored at 4 ° C. until further use.
Die in diesem Beispiel gezeigten Strukturen (XXXIb) ermöglichen eine einfache und mit gu ten Ausbeuten verlaufende Oberflächenmodifikation)The structures shown in this example (XXXIb) allow a simple and with gu surface modification)
Mit 4-Carboxyphenylthioharstoff (Fig. 5, XXIXb) umgesetzte aminopropylsilylierte Glas oberflächen (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep™, S4651) wurden mit einer 0.1 M 1,4- Dibrom-2,3-Diketobutan-Lösung (Fig. 5, XXX) in Ethanol überschichtet und drei Stunden bei RT inkubiert. Anschließend wurden die so behandelten Glasoberflächen (Fig. 5, XXXIb) fünfmal mit jeweils 30 mL Ethanol je 3 Minuten bei RT gewaschen. Nach dreimaligem Wa schen je drei Minuten mit jeweils 30 mL DCM bei RT wurden die Glasoberflächen getrocknet und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.Aminopropylsilylated glass surfaces (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep ™, S4651) reacted with 4-carboxyphenylthiourea ( FIG. 5, XXIXb) were treated with a 0.1 M 1,4-dibromo-2,3-diketobutane solution ( FIG . 5, XXX) overlaid in ethanol and incubated for three hours at RT. The glass surfaces treated in this way ( FIG. 5, XXXIb) were then washed five times with 30 ml of ethanol each for 3 minutes at RT. After three washes for three minutes each with 30 mL DCM at RT, the glass surfaces were dried and stored at 4 ° C until further use.
Diese Oberflächenmodifikation zeigt, daß es möglich, auch sehr kleine Strukturen zur Um wandlung einer aminofunktionalisierten in eine bromketonfunktionalisierte Glasoberfläche zu benutzten. Dabei stellt die Brombrenztraubensäure die kleinste mögliche Verbindung dar, die sowohl die für die Amidbindungsknüpfung notwendige Carboxyl-Funktion als auch die für die nachfolgende Immobilisierung des Biomoleküls notwendige alpha-Brom-Keto-Funktion enthält. This surface modification shows that it is possible to use even very small structures Conversion of an amino-functionalized into a bromoketone-functionalized glass surface used. Bromopyruvic acid is the smallest possible compound that both the carboxyl function necessary for the amide bond formation and that for the subsequent immobilization of the biomolecule necessary alpha-bromo-keto function contains.
Natriumpyruvat wurde mit Oxalylchlorid in in das entsprechende Säurechlorid überführt. Mit Druckluft gereinigte aminopropylsilylierte Glasoberflächen (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane- Prep™, S4651) wurden mit der so erhaltenen Lösung überschichtet und 5 Stunden bei RT inkubiert. Anschließend wurden die so behandelten Glasoberflächen fünfmal mit jeweils 30 mL DMF je 3 Minuten bei RT gewaschen. Nach jeweils dreimaligem Waschen je drei Minu ten mit jeweils 30 mL Methanol und DCM bei RT wurden die Glasoberflächen getrocknet. Die so erhaltenen Brenztraubensäure-modifizierten Glasoberflächen wurden durch einstündi ge Behandlung mit einer Lösung von 0.1 mL Brom in 10 mL Eisessig in die Brombrenztraubensäure-modifizierten Glasoberflächen überführt. Nach jeweils dreimaligem Waschen je drei Minuten mit jeweils 30 mL Methanol und DCM bei RT wurden die Glasoberflächen getrocknet und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.Sodium pyruvate was converted into the corresponding acid chloride with oxalyl chloride. With Compressed air cleaned aminopropylsilylated glass surfaces (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane- Prep ™, S4651) were covered with the solution thus obtained and 5 hours at RT incubated. The glass surfaces treated in this way were then five times with 30 mL DMF washed at RT for 3 minutes each. After three washes, three minutes each The glass surfaces were dried with 30 mL methanol and DCM at RT each. The thus obtained pyruvic acid-modified glass surfaces were replaced by one hour treatment with a solution of 0.1 mL bromine in 10 mL glacial acetic acid Bromopyruvic acid-modified glass surfaces transferred. After three times The were washed three minutes each with 30 mL methanol and DCM at RT Glass surfaces dried and stored at 4 ° C until further use.
