エピジェネティックなピリミジンのホモログ：5-アルキル、5-ヒドロキシアルキルおよび5-アシルラシルおよび - シトシンヌクレオチド：合成、DNAへの酵素的取り込み、および細菌RNAポリメラーゼによる転写への効果

天然のエピジェネティックなピリミジンヌクレオシドとヌクレオチドのホモログが設計および合成されました。それらには、5-エチル、5-プロピル、5-（1-ヒドロキシエチル） - 、5-（1-ヒドロキシプロピル）、および5-アセチル - および5〜-デオキシリボヌクレオシドおよびそれらの対応する5'-O-Triphates（DNXTPS）が含まれていました。5-（1-ヒドロキシエチル）および5-（1-ヒドロキシプロピル）ピリミジンヌクレオシドのエピマーを分離し、それらの絶対構成はX線とNMR分析の組み合わせによって決定されました。修飾DNXTPは、細菌RNAポリメラーゼを使用した転写の研究に使用される修飾DNAテンプレートのPCR合成の基質として使用されました。さまざまな修正に応じて、転写効率の基本的な違いが観察されました。最も顕著な効果には、5-エチルラシルを含むテンプレートからの転写の顕著な刺激（天然チミンと比較して200％転写収率）と5-アセチルシトシンと5-アセチルラシルの阻害効果の強化効果が含まれます。要約すると、これらの結果は、RNAポリメラーゼが劇的に変化したDNA構造に対処し、これらの核塩基が人工エピジェネティックなDNA核塩基として役割を果たす可能性があることを示唆しています。

Homologues of natural epigenetic pyrimidine nucleosides and nucleotides were designed and synthesized. They included 5-ethyl-, 5-propyl-, 5-(1-hydroxyethyl)-, 5-(1-hydroxypropyl)- and 5-acetyl- and 5-propionylcytosine and -uracil 2'-deoxyribonucleosides and their corresponding 5'-O-triphosphates (dNXTPs). The epimers of 5-(1-hydroxyethyl)- and 5-(1-hydroxypropyl)pyrimidine nucleosides were separated and their absolute configuration was determined by a combination of X-ray and NMR analysis. The modified dNXTPs were used as substrates for PCR synthesis of modified DNA templates used for the study of transcription with bacterial RNA polymerase. Fundamental differences in transcription efficiency were observed, depending on the various modifications. The most notable effects included pronounced stimulation of transcription from 5-ethyluracil-bearing templates (200% transcription yield compared to natural thymine) and an enhancing effect of 5-acetylcytosine versus inhibiting effect of 5-acetyluracil. In summary, these results reveal that RNA polymerase copes with dramatically altered DNA structure and suggest that these nucleobases could potentially play roles as artificial epigenetic DNA nucleobases.