Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с аналога Nucleobase )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с вырожденными базами .
РНК с азотистыми основаниями слева и ДНК справа.

Аналоги нуклеиновой кислоты - это соединения, которые аналогичны (структурно подобны) природным РНК и ДНК , используемым в медицине и в исследованиях молекулярной биологии. Нуклеиновые кислоты представляют собой цепи нуклеотидов, которые состоят из трех частей: фосфатного остова, пентозного сахара, рибозы или дезоксирибозы и одного из четырех азотистых оснований . Любой из них может быть изменен в аналоге. [1]Обычно аналоговые азотистые основания придают, помимо прочего, различные свойства спаривания оснований и укладки оснований. Примеры включают универсальные основания, которые могут спариваться со всеми четырьмя каноническими основаниями, и аналоги фосфатно-сахарного остова, такие как PNA , которые влияют на свойства цепи (PNA может даже образовывать тройную спираль ). [2] Аналоги нуклеиновых кислот также называются ксенонуклеиновой кислотой и представляют собой один из основных столпов ксенобиологии , создания новых для природы форм жизни на основе альтернативных биохимических процессов.

Искусственные нуклеиновые кислоты включают пептидную нуклеиновую кислоту (PNA), морфолино и заблокированную нуклеиновую кислоту (LNA), а также нуклеиновую кислоту гликоля (GNA), нуклеиновую кислоту треозы (TNA) и нуклеиновые кислоты гекситола (HNA). Каждый из них отличается от встречающейся в природе ДНК или РНК изменениями в основной цепи молекулы.

В мае 2014 года исследователи объявили, что они успешно ввели два новых искусственных нуклеотида в бактериальную ДНК и, включив отдельные искусственные нуклеотиды в культуральную среду, смогли пройти через бактерии 24 раза; они не создали мРНК или белки, способные использовать искусственные нуклеотиды. Искусственные нуклеотиды содержали 2 конденсированных ароматических кольца.

Медицина [ править ]

Основная статья: аналоги нуклеозидов

Некоторые аналоги нуклеозидов используются в качестве противовирусных или противораковых агентов. Вирусная полимераза включает эти соединения с неканоническими основаниями. Эти соединения активируются в клетках, превращаясь в нуклеотиды, их вводят в виде нуклеозидов, поскольку заряженные нуклеотиды не могут легко проникать через клеточные мембраны.

Молекулярная биология [ править ]

Общие изменения аналогов нуклеотидов

Аналоги нуклеиновых кислот используются в молекулярной биологии для нескольких целей: Исследование возможных сценариев происхождения жизни: путем тестирования различных аналогов исследователи пытаются ответить на вопрос, было ли использование ДНК и РНК для жизни выбрано с течением времени из-за его преимуществ, или если они были выбраны случайно; [3] Как инструмент для обнаружения конкретных последовательностей: XNA может использоваться для маркировки и идентификации широкого диапазона компонентов ДНК и РНК с высокой специфичностью и точностью; [4] Как фермент, действующий на субстраты ДНК, РНК и XNA, XNA обладает способностью расщеплять и лигировать ДНК, РНК и другие молекулы XNA, аналогичные действиям рибозимов РНК ; [3] Как средство, устойчивое к гидролизу РНК ; Исследование механизмов, используемых ферментом; Исследование структурных особенностей нуклеиновых кислот.

Магистральные аналоги [ править ]

Устойчивые к гидролизу аналоги РНК [ править ]

Химическая структура морфолино

Чтобы преодолеть тот факт, что 2' -гидроксигруппа рибозы реагирует с 3'-гидроксильной группой, связанной фосфатом (РНК слишком нестабильна, чтобы ее можно было использовать или надежно синтезировать), используется аналог рибозы. Наиболее распространенные аналоги РНК 2'-О-метил-замещенный РНК, заперта нуклеиновой кислоты (LNA) или мостиком нуклеиновой кислоты (BNA), морфолино , [5] [6] и пептид нуклеиновой кислоты ( ПНК). Хотя эти олигонуклеотиды имеют другой сахар в основной цепи или, в случае PNA, аминокислотный остаток вместо фосфата рибозы, они все же связываются с РНК или ДНК в соответствии с парами Уотсона и Крика, но невосприимчивы к нуклеазной активности. Они не могут быть синтезированы ферментативно и могут быть получены только синтетическим путем с использованием фосфорамидитной стратегии или, для PNA, методов пептидного синтеза .

Другие известные аналоги, используемые в качестве инструментов [ править ]

Дидезоксинуклеотиды используются при секвенировании . Эти нуклеозидтрифосфаты содержат неканонический сахар, дидезоксирибозу, в котором отсутствует 3'-гидроксильная группа, обычно присутствующая в ДНК, и поэтому он не может связываться со следующим основанием. Отсутствие 3'-гидроксильной группы обрывает цепную реакцию, поскольку ДНК-полимеразы ошибочно принимают ее за обычный дезоксирибонуклеотид. Другой аналог обрыва цепи, в котором отсутствует 3'-гидроксил и имитирует аденозин , называется кордицепин . Кордицепин - это противоопухолевый препарат, нацеленный на репликацию РНК . Другим аналогом в секвенировании является аналог азотистых оснований, 7-деаза-GTP, который используется для секвенирования областей, богатых CG, вместо этого 7-деаза-АТФ называют туберцидином , антибиотиком.

Предшественники мира РНК [ править ]

Основная статья: гипотеза мира РНК

РНК может быть слишком сложным , чтобы быть первой нуклеиновой кислоты, поэтому перед РНК мира несколько простых нуклеиновых кислот , которые отличаются в позвоночнике, такие как TNA и ГНА и ПНА , были предложены в качестве кандидатов для первых нуклеиновых кислот.