4-Acetylbenzoesäure (Fluka, 00932) wurde 0.3 M in DMF gelöst. Die resultierende Mischung wurde durch die Zugabe von einem halben Äquivalent DIC 15 min bei RT aktiviert. Mit Druckluft gereinigte aminopropylsilylierte Glasoberflächen (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane- Prep™, S4651) wurden mit der so erhaltenen 4-Acetylbenzoesäureanhydrid-Lösung über schichtet und 3 Stunden bei RT inkubiert. Anschließend wurden die so behandelten Glasober flächen (Fig. 2, IX) fünfmal mit jeweils 30 mL DMF je 3 Minuten bei RT gewaschen. Nach jeweils dreimaligem Waschen je drei Minuten mit jeweils 30 mL Methanol und DCM bei RT wurden die Glasoberflächen getrocknet. Die so modifizierten Glasoberflächen wurden durch einstündige Behandlung mit einer Lösung von 0.1 mL Brom in 10 mL Eisessig in die Broma cetophenon-modifizierten Glasoberflächen (Fig. 2, IV) überführt. Nach jeweils dreimaligem Waschen je drei Minuten mit jeweils 30 mL Methanol und DCM bei RT wurden die Glas oberflächen getrocknet und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.4-Acetylbenzoic acid (Fluka, 00932) was dissolved 0.3 M in DMF. The resulting mixture was activated by the addition of half an equivalent of DIC for 15 min at RT. Aminopropylsilylated glass surfaces (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep ™, S4651) cleaned with compressed air were layered with the 4-acetylbenzoic anhydride solution thus obtained and incubated for 3 hours at RT. The glass surfaces treated in this way ( FIG. 2, IX) were then washed five times with 30 mL DMF each for 3 minutes at RT. After washing three times each for three minutes each with 30 mL methanol and DCM at RT, the glass surfaces were dried. The glass surfaces modified in this way were transferred to the broma cetophenone-modified glass surfaces ( FIG. 2, IV) by treatment with a solution of 0.1 ml of bromine in 10 ml of glacial acetic acid for one hour. After washing three times each for three minutes each with 30 mL methanol and DCM at RT, the glass surfaces were dried and stored at 4 ° C. until further use.
Bromacetophenon-modifizierte (Fig. 2, IV, vgl. Beispiel 8), aminopropylsilylierte Glasober flächen (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep™, S4651) wurden mit einer 0.1 M Lösung von Natrium-thiocyanat in Ethanol überschichtet und fünf Stunden bei 50°C inkubiert. Anschlie ßend wurden die so behandelten Glasoberflächen (Fig. 2, X) fünfmal mit jeweils 30 mL Etha nol je 3 Minuten bei RT gewaschen. Nach dreimaligem Waschen je drei Minuten mit jeweils 30 mL DCM bei RT wurden die Glasoberflächen getrocknet und bis zur weiteren Verwen dung bei 4°C gelagert.Bromacetophenone-modified ( Fig. 2, IV, see Example 8), aminopropylsilylated glass surfaces (2.5 × 7.5 cm; Sigma, Silane-Prep ™, S4651) were overlaid with a 0.1 M solution of sodium thiocyanate in ethanol and five hours incubated at 50 ° C. The glass surfaces treated in this way ( FIG. 2, X) were then washed five times with 30 ml of ethanol in each case for 3 minutes at RT. After washing three times for three minutes each with 30 mL DCM at RT, the glass surfaces were dried and stored at 4 ° C. until further use.
- a) Die zur Immobilisierung verwendeten Peptide (jeweils 13mere Peptide, die die gesamte Primärstruktur der Proteine MBP, Casein und Histon H1 repräsentieren) wurden nach Stan dard-SPOT-Synthesemethoden (R. Frank, Tetrahedron, 48, 1992, S. 9217-9232; A. Kramer und J. Schneider-Mergener, Methods in Molecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Libra ry Protocols, S. 25-39, edited by: S. Cabilly; Humana Press Inc., Totowa, NJ) an Cellulose als C-terminale Peptidamide synthetisiert. Dabei wurden entsprechend geschützte Fmoc- Aminosäurepentafluorphenylester in DMF gelöst und jeweils 1 µL aufgespottet. Die Kupp lungsreaktion erfolgte doppelt jeweils 25 min bei RT. Die Abspaltung der Fmoc- Schutzgruppe erfolgte unter Verwendung von 20% Piperidin in DMF 20 min bei RT. Nach der letzten Fmoc-Abspaltung wurden die N-Termini der cellulose-gebundenen Peptide durch eine fünfstündige Inkubation mit einer gesättigten Lösung von Isatosäure in DMF bei 50°C in die entsprechenden ortho-aminobenzoylierten Derivate überführt. Die Abspaltung der perma nenten Schutzgruppen (tBu für Serin, Threonin, Tyrosin, Glutaminsäure und Asparaginsäure; Boc für Lysin; Trityl für