Ксенонуклеиновые кислоты необходимы для разработки лекарств на основе нуклеиновых кислот. Чтобы быть эффективными, они должны иметь возможность стабильно связываться с естественной РНК (клеточная одноцепочечная версия ДНК, которая необходима для всех процессов в организме).
Однако неясно, как РНК гибридизуется с этими ксенонуклеиновыми кислотами, если это вообще происходит. Новое исследование ученых из Японии проливает свет на этот механизм, открывая двери для разработки потенциально революционных лекарств на основе нуклеиновых кислот.
В своем экспериментальном исследовании, опубликованном в Communications Chemistry, группа исследователей смогла определить трехмерные структуры гибридизации РНК с искусственными нуклеиновыми кислотами, нуклеиновой кислотой серинола (SNA) или нуклеиновой кислотой L-треонинола (L-aTNA), двумя из них. несколько ксенонуклеиновых кислот, способных эффективно связываться и образовывать дуплексы с природной РНК.
Это исследование явилось результатом сотрудничества исследователей из Высшей инженерной школы Нагойского университета, Высшей школы фармацевтических наук Нагойского городского университета, Исследовательского исследовательского центра жизни и живых систем (ExCELLS) Национального института естественных наук, и Высшая школа инженерии Осакского университета.
Природные нуклеиновые кислоты, такие как ДНК и РНК, имеют сахарно-фосфатный «каркас» и компоненты на основе азота; в то время как компоненты на основе азота в SNA и L-aTNA остаются прежними, вместо этого они имеют основу на основе аминокислот. SNA и L-aTNA имеют преимущества перед другими искусственными нуклеиновыми кислотами из-за их простой структуры, легкого синтеза, отличной растворимости в воде и высокой устойчивости к нуклеазам. Эти характеристики делают их более подходящими для разработки лекарств на основе нуклеиновых кислот. «Поскольку SNA и L-aTNA могут связываться с природными нуклеиновыми кислотами, мы хотели знать, что является ключом к стабилизации дуплексной структуры между SNA или L-aTNA и РНК», – заявляет доктор.
Юкико Камия, ведущий научный сотрудник исследования, «поэтому мы начали работать над определением трехмерной структуры."
Они обнаружили, что внутримолекулярные (внутримолекулярные) взаимодействия важны для сохранения стабильности спиральных (скрученных) двухцепочечных структур, образованных из ациклических нуклеиновых кислот и РНК. В то время как спиральные структуры природных нуклеиновых кислот относятся к A-типу, что означает, что они закручиваются вправо, эти синтетические дуплексные структуры, казалось, выстраиваются в перпендикулярном порядке, что приводит к увеличению площади между каждым витком спирали.
Кроме того, они получили трехцепочечные структуры, состоящие из L-aTNA или SNA и РНК, посредством взаимодействий "пары оснований Хугстина".
Эти результаты ставят под сомнение многие вещи, которые мы до сих пор считали фундаментальными в биологии. Рибоза, сахар в основе природных нуклеиновых кислот, не кажется необходимым для образования стабильного дуплекса, вопреки общепринятым в настоящее время знаниям.
Тогда почему природа выбрала рибозу? «Возможно, лучше ответить на этот вопрос в будущих исследованиях спиральной структуры», – говорит д-р. Камия.
На данный момент ее команда рада, что их открытия открывают больше возможностей для разработки лекарств. "Понимание структуры этих дуплексов может помочь нам разработать новые разработки лекарств на основе нуклеиновых кислот.
Мы надеемся, что благодаря этим открытиям, разработка лекарств на основе нуклеиновых кислот ускорится », – говорит она.
Эти идеи, конечно же, выходят за рамки медицинских приложений. Нуклеиновые кислоты – это чертежи "конструкции" всех живых организмов, но мы понимаем, что многие из их секретов все еще не раскрыты.
Эти открытия проливают свет на небольшую, но важную главу нуклеиновых кислот.