Базовые аналоги [ править ]

Структура и номенклатура нуклеиновых оснований [ править ]

Пиримидин
Основная статья: Nucleobase
Для структур аналогов, которые могут быть упомянуты в литературе, см. Простое ароматическое кольцо .

Базы природного происхождения можно разделить на два класса в зависимости от их структуры:

  • пиримидины являются шестичленными гетероциклами с атомами азота в положениях 1 и 3.
  • пурины бициклические, состоящие из пиримидина, конденсированного с имидазольным кольцом.

Искусственные нуклеотиды ( пары неестественных оснований (UBP), названные d5SICS UBP и dNaM UBP ) были вставлены в бактериальную ДНК, но эти гены не создавали матрицу мРНК и не индуцировали синтез белка. Искусственные нуклеотиды содержат два слитых ароматических кольца, которые образуют комплекс (d5SICS – dNaM), имитирующий естественную пару оснований (dG – dC). [7] [8] [9]

Мутагены [ править ]

Одним из наиболее распространенных аналогов оснований является 5-бромурацил (5BU), аномальное основание, обнаруженное в мутагенном аналоге нуклеотидов BrdU. Когда нуклеотид, содержащий 5-бромурацил, включен в ДНК, он, скорее всего, спаривается с аденином; однако он может спонтанно превращаться в другой изомер, который соединяется с другим азотистым основанием , гуанином . Если это происходит во время репликации ДНК, гуанин будет вставлен в качестве аналога противоположного основания, и при следующей репликации ДНК этот гуанин будет спариваться с цитозином. Это приводит к изменению одной пары оснований ДНК, в частности к переходной мутации .

Кроме того, HNO2 или азотистая кислота является мощным мутагеном, который действует на реплицирующуюся и не реплицирующуюся ДНК. Это может вызвать дезаминирование аминогрупп аденина, гуанина и цитозина. Аденин дезаминируется до гипоксантина , который образует пары оснований с цитозином вместо тимина. Цитозин дезаминируется до урацила, который образует пары оснований с аденином вместо гуанина. Дезаминирование гуанина не является мутагенным. Мутации, индуцированные азотистой кислотой, также вызывают мутации обратно в дикий тип с использованием азотистой кислоты.

Флуорофоры [ править ]

Основная статья: Флуорофор
Структура аминоаллил-уридина

Обычно флуорофоры (такие как родамин или флуоресцеин ) связаны с кольцом, связанным с сахаром (в параграфе) через гибкий рычаг, предположительно выдавливающийся из большой бороздки спирали. Из-за низкой процессивности нуклеотидов, связанных с объемными аддуктами, такими как флорофоры, с помощью taq-полимераз, последовательность обычно копируется с помощью нуклеотида с плечом, а затем связывается с реактивным флуорофором (непрямое мечение):

  • Реактивный с амином: аминоаллильный нуклеотид содержит группу первичного амина на линкере, который реагирует с амино-реактивным красителем, таким как цианин или красители Alexa Fluor , которые содержат реактивную уходящую группу, такую ​​как сукцинимидиловый эфир (NHS). (аминогруппы спаривания оснований не затрагиваются).
  • реактивная с тиолом: тиолсодержащие нуклеотиды реагируют с флуорофором, связанным с реактивной уходящей группой, такой как малеимид.
  • Связанные с биотином нуклеотиды основаны на том же принципе непрямого мечения (+ флуоресцентный стрептавидин) и используются в ДНК-чипах Affymetrix .

Флуорофоры находят множество применений в медицине и биохимии.

Аналоги флуоресцентных оснований [ править ]

Наиболее часто используемый и коммерчески доступный аналог флуоресцентного основания, 2-аминопурин (2-AP), имеет квантовый выход высокой флуоресценции, свободный в растворе (0,68), который значительно снижается (примерно в 100 раз, но сильно зависит от последовательности оснований), когда включены в нуклеиновые кислоты. [10] Чувствительность к излучению 2-AP в непосредственное окружение разделяется с другими многообещающими и полезными аналогами флуоресцентных оснований, такими как 3-MI, 6-MI, 6-MAP, [11] пирроло-dC (также коммерчески доступный), [12 ] модифицированные и улучшенные производные пирроло-dC, [13] фуран-модифицированных оснований [14] и многих других (см. недавние обзоры). [15] [16] [17] [18] [19]Эта чувствительность к микроокружению использовалась, например, в исследованиях структуры и динамики как ДНК, так и РНК, динамики и кинетики взаимодействия ДНК-белок и переноса электронов в ДНК. Недавно разработанная и очень интересная группа аналогов флуоресцентных оснований с квантовым выходом флуоресценции, практически нечувствительным к их непосредственному окружению, - это трициклическое цитозиновое семейство. 1,3-Диаза-2-оксофенотиазин, tC, имеет квантовый выход флуоресценции примерно 0,2 как в одно-, так и в двухцепочечной форме, независимо от окружающих оснований. [20] [21] Кроме того , оксо-гомолог Тк называется Тк O (оба коммерчески доступного), 1,3-диаза-2-oxophenoxazine, имеет квантовый выход 0,2 в двухцепочечных системах. [22]Однако он несколько чувствителен к окружающим основаниям в однонитевых (квантовые выходы 0,14–0,41). Высокие и стабильные квантовые выходы этих основных аналогов делают их очень яркими, и в сочетании с их хорошими свойствами основного аналога (оставляет структуру и стабильность ДНК практически неизменной), они особенно полезны при измерениях анизотропии флуоресценции и FRET, областях, где другие аналоги флуоресцентных оснований менее точны. Кроме того, в том же семействе аналогов цитозина был разработан аналог FRET-акцепторного основания, tC nitro . [23] Вместе с tC Oкак FRET-донор он составляет первую пару FRET-аналогов основания нуклеиновой кислоты, когда-либо разработанную. Семейство tC, например, использовалось в исследованиях, связанных с механизмами связывания полимеразной ДНК и ДНК-полимеризации.