Asparagin, Glutamin, Cystein, Histidin und Pbf für Arginin) erfolgte durch zweistündige Behandlung mit 97% Trifluoressigsäure bei RT. Anschließend wurden die cellulose-gebundenen Peptide mit DCM, MeOH und Diethylether gewaschen und im Va kuum getrocknet. Die Abspaltung der Peptide von der Cellulose erfolgte unter Verwendung von Ammoniakgas 24 Stunden bei RT. Die Spots mit den physikalisch adsorbierten Peptiden wurden ausgestanzt und in 96-well Mikrotiterplatten überführt. Nach Ablösen der Peptide mit je 200 µL 20% Methanol unter Ultraschallbedingungen wurden die Proben filtriert, in 384well Mikrotiterplatten überführt, lyophilisiert und bis zur weiteren Verwendung bei -20°C gelagert. a) The peptides used for immobilization (13 mer peptides each, which cover the entire Primary structure of the proteins MBP, casein and histone H1 represent) were according to Stan dard-SPOT synthesis methods (R. Frank, Tetrahedron, 48, 1992, pp. 9217-9232; A. Kramer and J. Schneider-Mergener, Methods in Molecular Biology, vol 87: Combinatorial Peptide Libra ry Protocols, pp. 25-39, edited by: S. Cabilly; Humana Press Inc., Totowa, NJ) on cellulose as C-terminal peptide amides synthesized. Appropriately protected Fmoc Amino acid pentafluorophenyl ester dissolved in DMF and spotted 1 µL each. The dome lation reaction was carried out twice at RT for 25 min each. The spin-off of the Fmoc Protection group was carried out using 20% piperidine in DMF for 20 min at RT. To the last Fmoc cleavage was carried out by the N-termini of the cellulose-bound peptides a five hour incubation with a saturated solution of isatoic acid in DMF at 50 ° C in the corresponding ortho-aminobenzoylated derivatives are transferred. The secession of the perma no protective groups (tBu for serine, threonine, tyrosine, glutamic acid and aspartic acid; Boc for lysine; Trityl for asparagine, glutamine, cysteine, histidine and Pbf for arginine) was carried out by treatment for two hours with 97% trifluoroacetic acid at RT. Then were the cellulose-bound peptides washed with DCM, MeOH and diethyl ether and in Va vacuum dried. The peptides were cleaved from the cellulose using of ammonia gas 24 hours at RT. The spots with the physically adsorbed peptides were punched out and transferred to 96-well microtiter plates. After removing the peptides with The samples were filtered in 200 µL 20% methanol under ultrasound conditions, in 384well microtiter plates transferred, lyophilized and at -20 ° C until further use stored.
- b) Die in Mikrotiterplatten vorliegenden ortho-Aminobenzoyl-Peptide wurden in 200 mM Natrium-Phosphatpuffer pH 6.0 gelöst (finale Konzentation der Peptide 0.5 mM), der 15 Vol% DMSO enthielt. Anschließend wurde bei RT jeweils 0.01 µL dieser Lösung auf die aldehyd-modifizierten Glasoberflächen (vgl. Beispiel 1 und Fig. 4) mittels eines NanoPlotters der Firma Gesim aufgebracht und diese vier Stunden bei RT inkubiert. Nach dreimaligem Waschen bei RT mit jeweils 100 mL destilliertem Wasser wurden die modifizierten Glasober flächen (Fig. 4, XIII) mit 30 mL einer 40%igen wässrigen Lösung Hydroxylamin 30 Minuten bei RT inkubiert, um die restlichen Aldehydfunktionen zu deaktivieren. Danach wurden die Glasoberflächen jeweils fünfmal je 3 Minuten mit je 50 mL Wasser bei RT und anschließend jeweils zweimal je 3 Minuten mit je 50 mL Methanol bei RT gewaschen. Die so behandelten Glasoberflächen wurden getrocknet und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.b) The ortho-aminobenzoyl peptides present in microtiter plates were dissolved in 200 mM sodium phosphate buffer pH 6.0 (final concentration of the peptides 0.5 mM), which contained 15% by volume DMSO. Subsequently, 0.01 .mu.L of this solution was applied at RT to the aldehyde-modified glass surfaces (cf. Example 1 and FIG. 4) using a Gesim nano plotter and incubated at RT for four hours. After washing three times at RT with 100 mL distilled water each, the modified glass surfaces ( FIG. 4, XIII) were incubated with 30 mL of a 40% aqueous solution of hydroxylamine for 30 minutes at RT to deactivate the remaining aldehyde functions. The glass surfaces were then washed five times for 3 minutes each with 50 mL water at RT and then twice each for 3 minutes each with 50 mL methanol at RT. The glass surfaces treated in this way were dried and stored at 4 ° C. until further use.
