Aqueous Activation of RNA 2'-OH for Conjugation with Amines and Thiols.
Aqueous Activation of RNA 2'-OH for Conjugation with Amines and Thiols.
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RNA 2-OH 的水活化用于与胺和硫醇的缀合。
DOI：
10.1021/acs.bioconjchem.3c00370
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发表时间：
2024
影响因子：
4.7
通讯作者：
Kool,EricT
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shioi,Ryuta;Xiao,Lu;Kool,EricT
RNA 共价修饰策略对于实现生物聚合物的生物学研究和增强治疗性 RNA 的特性非常重要。虽然已观察到许多亲电子试剂与 RNA 发生反应，但与亲核试剂反应的方法却很少。在这里，我们描述了新的试剂，可以通过 2'-OH 基团的瞬时激活，在合成后将胺和其他亲核试剂与未修饰的 RNA 有效缀合。单链 RNA 在水溶液中与酚类咪唑氨基甲酸酯在室温下反应，产生咪唑羰基加合物的化学计量和超化学计量产率，并且 DNA 对照实验证实了 RNA 中的反应位点为 2'-OH。随后将咪唑羰基激活的 RNA 与伯胺或选定的仲胺一起孵育，可快速、高产地转化为氨基甲酸酯缀合物。活化和随后的亲核反应可以逐步或在一锅反应中进行。硫醇和酚类反应生成（硫代）碳酸酯加合物，氨基酸侧链也会发生反应，这表明蛋白质缀合物和蛋白质-RNA 相互作用分析的未来可能有用。该激活方法被发现对 RNA 的未配对区域具有选择性，并且可以通过使用环诱导辅助 DNA 将其定向到链中的特定位置。结果建立了用亲核试剂合成后修饰 RNA 的新颖有效的试剂和方法。
Strategies for covalent modification of RNA are important for enabling biological studies of the biopolymer and for enhancing properties of therapeutic RNAs. While a number of electrophiles have been observed to react with RNA, few methods exist for reaction with nucleophiles. Here, we describe new reagents that enable efficient conjugation of amines and other nucleophiles to unmodified RNA postsynthetically via transient activation of 2′-OH groups. Reaction of single-stranded RNA in aqueous solution with phenolic imidazolecarbamates at room temperature results in stoichiometric and superstoichiometric yields of imidazolecarbonyl group adducts, and control experiments with DNA confirm the site of reaction in RNA as 2′-OH. Subsequent incubation of imidazolecarbonyl-activated RNAs with primary or selected secondary amines results in rapid, high-yield conversion to carbamate conjugates. The activation and subsequent nucleophile reaction can be carried out either stepwise or in a one-pot reaction. Thiols and phenol species react to yield (thio)carbonate adducts, and amino acid sidechains also react, suggesting possible future utility for protein conjugates and analysis of protein–RNA interactions. The activation method is found to be selective to unpaired regions of RNA, and can be directed to a specific location in a strand by use of a loop-inducing helper DNA. The results establish novel and efficient reagents and methods for modifying RNA postsynthetically with nucleophiles.
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