Естественные неканонические основы [ править ]

В клетке присутствует несколько неканонических оснований: CpG-островки в ДНК (часто метилированы), вся мРНК эукариот (кэпирована метил-7-гуанозином) и несколько оснований рРНК (метилированы). Часто тРНК сильно модифицируются постранскрипционно, чтобы улучшить их конформацию или спаривание оснований, в частности в / рядом с антикодоном: инозин может образовывать пары оснований с C, U и даже с A, тогда как тиуридин (с A) более специфичен, чем урацил. (с пурином). [24] Другими распространенными модификациями оснований тРНК являются псевдоуридин (который дает название петле TΨC), дигидроуридин (который не складывается, поскольку не является ароматическим), квевозин, виозин и т. Д. Тем не менее, это все модификации нормальных оснований и не помещаются полимеразой. [24]

Базовое соединение [ править ]

Канонические основания могут иметь карбонильную или аминогруппу на атомах углерода, окружающих атом азота, наиболее удаленный от гликозидной связи, что позволяет им образовывать пары оснований (соединение оснований Уотсона-Крика) посредством водородных связей (амин с кетоном, пурин с пиримидином) . Аденин и 2-аминоаденин имеют одну / две аминогруппы, тогда как тимин имеет две карбонильные группы, а цитозин и гуанин представляют собой смешанные амин и карбонил (перевернутые по отношению друг к другу).

Натуральные базовые пары
Пара оснований ГХ: пурин карбонил / амин образует три межмолекулярные водородные связи с пиримидинамином / карбониломПара оснований AT: пуриновый амин / - образует две межмолекулярные водородные связи с карбонилом / карбонилом пиримидина

Точная причина, по которой существует только четыре нуклеотида, обсуждается, но есть несколько неиспользованных возможностей. Кроме того, аденин - не самый стабильный выбор для спаривания оснований: в Cyanophage S-2L диаминопурин (DAP) используется вместо аденина ( уклонение от хозяина ). [25] Диаминопурин идеально сочетается с тимином, поскольку он идентичен аденину, но имеет аминогруппу в положении 2, образующую 3 внутримолекулярные водородные связи, устраняя основное различие между двумя типами пар оснований (слабая: AT и сильная: CG). Эта улучшенная стабильность влияет на белковые взаимодействия, основанные на этих различиях. Другая комбинация включает,

  • изогуанин и изоцитозин, амин и кетон которых инвертированы по сравнению со стандартным гуанином и цитозином (вероятно, не используются, поскольку таутомеры проблематичны для спаривания оснований, но isoC и isoG могут быть правильно амплифицированы с помощью ПЦР даже в присутствии 4 канонических оснований) [26]
  • диаминопиримидин и ксантин, которые связываются как 2-аминоаденин и тимин, но с перевернутой структурой (не используются, поскольку ксантин является продуктом дезаминирования)
Неиспользованные схемы базовых пар
Основание DAP-T: пуриновый амин / амин образует три межмолекулярные водородные связи с пиримидинкетоном / кетономОснование X-DAP: пуриновый кетон / кетон образует три межмолекулярные водородные связи с пиримидиновым амином / аминомОснование iG-iC: пуриновый амин / кетон образует три межмолекулярные водородные связи с пиримидинкетоном / амином

Однако правильная структура ДНК может сформироваться, даже если основания не спарены посредством водородных связей; то есть пары оснований благодаря гидрофобности, как показали исследования с использованием изостер ДНК (аналогов с одинаковым числом атомов), таких как аналог тимина 2,4-дифтортолуол (F) или аналог аденина 4-метилбензимидазол (Z). [27] Альтернативной гидрофобной парой может быть изохинолин и пирроло [2,3-b] пиридин [28]

Другие заслуживающие внимания пары оснований:

  • Было также создано несколько флуоресцентных оснований, таких как пара оснований 2-амино-6- (2-тиенил) пурин и пиррол-2-карбальдегид. [29]
  • Металло-координированные основания, такие как образование пар между пиридин-2,6-дикарбоксилатом (тридентатный лиганд) и пиридином (монодентатный лиганд) через квадратную плоскую координацию с центральным ионом меди. [30]
  • Универсальные основания могут без разбора соединяться с любым другим основанием, но, как правило, значительно понижают температуру плавления последовательности; примеры включают производные 2'-дезоксиинозина (гипоксантиндезоксинуклеотид), аналоги нитроазола и гидрофобные ароматические основания, не связывающие водородные связи (сильные эффекты стекинга). Они используются в качестве доказательства концепции и, как правило, не используются в вырожденных праймерах (которые представляют собой смесь праймеров).
  • Количество возможных пар оснований удваивается, когда рассматривается xDNA . xDNA содержит расширенные основания, в которые было добавлено бензольное кольцо, которое может спариваться с каноническими основаниями, что приводит к четырем возможным парам оснований (8 оснований: xA-T, xT-A, xC-G, xG-C, 16 оснований если используются неиспользованные устройства). Другой формой оснований с добавлением бензола является яДНК, в которой основание расширено бензолом. [31]
Новые базовые пары с особыми свойствами
Основание FZ: метилбензимидазол не образует межмолекулярных водородных связей с толуолом F / FОснование S-Pa: пурин тиенил / амин образует три межмолекулярные водородные связи с пиррол- / карбальдегидом.База xA-T: такое же соединение, как у AT