- a) Das zur Immobilisierung verwendete Peptid thioxoCit-βAla-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu- Gly-NH2 (Fig. 2B, Vb, R4 = H) wurde nach Standardmethoden der Fmoc-basierenden Chemie an der festen Phase als C-terminales Peptidamid synthetisiert. Dabei wurden entsprechend geschützte Fmoc-Aminosäuren mit einem Äquivalent HBTU und drei Äquivalenten Dii sopropylamin in DMF aktiviert und an Rink-Amind-MBHA-Harz in DMF gekoppelt. Die Abspaltung der Fmoc-Schutzgruppe erfolgte unter Verwendung von 20% Piperidin in DMF 30 min bei RT. Die Abspaltung der permanenten Schutzgruppen (tBu für Serin und Pbf für Arginin) und die gleichzeitige Ablösung vom Polymer erfolgte durch zweistündige Behand lung mit 97% Trifluoressigsäure bei RT. Die resultierende Mischung wurde filtriert und das Filtrat durch Zugabe von tert.Butyl-Methyl-Ether gefällt. Der Niederschlag wurde abgetrennt und mittels HPLC an RP18-Material mit Acetonitril/Wasser Mischungen (0.1% Trifluoressig säure) gereinigt. Die das gewünschte Produkt enthaltenden Fraktionen wurden lyophilisiert und bis zur weiteren Verwendung bei -20°C gelagert.a) The peptide used for immobilization thioxoCit-βAla-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH 2 ( Fig. 2B, Vb, R 4 = H) was fixed to the solid according to standard methods of Fmoc-based chemistry Phase synthesized as a C-terminal peptide amide. Appropriately protected Fmoc amino acids were activated with one equivalent of HBTU and three equivalents of diisopropylamine in DMF and coupled to Rink-Amind-MBHA resin in DMF. The Fmoc protective group was cleaved using 20% piperidine in DMF for 30 min at RT. The permanent protective groups (tBu for serine and Pbf for arginine) were split off and the polymer was simultaneously detached by treatment with 97% trifluoroacetic acid at RT for two hours. The resulting mixture was filtered and the filtrate was precipitated by adding tert-butyl methyl ether. The precipitate was separated off and purified by means of HPLC on RP18 material with acetonitrile / water mixtures (0.1% trifluoroacetic acid). The fractions containing the desired product were lyophilized and stored at -20 ° C. until further use.
- b) Das Peptid thioxoCit-βAla-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH2 (Fig. 2B, Vb, R4 = H) wur de in 200 mM Natrium-Phosphatpuffer pH 5.5 gelöst (finale Konzentation 1 mM) der 30 Vol% Glycerol enthielt. Anschließend wurden bei RT jeweils 1 nL dieser Lösung in einer Anordnung von 70 Reihen und 168 Spalten (gesamt 11760 Spots) auf die bromacetophenonfunktionalisierten Glasoberflächen (Fig. 2B, IV, vgl. Beispiel 8) mittels eines NanoPlotters der Firma Gesim aufgebracht. Dabei betrug der Spot-zu-Spot-Abstand 0.3 mm. Anschließend wurden die so behandelten Glasoberflächen (Fig. 2B, VIII, R4 = H) 3 Stunden bei RT inku biert. Nach dreimaligem Waschen bei RT mit jeweils 100 mL destilliertem Wasser wurden die modifizierten Glasoberflächen mit 30 mL einer 3%igen wässrigen Lösung von Thioace tamid 30 Minuten bei RT inkubiert, um die restlichen Bromacetophenon-funktionen zu deak tivieren. Danach wurden die Glasoberflächen jeweils fünfmal je 3 Minuten mit je 50 mL Wasser bei RT und anschließend jeweils zweimal je 3 Minuten mit je 50 mL Methanol bei RT gewaschen. Die so behandelten Glasoberflächen wurden getrocknet und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.b) The peptide thioxoCit-βAla-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH 2 ( Fig. 2B, Vb, R 4 = H) was dissolved in 200 mM sodium phosphate buffer pH 5.5 (final concentration 1 mM) containing 30 vol% glycerol. Then, at RT, 1 nL of this solution was applied in an arrangement of 70 rows and 168 columns (11760 spots in total) to the bromacetophenone-functionalized glass surfaces (FIGS . 2B, IV, see Example 8) using a Gesim nano plotter. The spot-to-spot distance was 0.3 mm. The glass surfaces treated in this way ( FIG. 2B, VIII, R 4 = H) were then incubated for 3 hours at RT. After washing three times at RT with 100 mL of distilled water each, the modified glass surfaces were incubated with 30 mL of a 3% aqueous solution of thioacetamide for 30 minutes at RT to deactivate the remaining bromoacetophenone functions. The glass surfaces were then washed five times for 3 minutes each with 50 mL water at RT and then twice each for 3 minutes each with 50 mL methanol at RT. The glass surfaces treated in this way were dried and stored at 4 ° C. until further use.
