Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Мостик нуклеиновой кислоты ( BNA ) представляет собой модифицированный РНК - нуклеотид. Иногда их также называют ограниченными или недоступными молекулами РНК . Мономеры BNA могут содержать пятичленную, шестичленную или даже семичленную мостиковую структуру с «фиксированным» C 3 '-эндо-сахарным сморщиванием. [1] Мостик синтетически вводится в положение 2 ', 4'рибозы с образованием мономера 2', 4'-BNA. Мономеры могут быть включены в полимерные структуры олигонуклеотидов с использованием стандартной химии фосфоамидита. BNA представляют собой структурно жесткие олигонуклеотиды с повышенной аффинностью связывания и стабильностью.

Химические структуры [ править ]

Химические структуры мономеров BNA, содержащие мостик в 2 ', 4'-положении рибозы с образованием мономера 2', 4'-BNA, синтезированный группой Такеши Иманиши. [2] [3] [4] [5] [6] [7] Природа мостика может различаться для разных типов мономеров. Трехмерные структуры для A-РНК и B-ДНК использовали в качестве матрицы для дизайна мономеров BNA. Целью дизайна было найти производные, которые обладают высокой аффинностью связывания с комплементарными цепями РНК и / или ДНК.

Трехмерные структуры для A-РНК и B-ДНК

thumb Присутствие 2'-гидроксилов в основной цепи РНК способствует структуре, напоминающей структуру А-формы ДНК. Гибкое пятичленное фуранозное кольцо в нуклеотидах существует в равновесии двух предпочтительных конформаций N- (C3'-эндо, A-форма) и S-типа (C2'-эндо, B-форма), как показано на следующем рисунке. фигура.

Повышенная конформационная негибкость сахарного фрагмента в нуклеозидах (олигонуклеотидах) приводит к увеличению высокой аффинности связывания с комплементарной одноцепочечной РНК и / или двухцепочечной ДНК. Первые 2 ', 4'-BNA (LNA) мономеры были впервые синтезированы группой Такеши Иманиши в 1997 году [2], а затем независимо группой Джеспера Венгеля в 1998 году [8].

Химические структуры других BNA, которые были синтезированы в последние годы, указаны ниже структур.

Нуклеотиды BNA могут быть включены в олигонуклеотиды ДНК или РНК в любом желаемом положении. Такие олигомеры синтезируются химическим путем и в настоящее время коммерчески доступны. Конформация рибозы с мостиковой связью усиливает укладку оснований и предварительно организует скелет олигонуклеотида, значительно повышая их гибридизационные свойства.

Включение BNA в олигонуклеотиды позволяет получать модифицированные синтетические олигонуклеотиды с равной или более высокой аффинностью связывания с комплементом ДНК или РНК с превосходной дискриминирующей способностью по одиночному несоответствию; лучшее селективное связывание РНК; более сильные и более последовательные символы, образующие триплекс; выраженная более высокая устойчивость к нуклеазам, даже более высокая, чем у аналогов Sp-фосфоротиоата; и хорошая растворимость в воде образующихся олигонуклеотидов по сравнению с обычными олигонуклеотидами ДНК или РНК.

Химические структуры BNA были введены в 2007 году группой Иманиши. [7] Эти аналоги BNA нового поколения называются 2 ', 4'-BNA NC [NH], 2', 4'-BNA NC [NMe] и 2 ', 4'-BNA NC [NBn].

Новые аналоги BNA, представленные группой Иманиши, были разработаны с учетом длины мостикового фрагмента . Шестичленная мостиковая структура с уникальной структурной особенностью (связь NO) в сахарном фрагменте была разработана с атомом азота. Этот атом улучшает образование дуплексов и триплексов за счет снижения отталкивания между отрицательно заряженными фосфатами основной цепи. Эти модификации позволяют контролировать сродство к комплементарным цепям, регулировать устойчивость к расщеплению нуклеазами и синтез функциональных молекул, предназначенных для конкретных применений в геномике. Свойства этих аналогов были исследованы и сравнены со свойствами предыдущих олигонуклеотидов, модифицированных 2 ', 4'-BNA (LNA), группой Иманиши. Результаты Иманиши показывают, что «2 ', 4'-BNA NC-модифицированные олигонуклеотиды с этими профилями имеют большие перспективы для применения в антисмысловых и антигенных технологиях ».

Макото Коидзуми в 2004 году рассмотрел свойства BNAs с акцентом на ENA как антисмысловые и антигенные олигонуклеотиды (AON) и предложил механизм действия этих соединений, который может включать остановку трансляции, деградацию мРНК, опосредованную РНКазой H, и остановку сплайсинга.

Предлагаемый механизм действия АОН [ править ]

Ямамото и др. в 2012 [9] продемонстрировали, что антисмысловые терапевтические средства на основе BNA ингибируют экспрессию PCSK9 в печени, что приводит к сильному снижению сывороточных уровней ХС-ЛПНП у мышей. Полученные данные подтвердили гипотезу о том, что PCSK9 является потенциальной терапевтической мишенью для гиперхолестеринемии, и исследователи смогли показать, что антисмысловые олигонуклеотиды (AON) на основе BNA индуцируют действие по снижению холестерина у мышей с гиперхолестеринемией. Наблюдалось умеренное повышение уровней аспартатаминотрансферазы, АЛТ и азота мочевины в крови, тогда как гистопатологический анализ не выявил серьезных токсических воздействий на печень. Та же группа, также в 2012 г., сообщила, что 2 ', 4'-BNA NCАналог [NMe] при использовании в антисмысловых олигонуклеотидах проявлял значительно более сильную ингибирующую активность, которая более выражена в более коротких (13–16-членных) олигонуклеотидах. Их данные привели исследователей к выводу, что аналог 2 ', 4'-BNA NC [NMe] может быть лучшей альтернативой обычным LNA.