Металлические пары оснований [ править ]

При спаривании металлических оснований водородные связи Уотсона-Крика заменяются взаимодействием между ионом металла с нуклеозидами, действующими как лиганды. Возможные геометрические формы металла, которые позволят образовать дуплекс с двумя бидентатными нуклеозидами вокруг центрального атома металла, следующие: тетраэдрический , додекаэдрический и плоский квадрат . Металлообразование в комплекс с ДНК может происходить путем образования неканонических пар оснований из естественных азотистых оснований с участием ионов металлов, а также путем обмена атомами водорода, которые являются частью спаривания оснований Уотсона-Крика, ионами металлов. [32] Введение ионов металлов в дуплекс ДНК показало наличие магнитного потенциала, [33]проводящие свойства [34], а также повышенная стабильность. [35]

Было показано, что образование комплексов с металлами происходит между естественными азотистыми основаниями . Хорошо задокументированным примером является образование T-Hg-T, в котором участвуют два депротонированных нуклеотидных основания тимина , которые объединяются Hg 2+ и образуют связанную пару металл-основание. [36] Этот мотив не вмещает уложенную стопкой Hg 2+ в дуплекс из-за внутрицепочечного процесса образования шпильки, который предпочтительнее образования дуплекса. [37] Два тимина напротив друг друга в дуплексе не образуют пару оснований Уотсона-Крика в дуплексе; это пример, где несоответствие пары оснований Уотсона-Крика стабилизируется за счет образования пары металл-основание. Другой пример комплексообразования металла с природными азотистыми основаниями - образование A-Zn-T и G-Zn-C при высоком pH; Co +2 и Ni +2 также образуют эти комплексы. Это пары оснований Уотсона-Крика, в которых двухвалентный катион координирован с азотистыми основаниями. Точная привязка обсуждается. [38]

Большое количество искусственных азотистых оснований было разработано для использования в качестве пар оснований металлов. Эти модифицированные азотистые основания демонстрируют настраиваемые электронные свойства, размеры и сродство связывания, которые можно оптимизировать для конкретного металла. Например, было показано, что нуклеозид, модифицированный пиридин-2,6-дикарбоксилатом, прочно связывается с Cu 2+ , тогда как другие двухвалентные ионы связаны только слабо. Трезубый характер способствует этой избирательности. Четвертый координационный центр на меди насыщен противоположно расположенным пиридиновым азотистым основанием. [39] Асимметричная система пар оснований металлов ортогональна парам оснований Уотсона-Крика. Другим примером искусственного азотистого основания является основание с гидроксипиридоновым азотистым основанием, которое способно связывать Cu 2+внутри дуплекса ДНК. Пять последовательных пар оснований медь-гидроксипиридон были включены в двойную цепь, фланкированную только одним естественным азотистым основанием на обоих концах. Данные ЭПР показали, что расстояние между центрами меди оценивается в 3,7 ± 0,1 Å, в то время как естественный дуплекс ДНК B-типа лишь немного больше (3,4 Å). [40] Призыв к размещению ионов металлов внутри дуплекса ДНК - это надежда на получение наноскопических самосборных металлических проводов, хотя это еще не реализовано.

Неестественная пара оснований (UBP) [ править ]

Основная статья: Неестественная пара оснований

Неестественная пара оснований (UBP) - это разработанная субъединица (или нуклеиновое основание ) ДНК, которая создается в лаборатории и не встречается в природе. В 2012 году группа американских ученых во главе с Флойдом Ромесбергом, химическим биологом из Исследовательского института Скриппса в Сан-Диего, Калифорния, опубликовала, что его команда разработала неестественную пару оснований (UBP). [41] Два новых искусственных нуклеотида или пара неестественных оснований (UBP) были названы d5SICS и dNaM . С технической точки зрения, эти искусственные нуклеотиды, несущие гидрофобные азотистые основания , содержат два слитых ароматических кольца.которые образуют комплекс (d5SICS – dNaM) или пару оснований в ДНК. [9] [42] В 2014 году та же команда из Научно-исследовательского института Скриппса сообщила, что они синтезировали отрезок кольцевой ДНК, известный как плазмида, содержащий естественные пары оснований TA и CG, а также наиболее эффективную лабораторию UBP, созданную Ромесбергом. его в клетки обычной бактерии E. coli, которая успешно реплицировала неестественные пары оснований в течение нескольких поколений. [43] Это первый известный пример передачи живым организмом расширенного генетического кода последующим поколениям. [9] [44] Частично это было достигнуто за счет добавления поддерживающего гена водорослей, который экспрессируетпереносчик нуклеотидтрифосфата, который эффективно импортирует трифосфаты как d5SICSTP, так и dNaMTP в бактерии E. coli . [9] Затем естественные пути репликации бактерий используют их для точной репликации плазмиды, содержащей d5SICS-dNaM.

