Русская Википедия:Замкнутая нуклеиновая кислота
Замкнутая нуклеиновая кислота (Шаблон:Lang-en, LNA), также известная как мостиковая нуклеиновая кислота (BNA)[1] и часто называемая недоступной РНК, представляет собой модифицированный нуклеотид РНК, в котором фрагмент рибозы модифицирован дополнительным мостиком, соединяющим 2'-кислородную группу. и 4' углерод. Мостик «запирает» рибозу в 3'- эндо (северной) конформации, которая часто встречается в дуплексах А-формы. Эта структура обеспечивает повышенную устойчивость к ферментативному расщеплению[2][3][4][5]. LNA также предлагает повышенную специфичность и аффинность при спаривании оснований в качестве мономера или компонента олигонуклеотида[6]. Нуклеотиды LNA могут быть смешаны с остатками ДНК или РНК в олигонуклеотиде.
Синтез
Обика и др. были первыми, кто химически синтезировал LNA в 1997 году[7], а в 1998 году независимо друг от друга последовала группа Джеспера Венгеля[8]. Это стало возможным после того, как Замечник и Стивенсон в 1978 году заложили основу для возможности того, что олигонуклеотиды могут быть отличными агентами для контроля экспрессии генов[9]. На сегодняшний день было показано, что два разных подхода, называемые соответственно линейной и конвергентной стратегиями, обеспечивают высокую производительность и эффективность LNA. Линейная стратегия синтеза была впервые подробно описана в работах Обика и др.[7] В этом подходе в качестве исходного материала можно использовать уридин (или любой доступный нуклеозид РНК). Конвергентная стратегия требует синтеза промежуточного сахара, который служит донором гликозила, необходимым для связывания с азотистыми основаниями. Обычно D-глюкоза используется для получения промежуточного сахара, который впоследствии реагирует с азотистыми основаниями с использованием модифицированной процедуры Форбрюгена, позволяющей стереоселективное связывание[10].
Добавление различных фрагментов остается возможным при сохранении ключевых физико-химических свойств, таких как высокое сродство и специфичность, очевидные в первоначально синтезированном LNA[11]. Такие олигомеры синтезируются химическим путем и коммерчески доступны.
Включение в ДНК/РНК
LNA может быть включен в ДНК и РНК с помощью неразборчивости определённых ДНК- и РНК-полимераз. ДНК-полимераза Phusion, коммерчески разработанный фермент, основанный на ДНК-полимеразе Pfu, эффективно включает LNA в ДНК[12].
Характеристики
LNA обеспечивает повышенную биостабильность по сравнению с биологическими нуклеиновыми кислотами. Олигонуклеотиды, модифицированные LNA, продемонстрировали улучшенную термодинамику при гибридизации с РНК, одноцепочечной ДНК и двуцепочечной ДНК[13].
Применение
LNAзимы
ДНКзимы могут быть модифицированы для включения остатков LNA с образованием LNAзимов (LNA-модифицированных ДНКзимов). Эти модифицированные олигонуклеотиды, как и их родственные ДНКзимы, обычно представляют собой эндонуклеазы, которые связываются со специфическими целевыми последовательностями РНК и расщепляют фосфодиэфирную связь, существующую между нуклеотидами[14]. Однако они демонстрируют более эффективное расщепление фосфодиэфирных связей по сравнению с их немодифицированными аналогами[15]. Модификация плеч распознавания субстрата ДНКзимов мономерами LNA дает LNAзим, который распознает вирус Коксаки A21 (CAV-21) и расщепляет его целевую последовательность РНК, аналогичную последовательности в 5'-нетранслируемой области (5’UTR) риновируса человека −14 (ВСР-14); последовательность, не распознаваемая немодифицированными ДНКзимами[16].
Терапия
Терапевтическое использование олигонуклеотидов на основе LNA является новой областью биотехнологии[17]. Различные олигонуклеотиды LNA были оценены на предмет их фармакокинетических профилей и профилей токсичности. Исследования пришли к выводу, что токсичность LNA обычно не зависит от последовательности олигонуклеотидов и демонстрирует предпочтительный профиль безопасности для переводимых терапевтических применений[11].