Преимущества технологии BNA [ править ]

Некоторые из преимуществ BNA включают в себя идеальное обнаружение коротких РНК и ДНК-мишеней; повысить термостойкость дуплексов; способны различать отдельные нуклеотиды; повышает термостойкость триплексов; устойчивость к экзо- и эндонуклеазам, что обеспечивает высокую стабильность при применении in vivo и in vitro ; повышенная целевая специфичность; способствовать нормализации Tm; вторжение нитей позволяет обнаруживать «труднодоступные» образцы; совместим со стандартными ферментативными процессами. [ необходима цитата ]

Применение технологии BNA [ править ]

Применение BNA включает исследование малых РНК; дизайн и синтез РНК-аптамеров; миРНК; антисмысловые зонды; диагностика; изоляция; микроматричный анализ; Нозерн-блоттинг; ПЦР в реальном времени; гибридизация in situ; функциональный анализ; Обнаружение и использование SNP в качестве антигенов и многие другие приложения на основе нуклеотидов. [ необходима цитата ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Saenger, W. (1984) Принципы структуры нуклеиновых кислот , Springer-Verlag, New York, ISBN  3-540-90761-0 .
  2. ^ a b Obika, S .; Nanbu, D .; Hari, Y .; Морио, штат Кентукки; In, Y .; Ishida, T .; Иманиши, Т. (1997). «Синтез 2'-O, 4'-C-метиленуридина и -цитидина. Новые бициклические нуклеозиды с фиксированным C3, -эндо-сахарным сморщиванием». Буквы тетраэдра . 38 (50): 8735. DOI : 10.1016 / S0040-4039 (97) 10322-7 .
  3. ^ Obika, S .; Онода, М .; Andoh, K .; Imanishi, J .; Morita, M .; Коидзуми, Т. (2001). «3'-амино-2 ', 4'-BNA: новые мостиковые нуклеиновые кислоты, имеющие фосфорамидатную связь N3' -> P5 '». Chemical Communications (Кембридж, Англия) (19): 1992–1993. DOI : 10.1039 / b105640a . PMID 12240255 . 
  4. ^ Обика, Сатоши; Хари, Ёсиюки; Секигучи, Мицуаки; Иманиши, Такеши (2001). «2 ', 4'-мостиковая нуклеиновая кислота, содержащая 2-пиридон в качестве нуклеооснования: эффективное распознавание прерывания C⋅G посредством образования триплекса с пиримидиновым мотивом». Angewandte Chemie International Edition . 40 (11): 2079. doi : 10.1002 / 1521-3773 (20010601) 40:11 <2079 :: AID-ANIE2079> 3.0.CO; 2-Z .
  5. ^ Морита, К .; Hasegawa, C .; Канеко, М .; Tsutsumi, S .; Sone, J .; Ishikawa, T .; Иманиши, Т .; Коидзуми, М. (2001). «2'-O, 4'-C-этиленовые мостиковые нуклеиновые кислоты (ENA) с устойчивостью к нуклеазам и высоким сродством к РНК» . Исследования нуклеиновых кислот. Дополнение . 1 (1): 241–242. DOI : 10.1093 / насса / 1.1.241 . PMID 12836354 . 
  6. ^ Hari, Y .; Обика, С .; Сэкигучи, М .; Иманиши, Т. (2003). «Селективное распознавание прерывания CG 2 ', 4'-BNA, имеющим 1-изохинолон в качестве азотистого основания в образовании триплекса пиримидинового мотива». Тетраэдр . 59 (27): 5123. DOI : 10.1016 / S0040-4020 (03) 00728-2 .
  7. ^ а б Рахман, SMA; Seki, S .; Обика, С .; Haitani, S .; Мияшита, К .; Иманиши, Т. (2007). «Высокостабильное образование триплекса пиримидин-мотив при физиологических значениях pH с помощью аналога нуклеиновой кислоты с мостиковой связью». Angewandte Chemie International Edition . 46 (23): 4306–4309. DOI : 10.1002 / anie.200604857 . PMID 17469090 . 
  8. ^ Кошкин, АА; Сингх, СК; Nielsen, P .; Раджванши, ВК; Kumar, R .; Meldgaard, M .; Olsen, CE; Венгель, Дж. (1998). «LNA (заблокированные нуклеиновые кислоты): синтез мономеров аденина, цитозина, гуанина, 5-метилцитозина, тимина и урацила, олигомеризация и беспрецедентное распознавание нуклеиновых кислот». Тетраэдр . 54 (14): 3607. DOI : 10.1016 / S0040-4020 (98) 00094-5 .
  9. Перейти ↑ Koizumi, M. (2006). «Олигонуклеотиды ENA как терапевтические средства». Текущее мнение в области молекулярной терапии . 8 (2): 144–149. PMID 16610767 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • https://web.archive.org/web/20130126055902/http://www.rockefeller.edu/labheads/tuschl/sirna.html
  • http://www.sanger.ac.uk/resources/software/
  • Pfundheller, Henrik M .; Ломхольт, Кристиан (2002). Текущие протоколы в химии нуклеиновых кислот . Текущие протоколы в химии нуклеиновых кислот . Глава 4. С. 4.12.1–4.12.16. DOI : 10.1002 / 0471142700.nc0412s08 . ISBN 978-0471142706. PMID  18428894 .