Успешное включение третьей пары оснований является значительным прорывом в достижении цели значительного увеличения числа аминокислот, которые могут кодироваться ДНК, с существующих 20 аминокислот до теоретически возможных 172, тем самым расширяя потенциал живых организмов до производить новые белки . [43] Ранее искусственные нити ДНК ничего не кодировали, но ученые предположили, что они могут быть разработаны для производства новых белков, которые могут иметь промышленное или фармацевтическое применение. [45] Транскрипция ДНК, содержащей неестественные пары оснований, и трансляция соответствующей мРНК были фактически достигнуты недавно. В ноябре 2017 года та же команда из Исследовательского института Скриппсакоторый впервые ввел два дополнительных азотистых основания в бактериальную ДНК, сообщил о создании полусинтетических бактерий E. coli, способных производить белки с использованием такой ДНК. Его ДНК содержала шесть различных азотистых оснований : четыре канонических и два искусственно добавленных, dNaM и dTPT3 (эти два образуют пару). Кроме того, у этой бактерии было два соответствующих дополнительных основания РНК, включенных в два новых кодона, дополнительные тРНК, распознающие эти новые кодоны (эти тРНК также содержали два новых основания РНК в своих антикодонах) и дополнительные аминокислоты, что позволяло бактериям синтезировать «неестественные» белки. . [46] [47]

Еще одна демонстрация UBP была проведена группой Ичиро Хирао в институте RIKEN в Японии. В 2002 году они разработали неестественную пару оснований между 2-амино-8- (2-тиенил) пурином (ами) и пиридин-2-оном (y), которая функционирует in vitro при транскрипции и трансляции, для сайт-специфического включения нестандартные аминокислоты в белки. [48] В 2006 году они создали 7- (2-тиенил) имидазо [4,5-b] пиридин (Ds) и пиррол-2-карбальдегид (Pa) в качестве третьей пары оснований для репликации и транскрипции. [49] Впоследствии Ds и 4- [3- (6-аминогексанамидо) -1-пропинил] -2-нитропиррол (Px) были обнаружены как высокоточная пара в ПЦР-амплификации. [50] [51]В 2013 году они применили пару Ds-Px для создания ДНК-аптамеров с помощью селекции in vitro (SELEX) и продемонстрировали, что расширение генетического алфавита значительно увеличивает сродство ДНК-аптамеров к целевым белкам. [52]

Ортогональная система [ править ]

Была предложена и изучена как теоретически, так и экспериментально возможность реализации ортогональной системы внутри клеток, независимой от клеточного генетического материала, с целью создания полностью безопасной системы [53] с возможным увеличением кодирующих потенциалов. [54] Несколько групп сосредоточились на различных аспектах:

  • новые скелеты и пары оснований, как обсуждалось выше
  • XNA ( Xeno Nucleic Acid ) полимеразы искусственной репликации / транскрипции, начинающиеся, как правило, с РНК-полимеразы T7 [55]
  • рибосомы ( последовательности 16S с измененной последовательностью против Шайна-Дальгарно, позволяющие трансляцию только ортогональной мРНК с соответствующей измененной последовательностью Шайна-Далгарно) [56]
  • новая тРНК, кодирующая неприродные аминокислоты. См. Расширенный генетический код

См. Также [ править ]

  • Биотин
  • Темный гаситель
  • Дезоксирибозим
  • Расширенный генетический код
  • Флуорофор
  • Генетика
  • Молекулярная биология
  • Нуклеиновая кислота
  • Нуклеооснование
  • Нуклеозид
  • Нуклеотид
  • Синтез олигонуклеотидов
  • Рибозим
  • Синтетическая биология
  • Ксенобиология
  • xDNA
  • ДНК Хатимодзи
  • Искусственно расширенная система генетической информации (AEGIS)
  • Ксено нуклеиновая кислота