- a) Das zur Immobilisierung verwendete Peptid Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-thioamid (Kemptide-thioamid) (Fig. 5, Va) wurde nach Standardmethoden der Fmoc-basierenden Chemie an der festen Phase als C-terminales Peptidthioxoamid synthetisiert. An Rink-Amid- MBHA-Harz gebundenes Fmoc-Gly-OH wurde 3 Stunden mit Lawessons Reagenz in THF am Rückfluß gekocht. Anschließend wurde das Harz mit THF und DCM gewaschen, 1 Stun de mit DMF geschüttelt und dann mit DMF, DCM und Methanol gewaschen. Nach Entfernen der Fmoc-Schutzgruppe mit 50% Morpholin in DMF (40 min) wurden die entsprechend ge schützten Fmoc-Aminosäuren mit einem Äquivalent HBTU und drei Äquivalenten Diisopro pylamin in DMF aktiviert gekoppelt. Die Abspaltung der Fmoc-Schutzgruppe erfolgte unter Verwendung von 20% Piperidin in DMF 30 min bei RT. Die Abspaltung der permanenten Schutzgruppen (tBu für Serin und Pbf für Arginin) und die gleichzeitige Ablösung vom Po lymer erfolgte durch zweistündige Behandlung mit 97% Trifluoressigsäure bei RT. Die resul tierende Mischung wurde filtriert und das Filtrat durch Zugabe von tert.Butyl-Methyl-Ether gefällt. Der Niederschlag wurde abgetrennt und mittels HPLC an RP18-Material mit Aceto nitril/Wasser Mischungen (0.1% Trifluoressigsäure) gereinigt. Die das gewünschte Produkt enthaltenden Fraktionen wurden lyophilisiert und bis zur weiteren Verwendung bei -20°C gelagert. a) The peptide used for immobilization Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-thioamide (Kemptide-thioamide) ( Fig. 5, Va) was according to standard methods of Fmoc-based chemistry on the solid phase as a C-terminal Peptide thioxoamide synthesized. Fmoc-Gly-OH bound to Rink-Amid-MBHA resin was refluxed with Lawesson's reagent in THF for 3 hours. The resin was then washed with THF and DCM, shaken for 1 hour with DMF and then washed with DMF, DCM and methanol. After removing the Fmoc protective group with 50% morpholine in DMF (40 min), the correspondingly protected Fmoc amino acids were coupled with one equivalent of HBTU and three equivalents of diisopropylamine in DMF. The Fmoc protective group was cleaved using 20% piperidine in DMF for 30 min at RT. The permanent protective groups (tBu for serine and Pbf for arginine) were split off and the polymer was simultaneously detached by treatment with 97% trifluoroacetic acid at RT for two hours. The resulting mixture was filtered and the filtrate was precipitated by adding tert-butyl methyl ether. The precipitate was separated off and purified by means of HPLC on RP18 material with acetonitrile / water mixtures (0.1% trifluoroacetic acid). The fractions containing the desired product were lyophilized and stored at -20 ° C. until further use.
- b) Das Peptid Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-thioamid (Fig. 5, Va) wurde in 200 mM Natri um-Phosphatpuffer pH 5.5 gelöst (finale Konzentation 1 mM) der 50 Vol% Glycerol enthielt. Anschließend wurden bei RT jeweils 1 nL dieser Lösung in einer Anordnung von 70 Reihen und 168 Spalten (gesamt 11760 Spots) auf die bromketon-funktionalisierten Glasoberflächen (vgl. Beispiel 5 und Fig. 5, XXXIa) mittels eines NanoPlotters der Firma Gesim aufgebracht. Dabei betrug der Spot-zu-Spot-Abstand 0.3 mm. Anschließend wurden die so behandelten Glasoberflächen 2 min mit einer Mikrowelle behandelt und dann 3 Stunden bei RT inkubiert. Nach dreimaligem Waschen bei RT mit jeweils 100 mL destilliertem Wasser wurden die mo difizierten Glasoberflächen (Fig. 5, XXXIIc) mit 30 mL einer 3%igen wässrigen Lösung von Thioacetamid 30 Minuten bei RT inkubiert, um die restlichen alpha-Bromketonfunktionen zu deaktivieren. Danach wurden die Glasoberflächen jeweils fünfmal je 3 Minuten mit je 50 mL Wasser bei RT und anschließend jeweils zweimal je 3 Minuten mit je 50 mL Methanol bei RT gewaschen. Die so behandelten Glasoberflächen wurden getrocknet und bis zur weiteren Verwendung bei 4°C gelagert.b) The peptide Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-thioamide ( Fig. 5, Va) was dissolved in 200 mM sodium phosphate buffer pH 5.5 (final concentration 1 mM) containing 50 vol% glycerol. Then, at RT, 1 nL of this solution was applied in an arrangement of 70 rows and 168 columns (11760 spots in total) to the bromketone-functionalized glass surfaces (cf. Example 5 and Fig. 5, XXXIa) by means of a Gesim nano plotter. The spot-to-spot distance was 0.3 mm. The glass surfaces treated in this way were then treated with a microwave for 2 min and then incubated at RT for 3 hours. After washing three times at RT with 100 mL of distilled water each, the modified glass surfaces ( Fig. 5, XXXIIc) were incubated with 30 mL of a 3% aqueous solution of thioacetamide for 30 minutes at RT to deactivate the remaining alpha-bromoketone functions. The glass surfaces were then washed five times for 3 minutes each with 50 mL water at RT and then twice each for 3 minutes each with 50 mL methanol at RT. The glass surfaces treated in this way were dried and stored at 4 ° C. until further use.
