Впервые ученые из Кельнского университета (UoC) разработали в лаборатории искусственные нуклеотиды, строительные блоки ДНК, обладающие рядом дополнительных свойств, которые можно использовать в качестве искусственных нуклеиновых кислот для терапевтических целей.
ДНК несет генетическую информацию всех живых организмов и состоит всего из четырех различных строительных блоков — нуклеотидов. Нуклеотиды состоят из трех различных частей: молекулы сахара , фосфатной группы и одного из четырех азотистых оснований — аденина, тимина, гуанина и цитозина.
Нуклеотиды выстраиваются в ряд миллионы раз и образуют двойную спираль ДНК , похожую на винтовую лестницу. Ученые химического факультета УПЦ теперь доказали, что структуру нуклеотидов можно в значительной степени модифицировать в лабораторных условиях. Исследователи разработали так называемую треофуранозильную нуклеиновую кислоту (ТНК) с новой дополнительной парой оснований.
Это первые шаги на пути к полностью искусственным нуклеиновым кислотам с расширенными химическими функциональными возможностями. Исследование «Расширение горизонта пространства ксенонуклеиновых кислот: треозо-нуклеиновые кислоты с повышенным хранением информации» было опубликовано в журнале Американского химического общества.
Искусственные нуклеиновые кислоты по структуре отличаются от оригиналов. Эти изменения влияют на их стабильность и функцию. «Наша треофуранозильная нуклеиновая кислота более стабильна, чем встречающиеся в природе нуклеиновые кислоты ДНК и РНК, что дает много преимуществ для будущего терапевтического использования», — сказала профессор доктор Стефани Кат-Шорр.
В ходе исследования 5-углеродный сахар дезоксирибозу, составляющий основу ДНК, заменили 4-углеродным сахаром. Кроме того, количество азотистых оснований было увеличено с четырех до шести. Заменяя сахар, TNA не распознается собственными ферментами деградации клетки. Это было проблемой терапии на основе нуклеиновых кислот, поскольку синтетически полученная РНК, которая вводится в клетку, быстро разлагается и теряет свой эффект.
Введение TNA в клетки, которые остаются незамеченными, теперь может поддерживать эффект дольше. «Кроме того, встроенная неестественная пара оснований обеспечивает альтернативные варианты связывания с целевыми молекулами в клетке», — добавила Ханна Депмайер, ведущий автор исследования. Кэт-Шорр уверена, что такая функция может быть использована, в частности, при разработке новых аптамеров, коротких последовательностей ДНК или РНК, которые можно использовать для целенаправленного управления клеточными механизмами.
TNA также могут использоваться для адресной транспортировки лекарств к конкретным органам тела (адресная доставка лекарств ), а также в диагностике; они также могут быть полезны для распознавания вирусных белков или биомаркеров.
Теги: биотехнологии