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Singer E (19 июля 2015 г.). «Химики изобретают новые буквы для генетического алфавита природы» . Проводной . Проверено 20 июля 2015 года .
  2. ^ Петерссон Б, Нильсен ББ, Расмуссен Х, Ларсен И.К., Гайхеде М, Нильсен П.Е., Каструп JS (февраль 2005 г.). «Кристаллическая структура частично самокомплементарного олигомера пептидной нуклеиновой кислоты (PNA), показывающая дуплекс-триплексную сеть». Журнал Американского химического общества . 127 (5): 1424–30. DOI : 10.1021 / ja0458726 . PMID 15686374 . 
  3. ^ a b Тейлор А.И., Пинейро В.Б., Смола М.Дж., Моргунов А.С., Пик-Чу С., Козенс С., Недели КМ, Хердевийн П., Холлигер П. (февраль 2015 г.). «Катализаторы из синтетических генетических полимеров» . Природа . 518 (7539): 427–30. Bibcode : 2015Natur.518..427T . DOI : 10,1038 / природа13982 . PMC 4336857 . PMID 25470036 .  
  4. Перейти ↑ Wang Q, Chen L, Long Y, Tian H, Wu J (2013). «Молекулярные маяки ксено-нуклеиновой кислоты для обнаружения нуклеиновой кислоты» . Тераностика . 3 (6): 395–408. DOI : 10.7150 / thno.5935 . PMC 3677410 . PMID 23781286 .  
  5. ^ Саммертон J, D Weller (июнь 1997 г.). «Морфолино-антисмысловые олигомеры: дизайн, получение и свойства» . Разработка антисмысловых и нуклеиновых кислот . 7 (3): 187–95. DOI : 10.1089 / oli.1.1997.7.187 . PMID 9212909 . 
  6. ^ Саммертон J (декабрь 1999). «Морфолино-антисмысловые олигомеры: случай для РНКазы Н-независимого структурного типа». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Структура и экспрессия генов . 1489 (1): 141–58. DOI : 10.1016 / s0167-4781 (99) 00150-5 . PMID 10807004 . 
  7. ↑ Pollack A (7 мая 2014 г.). «Исследователи сообщают о прорыве в создании искусственного генетического кода» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 7 мая 2014 года .
  8. ↑ Callaway E (7 мая 2014 г.). «Первая жизнь с« чужеродной »ДНК». Природа . DOI : 10.1038 / nature.2014.15179 .
  9. ^ a b c d Малышев Д.А., Дхами К., Лавернь Т., Чен Т., Дай Н., Фостер Дж. М., Корреа И. Р., Ромесберг Ф. Э. (май 2014 г.). «Полусинтетический организм с расширенным генетическим алфавитом» . Природа . 509 (7500): 385–88. Bibcode : 2014Natur.509..385M . DOI : 10,1038 / природа13314 . PMC 4058825 . PMID 24805238 .  
  10. ↑ Ward DC, Reich E, Stryer L (март 1969). «Флуоресцентные исследования нуклеотидов и полинуклеотидов. I. Формицин, 2-аминопуринрибозид, 2,6-диаминопуринрибозид и их производные». Журнал биологической химии . 244 (5): 1228–37. PMID 5767305 . 
  11. Перейти ↑ Hawkins ME (2001). «Флуоресцентные аналоги нуклеозидов птеридина: окно взаимодействия ДНК» . Биохимия и биофизика клетки . 34 (2): 257–81. DOI : 10.1385 / cbb: 34: 2: 257 . PMID 11898867 . 
  12. Перейти ↑ Berry DA, Jung KY, Wise DS, Sercel AD, Pearson WH, Mackie H, Randolph JB, Somers RL (2004). «Пирроло-dC и пирроло-C: флуоресцентные аналоги цитидина и 2'-дезоксицитидина для исследования олигонуклеотидов». Tetrahedron Lett . 45 (11): 2457–61. DOI : 10.1016 / j.tetlet.2004.01.108 .
  13. Перейти ↑ Wojciechowski F, Hudson RH (сентябрь 2008 г.). «Флуоресцентные и гибридизационные свойства пептидной нуклеиновой кислоты, содержащей замещенный фенилпирролоцитозин, предназначенные для взаимодействия гуанина с дополнительной Н-связью». Журнал Американского химического общества . 130 (38): 12574–75. DOI : 10.1021 / ja804233g . PMID 18761442 . 
  14. ↑ Greco NJ, Tor Y (август 2005 г.). «Простые флуоресцентные аналоги пиримидина обнаруживают наличие базовых сайтов ДНК». Журнал Американского химического общества . 127 (31): 10784–85. DOI : 10.1021 / ja052000a . PMID 16076156 . 
  15. ^ Рист MJ, Marino JP (2002). «Флуоресцентные аналоги нуклеотидных оснований как зонды структуры, динамики и взаимодействий нуклеиновых кислот». Curr. Орг. Chem . 6 (9): 775–93. DOI : 10.2174 / 1385272023373914 .
  16. ^ Wilson JN, Kool ET (декабрь 2006). «Флуоресцентные замены оснований ДНК: репортеры и сенсоры для биологических систем». Органическая и биомолекулярная химия . 4 (23): 4265–74. DOI : 10.1039 / b612284c . PMID 17102869 . 
  17. ^ Вильгельмссон и Тор (2016). Флуоресцентные аналоги биомолекулярных строительных блоков: дизайн и применение . Нью-Джерси: Уайли. ISBN 978-1-118-17586-6.
  18. Перейти ↑ Wilhelmsson LM (май 2010 г.). «Флуоресцентные аналоги оснований нуклеиновых кислот» . Ежеквартальные обзоры биофизики . 43 (2): 159–83. DOI : 10.1017 / s0033583510000090 . PMID 20478079 . 
  19. ^ Sinkeldam RW, Greco NJ, Tor Y (май 2010). «Флуоресцентные аналоги биомолекулярных строительных блоков: дизайн, свойства и применение» . Химические обзоры . 110 (5): 2579–619. DOI : 10.1021 / cr900301e . PMC 2868948 . PMID 20205430 .  