Eine mit dem Peptid Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-thioamid modifizierte Glasoberfläche
(vgl. Beispiel 12 und Fig. 5, XXXIIc) wurde mit 10 ml 100 µM ATP in Kinasepuffer (50 mM
Tris-HCl, 150 mM NaCl, 30 mM MgCl2, 4 mM DTT, 2 mM EGTA, pH 7,5) 10 Minuten bei RT
inkubiert. Die Glasoberfläche wurde getrocknet und anschließend wurde auf die Peptid
modifizierte Glasoberfläche eine zweite, nichtmodifizierte Glasoberfläche gleicher Abmes
sungen gelegt. Dann wurden 50 µL einer Mischung aus Proteinkinase A (Sigma, P26452, 10 U/mL),
100 µM/mL ATP und 100 µCi/mL γ-32P-ATP (Amersham, 9,25 mBq/250 µCi/25 µL,
Aktivität < 5000 Ci/mmol) in Kinasepuffer (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 30 mM MgCl2,
4 mM DTT, 2 mM EGTA, pH 7,5) durch Kapillarkräfte in den Spalt, der durch die auf der mo
difizierten Glasoberfläche aufliegende zweite Glasoberfläche gebildet wird, aufgegeben. An
schließend wurde 30 min bei RT in einer nahezu wassergesättigten Atmosphäre inkubiert. Um
den durch unspezifische Bindung von ATP- bzw. Kinase-Molekülen an die Glasoberflächen
verursachten Hintergrund zu verringern, wurde die modifizierte Glasoberfläche wie folgt ge
waschen:
A glass surface modified with the peptide Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-thioamide (see Example 12 and Fig. 5, XXXIIc) was washed with 10 ml of 100 µM ATP in kinase buffer (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 30 mM MgCl 2 , 4 mM DTT, 2 mM EGTA, pH 7.5) incubated at RT for 10 minutes. The glass surface was dried and then a second, unmodified glass surface of the same dimensions was placed on the peptide-modified glass surface. Then 50 µL of a mixture of protein kinase A (Sigma, P26452, 10 U / mL), 100 µM / mL ATP and 100 µCi / mL γ- 32 P-ATP (Amersham, 9.25 mBq / 250 µCi / 25 µL, Activity <5000 Ci / mmol) in kinase buffer (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 30 mM MgCl 2 , 4 mM DTT, 2 mM EGTA, pH 7.5) by capillary forces in the gap caused by the on the mo second glass surface is formed, abandoned. Then was incubated at RT in an almost water-saturated atmosphere for 30 min. In order to reduce the background caused by non-specific binding of ATP or kinase molecules to the glass surfaces, the modified glass surface was washed as follows:
- - 3mal 3 Minuten bei RT mit Waschpuffer (1% SDS und 1% Tween20 in 50 mM TRIS-Puffer, pH 7.5, 200 mM NaCl)3 times 3 minutes at RT with wash buffer (1% SDS and 1% Tween20 in 50 mM TRIS buffer, pH 7.5, 200 mM NaCl)
- - 2mal 3 Minuten bei RT mit 1 M NaCl-Lösung- 2 times 3 minutes at RT with 1 M NaCl solution
- - 2mal 3 Minuten bei RT mit destilliertem Wasser- 2 times 3 minutes at RT with distilled water
- - 2mal 3 Minuten bei RT mit 80%iger Ameisensäure in Ethanol- 2 times 3 minutes at RT with 80% formic acid in ethanol
- - 2mal 3 Minuten bei RT mit destilliertem Wasser- 2 times 3 minutes at RT with distilled water
- - 2mal 5 Minuten bei 50°C mit einer Lösung, die 6 M Harnstoff, 2 M Thioharnstoff und 1% SDS enthielt- 2 times 5 minutes at 50 ° C with a solution containing 6 M urea, 2 M thiourea and 1% SDS contained
- - 3mal 3 Minuten bei RT mit destilliertem Wasser- 3 times 3 minutes at RT with distilled water
- - 3mal 3 Minuten bei RT mit Methanol- 3 times 3 minutes at RT with methanol
Nach dem Trocknen der Glasoberfläche wurde die in den glasoberflächen-gebundenen Pepti den eingebaute Menge an radioaktivem Phosphat mittels eines PhosphorImager-Systems (FLA-3000, FUJIFILM) bestimmt (vgl. Fig. 6).After the glass surface had dried, the amount of radioactive phosphate incorporated in the glass surface-bound peptides was determined by means of a PhosphorImager system (FLA-3000, FUJIFILM) (cf. FIG. 6).
