Livets helix:Ny undersøgelse viser, hvordan RNA stabilt binder sig til kunstige nukleinsyrer

Efterhånden som den medicinske forskning skrider frem, traditionelle behandlingsprotokoller bliver hurtigt opbrugt. Nye metoder til behandling af sygdomme, der ikke reagerer på konventionelle lægemidler, er timebehovet. På jagt efter disse fremgangsmåder, videnskaben har vendt sig til en lang række potentielle svar, herunder kunstige nukleinsyrer. Kunstige eller xeno -nukleinsyrer ligner naturligt forekommende nukleinsyrer (tænk DNA og RNA) - men produceres udelukkende i laboratoriet.

Xeno-nukleinsyrer er afgørende for udviklingen af ​​nukleinsyrebaserede lægemidler. For at være effektiv, de skal kunne binde stabilt til naturligt RNA (en cellulær enkeltstrenget version af DNA'et, som er afgørende for alle kropsprocesser). Imidlertid, det er uklart hvordan, hvis overhovedet RNA hybridiserer med disse xeno -nukleinsyrer. En ny undersøgelse af forskere fra Japan kaster lys over denne mekanisme, åbning af døre til udviklingen af ​​potentielt revolutionerende nukleinsyrebaserede lægemidler.

I deres eksperimentelle undersøgelse offentliggjort i Communications Chemistry, forskernes team var i stand til at bestemme tredimensionelle strukturer af RNA-hybridisering med de kunstige nukleinsyrer serinol-nukleinsyre (SNA) eller L-threoninol-nukleinsyre (L-aTNA), to af de få xeno -nukleinsyrer, der effektivt kan binde og danne duplexer med naturligt RNA. Denne undersøgelse var resultatet af samarbejde mellem forskere ved Graduate School of Engineering ved Nagoya University, Graduate School of Pharmaceutical Sciences ved Nagoya City University, Exploratory Research Center on Life and Living Systems (ExCELLS) fra National Institutes of Natural Sciences, og Graduate School of Engineering ved Osaka University.

Naturlige nukleinsyrer som DNA og RNA har en sukkerphosphat "rygrad" og nitrogenbaserede komponenter; mens de nitrogenbaserede komponenter i SNA og L-aTNA forbliver de samme, de har en aminosyrebaseret rygrad i stedet. SNA og L-aTNA har fordele i forhold til andre kunstige nukleinsyrer på grund af deres enkle struktur, let syntese, fremragende vandopløselighed, og høj nukleasemodstand. Disse egenskaber gør dem mere egnede til udvikling af nukleinsyremedicin. "Da SNA og L-aTNA kan binde til naturlige nukleinsyrer, vi ønskede at vide, hvad nøglen til at stabilisere dupleksstrukturen mellem SNA eller L-aTNA og RNA, "siger Dr. Yukiko Kamiya, hovedforsker ved undersøgelsen, "og derfor, vi begyndte at arbejde med at bestemme den tredimensionelle struktur. "

De fandt ud af, at intra-molekylære (inden-molekyle) interaktioner er vigtige for at holde de spiralformede (snoet) dobbeltstrengede strukturer dannet af acykliske nukleinsyrer og RNA stabile. Mens spiralformede strukturer af naturlige nukleinsyrer er af A-type, hvilket betyder, at de vrider sig mod højre, disse syntetiske dupleksstrukturer syntes at flugte i et vinkelret mønster, hvilket resulterer i større områder mellem hver drejning af spiralen. Ud over, de opnåede tredobbeltstrengede strukturer bestående af L-aTNA eller SNA og RNA, gennem "Hoogsteen basepar" -interaktioner, som vist i figur 1.

Disse fund sætter spørgsmålstegn ved mange ting, vi hidtil har troet er fundamentale inden for biologi. Ribose, sukkeret i rygraden i naturlige nukleinsyrer, synes ikke at være nødvendigt for at danne en stabil duplex, i modstrid med den aktuelt accepterede viden. Hvorfor valgte naturen så ribose? "Dette er måske bedre besvaret gennem fremtidige undersøgelser, der ser på den spiralformede struktur, "siger Dr. Kamiya.

For nu, hendes team er glad for, at deres fund åbner flere muligheder for udvikling af lægemidler. "Den strukturelle forståelse af disse duplekser kan hjælpe os med at finde på nye designs af nukleinsyrebaserede lægemidler. Vi håber, at gennem disse fund, udviklingen af ​​nukleinsyremedicin vil accelerere, " hun siger.

Disse indsigter, selvfølgelig, gå ud over medicinske anvendelser. Nukleinsyrer er tegningerne til "konstruktion" af alle levende organismer, men vi indser, at mange af deres hemmeligheder stadig er afdækket. Disse fund kaster lys over et lille, men betydeligt kapitel af nukleinsyrer.