A series of studies on 2'-fluorinated and 4'-chalcogen-modified nucleic acids is described, mainly directed toward the development of better gene silencing therapeutics. NMR/MD and osmotic stressing were used to compare the structure and hydration of 10-bp 2'F-ANA:RNA, ANA:RNA and DNA:RNA duplexes. The 2'F-ANA and ANA strands both featured sugars that pucker in the east (O4'-endo) conformation, as previously observed for hairpin structures containing hybrid stems. Osmotic stressing suggested that the 2'F-ANA:RNA duplex liberated fewer molecules of water upon melting than did ANA:RNA, which may give the former an entropic advantage that contributes to its far greater thermal stability. The stability of 2'F-ANA to acid-mediated hydrolysis was compared to that of DNA and RNA. Several phosphodiester (PO) or phosphorothioate (PS) 2'F-ANA sequences were incubated at pH ~1.2, and virtually no cleavage was observed after 2 days. In contrast, rapid degradation was observed for DNA (t1/2 = minutes) and RNA (t1/2 = hours (PO) or days (PS)). The nuclease-catalyzed hydrolysis of 2'F-ANA was also explored in detail. One diastereomer of the PS-2'F-ANA linkage was much more vulnerable to enzymatic cleavage than the other, which is parallel to the properties observed for PS-DNA. We also show that the nuclease stability induced by 2'F-ANA depends on the oligonucleotide sequence. An improved synthesis of 2'-deoxy-2'-fluoro-5-methyl-4'-thioarabinouridine (4'S-FMAU) is described. Participation of the 3'-O-benzoyl protecting group in the thiosugar precursor influenced the stereochemistry of the N-glycosylation reaction in nonpolar solvents, permitting a higher beta/alpha ratio than previously observed for similar Lewis acid-catalyzed glycosylations. The nucleoside adopted a predominantly northern conformation, in contrast to 2'-deoxy-2'-fluoro-5-methylarabinouridine (FMAU), which adopts a predominantly southeast conform / On a fait une série d'études sur des acides nucléiques contenant un 2'-fluor et/ou un 4'-chalcogène. Ces études visent l'amélioration de thérapeutiques basées sur le silençage des gènes.On a utilisé la RMN/DM et le stressage osmotique pour comparer la structure et l'hydratation des duplex 2'F-AAN:ARN, AAN:ARN et ADN:ARN. Les sucres des brins de 2'F-AAN et d'AAN adoptent la forme O4'-endo (est), comme observé dans le passé. Le stressage osmotique a suggéré que la fusion du duplex 2'F AAN:ARN a libéré moins de molécules d'eau que celle du duplex AAN:ARN, ce qui pourrait donner à ce premier un avantage entropique qui contribue à sa stabilité beaucoup plus élevée. On a comparé la stabilité du 2'F-AAN envers l'hydrolyse par acide à celle de l'ADN et de l'ARN. Plusieurs oligonucléotides en PO ou PS ont été incubés à pH ~1.2, et il n'y avait pas de clivage pour le 2'F-AAN après deux jours. Par contre, on a observé une dégradation rapide pour l'ADN (t1/2 = minutes) et l'ARN (t1/2 = heures (PO) ou jours (PS)). On a exploré aussi l'hydrolyse du 2'F-AAN par nucléase en détail. Un diastéréoisomère de la liaison PS-2'F-AAN a été beaucoup plus vulnérable au clivage par l'enzyme que l'autre, ce qui est parallèle aux propriétés du PS-ADN. Nous démontrons aussi que la stabilité introduite par le 2'F-AAN dépend de la séquence de l'oligonucléotide.On décrit une synthèse améliorée du 2'-désoxy-2'-fluoro-5-méthyle-4'-thioarabinouridine (4'S-FMAU). Une participation par le groupe 3'-O-benzoyl influence la stéréochimie de la N-glycosylation dans des solvants non-polaires. Ceci a permis un plus haut rapport des produits beta/alpha que celui qui a été observé dans le passé pour des glycosylations semblables catalysés par acide Lewis. Le nucléoside adopte une forme nord, tandis que le 2'-désoxy-2'-fluoro-5-méthyle-arabinouridine (FMAU) adopte principalement une
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.66690 |
| Date | January 2008 |
| Creators | Watts, Jonathan |
| Contributors | Masad J Damha (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Chemistry) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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