Eine mit dem Peptid thioxoCit-βAla-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH2 (Fig. 2B, Vb,
R4 = H) modifizierte Glasoberfläche (vgl. Beispiel 11 und Fig. 2B, VIII, R4 = H) wurde mit
10 ml 10 µM ATP in Kinasepuffer (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 30 mM MgCl2, 4 mM
DTT, 2 mM EGTA, pH 7,5) 10 Minuten bei RT inkubiert. Die Glasoberfläche wurde getrock
net und anschließend wurde auf die Peptidmodifizierte Glasoberfläche eine zweite, nichtmo
difizierte Glasoberfläche gleicher Abmessungen gelegt. Dann wurden 50 µL einer Mischung
aus Proteinkinase A (Sigma, P26452, 10 U/mL), 100 µM/mL ATP und 100 µCi/mL γ-32P-ATP
(Amersham, 9,25 mBq/250 µCi/25 µL, Aktivität < 5000 Ci/mmol) in Kinasepuffer (50 mM Tris-
HCl, 150 mM NaCl, 30 mM MgCl2, 4 mM DTT, 2 mM EGTA, pH 7,5) durch Kapillarkräfte in
den Spalt, der durch die auf der modifizierten Glasoberfläche aufliegende zweite Glasoberflä
che gebildet wird, aufgegeben. Anschließend wurde 30 min bei RT in einer nahezu wasserge
sättigten Atmosphäre inkubiert. Um den durch unspezifische Bindung von ATP- bzw. Kinase-
Molekülen an die Glasoberflächen verursachten Hintergrund zu verringern, wurde die modifi
zierte Glasoberfläche wie folgt gewaschen:
A glass surface modified with the peptide thioxoCit-βAla-Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly-NH 2 ( FIG. 2B, Vb, R 4 = H) (cf. Example 11 and FIG. 2B, VIII, R 4 = H) was incubated with 10 ml of 10 μM ATP in kinase buffer (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 30 mM MgCl 2 , 4 mM DTT, 2 mM EGTA, pH 7.5) at RT for 10 minutes. The glass surface was dried and then a second, non-modified glass surface of the same dimensions was placed on the peptide-modified glass surface. Then 50 µL of a mixture of protein kinase A (Sigma, P26452, 10 U / mL), 100 µM / mL ATP and 100 µCi / mL γ- 32 P-ATP (Amersham, 9.25 mBq / 250 µCi / 25 µL, Activity <5000 Ci / mmol) in kinase buffer (50mM Tris-HCl, 150mM NaCl, 30mM MgCl 2 , 4mM DTT, 2mM EGTA, pH 7.5) by capillary forces in the gap caused by those modified on the Glass surface lying on second glass surface is formed, abandoned. The mixture was then incubated at RT in an almost water-saturated atmosphere for 30 min. In order to reduce the background caused by non-specific binding of ATP or kinase molecules to the glass surfaces, the modified glass surface was washed as follows:
- - 3mal 3 Minuten bei RT mit Waschpuffer (1% SDS und 1% Tween20 in 50 mM TRIS-Puffer, pH 7.5, 200 mM NaCl)3 times 3 minutes at RT with wash buffer (1% SDS and 1% Tween20 in 50 mM TRIS buffer, pH 7.5, 200 mM NaCl)
- - 2mal 3 Minuten bei RT mit 1 M NaCl-Lösung- 2 times 3 minutes at RT with 1 M NaCl solution
- - 2mal 3 Minuten bei RT mit destilliertem Wasser- 2 times 3 minutes at RT with distilled water
- - 2mal 3 Minuten bei RT mit 80%iger Ameisensäure in Ethanol- 2 times 3 minutes at RT with 80% formic acid in ethanol
- - 2mal 3 Minuten bei RT mit destilliertem Wasser- 2 times 3 minutes at RT with distilled water
- - 2mal 5 Minuten bei 50°C mit einer Lösung, die 6 M Harnstoff, 2 M Thioharnstoff und 1% SDS enthielt- 2 times 5 minutes at 50 ° C with a solution containing 6 M urea, 2 M thiourea and 1% SDS contained
- - 3mal 3 Minuten bei RT mit destilliertem Wasser- 3 times 3 minutes at RT with distilled water
- - 3mal 3 Minuten bei RT mit Methanol- 3 times 3 minutes at RT with methanol
Nach dem Trocknen der Glasoberfläche wurde die in den glasoberflächen-gebundenen Pepti den eingebaute Menge an radioaktivem Phosphat mittels eines Phosphorlmager-Systems (FLA-3000, FUJIFILM) bestimmt (vgl. Fig. 7).After the glass surface had dried, the amount of radioactive phosphate incorporated in the glass surface-bound peptides was determined using a phosphorus-lean system (FLA-3000, FUJIFILM) (cf. FIG. 7).