  20. ^ Вильгельмсон Л.М., Хольмен А, Линкольн Р, Нильсен РЕ, Norden В (2001). «Сильно флуоресцентный аналог оснований ДНК, который образует пары оснований Уотсона-Крика с гуанином». Варенье. Chem. Soc . 123 (10): 2434–35. DOI : 10.1021 / ja0025797 . PMID 11456897 . 
  21. ^ Sandin Р, Вильгельмсон Л.М., Линкольн Р, Пауэрс В.Е., Браун Т, Albinsson В (2005). «Флуоресцентные свойства аналога основания ДНК tC при встраивании в ДНК - незначительное влияние соседних оснований на квантовый выход флуоресценции» . Исследования нуклеиновых кислот . 33 (16): 5019–25. DOI : 10.1093 / NAR / gki790 . PMC 1201328 . PMID 16147985 .  
  22. ^ Sandin Р, Börjesson K, Li Н, Мартенсон Дж, Браун Т, Вильгельмсон Л.М., Albinsson В (январь 2008). «Описание и использование беспрецедентно яркого и структурно не возмущающего флуоресцентного аналога основания ДНК» . Исследования нуклеиновых кислот . 36 (1): 157–67. DOI : 10.1093 / NAR / gkm1006 . PMC 2248743 . PMID 18003656 .  
  23. ^ Börjesson K, S Преус, Эль-Sagheer AH, Brown T, Albinsson B, Wilhelmsson LM (апрель 2009). «FRET-пара аналога основания нуклеиновой кислоты, облегчающая подробные структурные измерения в системах, содержащих нуклеиновую кислоту» . Журнал Американского химического общества . 131 (12): 4288–93. DOI : 10.1021 / ja806944w . PMID 19317504 . 
  24. ^ a b Родригес-Эрнандес А., Спирс Дж. Л., Гастон К. В., Лимбах, Пенсильвания, Гампер Х, Хоу Ю. М., Кайзер Р., Агрис П. Ф., Перона Дж. Дж. (октябрь 2013 г.). «Структурная и механистическая основа для повышения эффективности трансляции 2-тиуридином в положении колебания антикодона тРНК» . Журнал молекулярной биологии . 425 (20): 3888–906. DOI : 10.1016 / j.jmb.2013.05.018 . PMC 4521407 . PMID 23727144 .  
  25. ^ Кирнос MD, Худяков И.Ю., Alexandrushkina Н.И., Ванюшина BF (ноябрь 1977). «2-аминоаденин представляет собой аденин, замещающий основание в ДНК цианофага S-2L». Природа . 270 (5635): 369–70. Bibcode : 1977Natur.270..369K . DOI : 10.1038 / 270369a0 . PMID 413053 . 
  26. ↑ Johnson SC, Sherrill CB, Marshall DJ, Moser MJ, Prudent JR (2004). «Третья пара оснований для полимеразной цепной реакции: вставка isoC и isoG» . Исследования нуклеиновых кислот . 32 (6): 1937–41. DOI : 10.1093 / NAR / gkh522 . PMC 390373 . PMID 15051811 .  
  27. Перейти ↑ Taniguchi Y, Kool ET (июль 2007 г.). «Неполярные изостеры поврежденных оснований ДНК: эффективная мимикрия мутагенных свойств 8-оксопуринов». Журнал Американского химического общества . 129 (28): 8836–44. DOI : 10.1021 / ja071970q . PMID 17592846 . 
  28. ^ Hwang GT, Romesberg FE (ноябрь 2008). «Неестественный репертуар субстратов ДНК-полимераз A, B и X» . Журнал Американского химического общества . 130 (44): 14872–82. DOI : 10.1021 / ja803833h . PMC 2675700 . PMID 18847263 .  
  29. ^ Кимото М, Мицуи Т, Харада У, Сато А, Ёкояма S, Hirao I (2007). «Флуоресцентное зондирование молекул РНК по неестественной системе пар оснований» . Исследования нуклеиновых кислот . 35 (16): 5360–69. DOI : 10.1093 / NAR / gkm508 . PMC 2018647 . PMID 17693436 .  
  30. ^ Этвелл, Шейн; Меггерс, Эрик; Спраггон, Глен; Шульц, Питер Г. (декабрь 2001 г.). «Структура опосредованной медью пары оснований в ДНК» . Журнал Американского химического общества . 123 (49): 12364–12367. DOI : 10.1021 / ja011822e . ISSN 0002-7863 . 
  31. Перейти ↑ Liu H, Gao J, Lynch SR, Saito YD, Maynard L, Kool ET (октябрь 2003 г.). «Четырехосновная парная генетическая спираль с увеличенным размером». Наука . 302 (5646): 868–71. Bibcode : 2003Sci ... 302..868L . DOI : 10.1126 / science.1088334 . PMID 14593180 . 
  32. ^ Веттиг SD, Lee JS (2003). «Термодинамическое исследование М-ДНК: новый комплекс ионов металла и ДНК». Журнал неорганической биохимии . 94 (1–2): 94–99. DOI : 10.1016 / S0162-0134 (02) 00624-4 . PMID 12620678 . 
  33. ↑ Zhang HY, Calzolari A, Di Felice R (август 2005 г.). «О магнитном выравнивании ионов металлов в двойной спирали, имитирующей ДНК». Журнал физической химии B . 109 (32): 15345–48. DOI : 10.1021 / jp052202t . PMID 16852946 . 
  34. ^ Aich P, Скиннер RJ, Веттиг SD, Steer RP, Lee JS (август 2002). "Поведение молекулярной проволоки на больших расстояниях в металлическом комплексе ДНК". Журнал биомолекулярной структуры и динамики . 20 (1): 93–98. DOI : 10.1080 / 07391102.2002.10506826 . PMID 12144356 . 
  35. ^ Умная GH, Polborn К, Т Карелл (2005). "Эйн-хохградиг ДНК-дуплекс-стабилизатор металла-Сален-Басенпаар". Энгью. Chem. Int. Эд . 117 (44): 7370–74. DOI : 10.1002 / ange.200501589 .
  36. ^ Buncel Е, Буна С, Жоли Н, Кумар R, Норрис AR (1985). «Взаимодействие иона металла-биомолекулы. XII. ЯМР 1H и 13C свидетельствует о предпочтительной реакции тимидина над гуанозином в обменных и конкурентных реакциях с ртутью (II) и метилртутью (II)». Неорг. Biochem . 25 : 61–73. DOI : 10.1016 / 0162-0134 (85) 83009-9 .
