常磁性NMRのためのオリゴヌクレオチドの核酸塩基へのランタニドタグ付け

Lanthanide Tagging of Oligonucleotides to Nucleobase for Paramagnetic NMR.

• Sebastian Täubert
• Yong-Hui Zhang
• Mitcheell Maestre-Martinez
• Florian Siepel
• Edith Wöltjen
• Andrei Leonov
• Christian Griesinger

抄録

ランタノイドタグは大きな異方性感磁率を有しており、タンパク質の長時間の疑似結合シフト（PCS）や残留双極子結合（RDC）によるNMRパラメータを豊かにするために導入されているが、ヌクレオチドへの応用は、ヌクレオチドのホスホジエステル骨格に対するランタノイドの親和性が高いことや有機合成が困難であることから、これまでに1件の報告にとどまっている。今回、化学的に合成したオリゴヌクレオチドにランタノイドタグをジスルフィド結合を介して結合させることに成功した。NMR実験の結果、1ppmまでのPCSと8HzまでのH-H RDCが950MHzで観測された。タンパク質と比較して弱い磁気配列が得られたが、タグの移動度を考慮して常磁性データをDNAの既知の構造に適合させることができた。タグのさらなる剛性化が望まれるが、このタグは13 C, 15 Nで標識した化学合成されたDNAやRNAの異核RDCの測定にも使用可能である。

Although lanthanide tags, which have large anisotropic magnetic susceptibilities, have already been introduced to enrich the NMR parameters by long ranging pseudoconact shifts (PCSs) and residual dipolar couplings (RDCs) of proteins, their application to nucleotides has so far been limited to one previous report, due to the high affinities of lanthanides to the phosphodiester backbone of nucleotides and difficult organic synthesis. Here we report successful attachment of a lanthanide tag to a chemically synthesized oligonucleotide via a disulfide bond. NMR experiments reveal PCSs up to 1 ppm and H-H RDCs up to 8 Hz at 950 MHz. Although  weaker magnetic alignment was achieved compared to proteins, the paramagnetic data could be fitted to the known structure of the DNA taking the mobility of the tag into account. While further rigidification of the tag is desirable, this tag could also be used to measure heteronuclear RDCs of 13 C, 15 N labeled chemically synthesized DNA and RNA.

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