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sow 00340 00070 552 001000280000000200012000285910022900040 0002010118698 00004 00221ie den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The drawings disclosed in the foregoing description, claims, and 00340 00070 552 001000280000000200012000285910022900040 0002010118698 00004 00221 Features of the invention can be used both individually and in any combination Realization of the invention in its various embodiments may be essential.
Claims (29)
- - Bereitstellen einer zu immobilisierenden Verbindung als ersten Reaktionspart ner und einer Oberfläche als zweiten Reaktionspartner, wobei der erste Reaktionspartner eine erste reaktive Gruppe und der zweite Reaktionspartner eine erste reaktive Gruppe umfasst, und
- - Umsetzen der beiden Reaktionspartner
- - Providing a compound to be immobilized as a first reaction partner and a surface as a second reaction partner, the first reaction partner comprising a first reactive group and the second reaction partner comprising a first reactive group, and
- - Implementation of the two reaction partners
wobei die Substituenten unabhängig voneinander ausgewählt sind und worin
X O, S oder NH, bevorzugterweise NH ist;
A ein Ringsystem aus 4 bis 8 Atomen ist, bevorzugterweise Aryl ist;
Y S oder O, bevorzugterweise O ist;
R1-R3 Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Aryl, Heteroatome, Heterocyclen oder Biomolekül
R4-R9 Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Aryl, Heteroatome, Heterocyclen, Biomo lekül oder H, D, T ist 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the heterocyclic ring system comprises the following structural elements:
wherein the substituents are selected independently of one another and wherein
X is O, S or NH, preferably NH;
A is a ring system of 4 to 8 atoms, preferably aryl;
YS or O, preferably O;
R 1 -R 3 alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, heteroatoms, heterocycles or biomolecule
R 4 -R 9 is alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, heteroatoms, heterocycles, biomolecules or H, D, T.
wobei die Substituenten unabhängig voneinander ausgewählt sind und worin
X O, S oder NH, bevorzugterweise NH ist;
A ein fusioniertes Ringsystem aus 4 bis 8 Atomen ist, bevorzugterweise Aryl ist;
Y S oder O, bevorzugterweise O ist;
R1-R3 Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Aryl, Heteroatome, Heterocyclen oder Biomolekül
R4-R9 Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Aryl, Heteroatome, Heterocyclen, Biomo lekül oder H, D, T ist22. Planar surface according to one of claims 19 to 21, characterized in that the heterocyclic ring system comprises the following structural elements:
wherein the substituents are selected independently of one another and wherein
X is O, S or NH, preferably NH;
A is a fused ring system of 4 to 8 atoms, preferably aryl;
YS or O, preferably O;
R 1 -R 3 alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, heteroatoms, heterocycles or biomolecule
R 4 -R 9 is alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, heteroatoms, heterocycles, biomolecules or H, D, T.
- - Bereitstellen eines Satzes von Aminosäuresequenzen auf der planaren Oberflä che eines Trägermaterials, wobei die Aminosäuresequenzen gerichtet immobilisiert sind,
- - Kontaktieren und/oder Inkubieren einer enzymatischen Aktivität mit der mit dem Satz von Aminosäuresequenzen, und
- - Nachweis einer Reaktion zwischen einer der immobilisierten Aminosäurese quenzen und der enzymatischen Aktivität,
- - die planare Oberfläche eine planare Oberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder eine planare Oberfläche einer Anordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 24 ist, und
- - bei der Umsetzung der enzymatischen Aktivität mit dem Satz von Aminosäuren eine Änderung des Molekulargewichts mindestens einer der Aminosäuresequenzen erfolgt.
- Provision of a set of amino acid sequences on the planar surface of a carrier material, the amino acid sequences being immobilized in a directed manner,
- Contacting and / or incubating an enzymatic activity with that with the set of amino acid sequences, and
- Detection of a reaction between one of the immobilized amino acid sequences and the enzymatic activity,
- - The planar surface is a planar surface according to one of claims 1 to 17 or a planar surface of an arrangement according to one of claims 23 to 24, and
- - When the enzymatic activity is implemented with the set of amino acids, there is a change in the molecular weight of at least one of the amino acid sequences.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001118698 DE10118698A1 (en) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | Immobilization method and arrangement of connections produced therewith on a planar surface |
PCT/EP2002/004266 WO2002083884A2 (en) | 2001-04-17 | 2002-04-17 | Immobilizing method and arrangements of compounds, which are produced therewith, on a planar surface |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001118698 DE10118698A1 (en) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | Immobilization method and arrangement of connections produced therewith on a planar surface |
Publications (1)
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