  37. Перейти ↑ Ono A, Togashi H (август 2004 г.). «Высокоселективный сенсор на основе олигонуклеотидов для определения ртути (II) в водных растворах». Angewandte Chemie . 43 (33): 4300–02. DOI : 10.1002 / anie.200454172 . PMID 15368377 . 
  38. ^ Меггерс E, Голландия PL, Толмен WB, Romesberg FE, Schultz PG (2000). «Новая пара оснований ДНК, опосредованная медью». Варенье. Chem. Soc . 122 (43): 10714–15. DOI : 10.1021 / ja0025806 .
  39. Перейти ↑ Lee JS, Latimer LJ, Reid RS (1993). «Кооперативное конформационное изменение дуплексной ДНК, вызванное Zn2 + и другими ионами двухвалентных металлов». Биохимия и клеточная биология . 71 (3–4): 162–68. DOI : 10.1139 / o93-026 . PMID 8398074 . 
  40. ^ Танака К, Tengeiji А, Като Т, Н Тояма, Shionoya М (февраль 2003 г.). «Дискретный самособирающийся металлический массив в искусственной ДНК». Наука . 299 (5610): 1212–13. Bibcode : 2003Sci ... 299.1212T . DOI : 10.1126 / science.1080587 . PMID 12595687 . 
  41. ^ Малышев Д.А., Дхами К., Quach HT, Лавернь Т., Ордуханян П., Торкамани А., Ромесберг Ф.Э. (июль 2012 г.). «Эффективная и независимая от последовательности репликация ДНК, содержащей третью пару оснований, устанавливает функциональный шестибуквенный генетический алфавит» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (30): 12005–10. Bibcode : 2012PNAS..10912005M . DOI : 10.1073 / pnas.1205176109 . PMC 3409741 . PMID 22773812 .  
  42. ↑ Callaway E (7 мая 2014 г.). «Ученые создают первый живой организм с« искусственной »ДНК» . Новости природы . Huffington Post . Дата обращения 8 мая 2014 .
  43. ^ a b Fikes BJ (8 мая 2014 г.). «Жизнь с расширенным генетическим кодом» . Сан-Диего Юнион Трибьюн . Дата обращения 8 мая 2014 .
  44. ↑ Образец I (7 мая 2014 г.). «Первые формы жизни, передающие искусственную ДНК, созданную учеными США» . Хранитель . Дата обращения 8 мая 2014 .
  45. ↑ Pollack A (7 мая 2014 г.). «Ученые добавляют буквы к алфавиту ДНК, вселяя надежду и страх» . Нью-Йорк Таймс . Дата обращения 8 мая 2014 .
  46. ^ Zhang Y, Ptacin JL, Fischer EC, Aerni HR, Caffaro CE, Сан - Хосе K, Фельдман AW, Turner CR, Romesberg FE (2017). «Полусинтетический организм, который хранит и извлекает увеличенную генетическую информацию» . Природа . 551 (7682): 644–47. Bibcode : 2017Natur.551..644Z . DOI : 10.1038 / nature24659 . PMC 5796663 . PMID 29189780 .  
  47. ^ «Неестественный» микроб может производить белки . BBC News . 29 ноября 2017.
  48. ^ Hirao я, Ohtsuki Т, Т Фудзивара, Мицуи Т, Т Yokogawa, Okuni Т, Накаяма Н, Takio К, Ябуки Т, Т Kigawa, Кодама К, Yokogawa Т, Нисикава К, Ёкояма S (февраль 2002 г.). «Неестественная пара оснований для включения аналогов аминокислот в белки». Природа Биотехнологии . 20 (2): 177–82. DOI : 10.1038 / nbt0202-177 . PMID 11821864 . 
  49. ^ Hirao I, Kimoto M, Mitsui T, Fujiwara T, Kawai R, Сато A, Харада Y, Ёкояма S (сентябрь 2006). «Неестественная гидрофобная система пар оснований: сайт-специфическое включение аналогов нуклеотидов в ДНК и РНК». Природные методы . 3 (9): 729–35. DOI : 10.1038 / nmeth915 . PMID 16929319 . 
  50. ^ Kimoto M, Kawai R, T Mitsui, Ёкояма S, Hirao I (февраль 2009). «Неестественная система пар оснований для эффективной ПЦР-амплификации и функционализации молекул ДНК» . Исследования нуклеиновых кислот . 37 (2): e14. DOI : 10.1093 / NAR / gkn956 . PMC 2632903 . PMID 19073696 .  
  51. ^ Yamashige R, Кимото М, Takezawa Y, Сато А, Т Мицуи, Ёкояма S, Hirao я (март 2012). «Высокоспецифичные системы неестественных пар оснований в качестве третьей пары оснований для амплификации ПЦР» . Исследования нуклеиновых кислот . 40 (6): 2793–806. DOI : 10.1093 / NAR / gkr1068 . PMC 3315302 . PMID 22121213 .  
  52. ^ Kimoto M, Yamashige R, Матсунага К Yokoyama S, Hirao I (май 2013). «Генерация высокоаффинных ДНК-аптамеров с использованием расширенного генетического алфавита». Природа Биотехнологии . 31 (5): 453–57. DOI : 10.1038 / nbt.2556 . PMID 23563318 . 
  53. ^ Шмидт М. "Ксенобиология: новая форма жизни как окончательный инструмент биобезопасности" Bioessays Vol 32 (4): 322–31
  54. ^ Herdewijn P, Мольер P (июнь 2009). «К безопасным генетически модифицированным организмам путем химической диверсификации нуклеиновых кислот». Химия и биоразнообразие . 6 (6): 791–808. DOI : 10.1002 / cbdv.200900083 . PMID 19554563 . 
  55. ^ Синкай A, Patel PH, Loeb LA (июнь 2001). «Консервативный мотив активного сайта A ДНК-полимеразы I Escherichia coli является высоко мутабельным» . Журнал биологической химии . 276 (22): 18836–42. DOI : 10.1074 / jbc.M011472200 . PMID 11278911 . 
  56. Перейти ↑ Rackham O, Chin JW (август 2005 г.). «Сеть ортогональных пар рибосома х мРНК». Природа Химическая биология . 1 (3): 159–66. DOI : 10,1038 / nchembio719 . PMID 16408021 .