LNA был исследован на предмет его терапевтических свойств при лечении рака и инфекционных заболеваний. Заблокированная антисмысловая молекула фосфоротиоата нуклеиновой кислоты, названная SPC2996, была разработана для нацеливания на мРНК, кодирующую онкобелок Bcl-2, белок, который ингибирует апоптоз в клетках хронического лимфоцитарного лейкоза (ХЛЛ). Клинические испытания фазы I и II продемонстрировали дозозависимое снижение циркулирующих клеток ХЛЛ примерно у 30 % выборки, что предполагает дальнейшее изучение SPC2996[18].
LNA также был применен к Miravirsen, экспериментальному терапевтическому средству, предназначенному для лечения гепатита C, представляющему собой 15-нуклеотидную фосфоротиоатную последовательность со специфичностью связывания с MiR-122 (миРНК, экспрессируемая в гепатоцитах)[19][20].
Обнаружение и диагностика
Аллель-специфическая ПЦР с использованием LNA позволяет создавать более короткие праймеры без ущерба для специфичности связывания[21].
LNA был включен в флуоресцентную гибридизацию in situ (FISH)[22]. FISH — это распространенный метод, используемый для визуализации генетического материала в различных клетках, но исследования показали, что этот метод был ограничен низкой эффективностью гибридизации зондов. Наоборот, зонды с включением LNA продемонстрировали повышенную эффективность гибридизации как в ДНК, так и в РНК . Улучшенная эффективность FISH с включением LNA привела к FISH-анализу хромосом человека, нескольких типов нечеловеческих клеток и микрочипов[22].
Также были проведены анализы генотипирования LNA, специально для обнаружения мутации в аполипопротеине B[23].
Из-за его высокой способности к различению несоответствий LNA был изучен на предмет его применения в диагностических инструментах. Иммобилизованные зонды LNA были введены в мультиплексный анализ генотипирования SNP[24].
Редактирование генов
LNA-модифицированные ssODN (синтетические одноцепочечные олигонуклеотиды ДНК) можно использовать, как и обычные ssODN, для редактирования генов с одним основанием. Использование LNA в предполагаемом месте модификации или рядом с ним позволяет избежать репарации несоответствия ДНК из-за более высокой термодинамической стабильности, которой он обладает[25].
Использованная литература
Шаблон:Примечания Шаблон:Нуклеиновые кислоты
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ 7,0 7,1 Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ 11,0 11,1 Шаблон:Cite journalOrum, Miriam Frieden and Henrik (2008-03-31). «Locked Nucleic Acid Holds Promise in the Treatment of Cancer» Шаблон:Wayback. Current Pharmaceutical Design. 14 (11): 1138—1142. doi:10.2174/138161208784246234. PMID 18473860. Retrieved 2020-10-06.
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journalVeedu, Rakesh N.; Vester, Birte; Wengel, Jesper (2007-03-26). «Enzymatic Incorporation of LNA Nucleotides into DNA Strands». ChemBioChem. 8 (5): 490—492. doi:10.1002/cbic.200600501. PMID 17315250. S2CID 10206060.
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journal
- ↑ 22,0 22,1 Шаблон:Cite journal
- ↑ Шаблон:Cite journalKubota, Kengo; Ohashi, Akiyoshi; Imachi, Hiroyuki; Harada, Hideki (August 2006). «Improved in situ hybridization efficiency with locked-nucleic-acid-incorporated DNA probes». Applied and Environmental Microbiology. 72 (8): 5311-5317. doi:10.1128/AEM.03039-05. ISSN 0099-2240. PMC 1538721. PMID 16885281.
- ↑ Шаблон:Cite journalPetersen M, Wengel J (February 2003). «LNA: a versatile tool for therapeutics and genomics». Trends in Biotechnology. 21 (2): 74-81. doi:10.1016/S0167-7799(02)00038-0. PMID 12573856.
- ↑ Шаблон:Cite journal
