الحمض النووي المقفل

الحمض النووي المقفل ( LNA )، المعروف أيضًا باسم الحمض النووي الجسري (BNA)، [1] ويشار إليه غالبًا باسم RNA الذي لا يمكن الوصول إليه ، هو نيوكليوتيدات RNA معدلة حيث يتم تعديل شاردة الريبوز بواسطة جسر إضافي يربط الأكسجين 2'. و الكربون 4'.

التركيب الكيميائي لمونومر LNA عبارة عن جسر إضافي يربط الأكسجين 2' والكربون 4' من البنتوز

"يقفل" الجسر الريبوز في شكل 3'- إندو (شمال)، والذي يوجد غالبًا في الدوبلكس على شكل A. يوفر هذا الهيكل زيادة الاستقرار ضد التدهور الأنزيمي. [2] [3] [4] [5]

يوفر LNA أيضًا خصوصية وألفة محسنة في الاقتران الأساسي كمونومر أو أحد مكونات قليل النوكليوتيد. [6] يمكن خلط نيوكليوتيدات LNA مع بقايا DNA أو RNA في قليل النوكليوتيد.

الميزات

يوفر LNA استقرارًا حيويًا معززًا مقارنة بالأحماض النووية البيولوجية الطبيعية. لقد أظهرت قليلات النوكليوتيدات المعدلة من LNA تحسنًا في الديناميكا الحرارية في التهجين إلى RNA وssDNA وdsDNA . [7]

التطبيقات

الإنزيمات LNA

يمكن تعديل إنزيمات الريبوزيم منزوع الاكسجين لتشمل بقايا الحمض النووي المقفل LNA، مما يؤدي إلى إنتاج إنزيمات LNA (إنزيمات DNA المعدلة بـ LNA). قليلات النوكليوتيدات المعدلة هذه، مثل أقاربها من إنزيم الدنا، هي عمومًا نوكليوتيدات داخلية ترتبط بتسلسلات مستهدفة معينة من الحمض النووي الريبي (RNA) وتقطع رابطة الفوسفوديستر الموجودة بين النيوكليوتيدات. [8]

ومع ذلك، فإنها تظهر انقسامًا أكثر كفاءة لرابطة الفوسفوديستر مقارنة بنظيراتها غير المعدلة. [9]

يؤدي تعديل أذرع التعرف على الركيزة من إنزيمات الحمض النووي باستخدام مونومرات الحمض النووي المقفل LNA إلى إنتاج إنزيم LNA يتعرف على فيروس كوكساكي A21 (CAV-21) ويشق تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA) المستهدف الخاص به مشابهًا للتسلسل الموجود في المنطقة غير المترجمة 5' (5' UTR) للفيروس الأنفي البشري -14 ( هرف-14)؛ وهو تسلسل غير معترف به بواسطة إنزيمات DNA غير المعدلة. [10]

العلاجات

يعد استخدام قليلات النوكليوتيدات المعتمدة على الحمض النووي المقفل LNA علاجيًا مجالًا ناشئًا في مجال التكنولوجيا الحيوية . [11] تم تقييم مجموعة متنوعة من قليلات نوكليوتيدات LNA من حيث خصائصها الدوائية والسمية.

خلصت الدراسات إلى أن سمية الحمض النووي المقفل LNA مستقلة عمومًا عن تسلسل قليل النوكليوتيد، وتعرض ملف تعريف أمان تفضيليًا للتطبيقات العلاجية القابلة للترجمة. [12]

تمت دراسة الحمض النووي المقفل LNA لخصائصه العلاجية في علاج السرطان والأمراض المعدية. تم تطوير جزيء مضاد للفيروسات في الحمض النووي المقفل، يسمى SPC2996، لاستهداف ترميز mRNA لبروتين Bcl-2 oncoprotein، وهو بروتين يمنع موت الخلايا المبرمج في خلايا سرطان الدم الليمفاوية المزمنة (CLL).

أظهرت التجارب السريرية للمرحلتين الأولى والثانية انخفاضًا يعتمد على الجرعة في خلايا CLL المنتشرة في حوالي 30% من عينة السكان، مما يشير إلى مزيد من التحقيق في SPC2996. [13]

تم تطبيق الحمض النووي المقفل LNA أيضًا على ميرافيرسن ، وهو علاج تجريبي مخصص لعلاج التهاب الكبد الوبائي C ، ويشكل تسلسل فوسفوروثيويت مكون من 15 نيوكليوتيد مع خصوصية ربط لـ MiR-122 ( حمض ريبوزي نووي ميكروي معبرًا عنه في خلايا الكبد ). [14] [15]

الكشف والتشخيص

يسمح PCR الخاص بالأليل باستخدام الحمض النووي المقفل LNA بتصميم بادئات أقصر، دون المساس بخصوصية الارتباط. [16]

تم دمج الحمض النووي المقفل LNA في التهجين الموضعي (FISH) . [17] FISH هي تقنية شائعة تستخدم لتصور المواد الوراثية في مجموعة متنوعة من الخلايا، لكن الدراسات أشارت إلى أن هذه التقنية كانت محدودة بسبب انخفاض كفاءة التهجين.

على العكس من ذلك، أظهرت المجسات المدمجة القاىمة على LNA زيادة كفاءة التهجين في كل من DNA وRNA . أدى تحسين كفاءة FISH المدمج في LNA إلى تحليل FISH للكروموسوم البشري، وعدة أنواع من الخلايا غير البشرية، والمصفوفات الدقيقة. [17]

تم إجراء فحوصات التنميط الجيني LNA أيضًا، خصيصًا للكشف عن طفرة في البروتين الدهني B . [18]

نظرًا لقابليته العالية للتمييز غير المتطابق، تمت دراسة الحمض النووي المقفل LNA لتطبيقاته في أدوات التشخيص. تم إدخال تحقيقات LNA المعطلة في اختبار التنميط الجيني المتعدد SNP . [19]

تحرير الجينات

يمكن استخدام ssODNs المعدلة بـ LNA (قليلات النوكليوتيدات للحمض النووي المفرد التي تقطعت بهم السبل) مثل ssODNs العادية لتحرير الجينات أحادية القاعدة.

إن استخدام الحمض النووي المقفل LNA في موقع التعديل المقصود أو بالقرب منه يوفر تجنب إصلاح عدم تطابق الحمض النووي بسبب الاستقرار الديناميكي الحراري العالي الذي يتمتع به. [20]

التوليف

كان فريق أوبيكا وآخرون أول من قام بتصنيع LNA كيميائيًا في عام 1997، [21] وتلاهم بشكل مستقل مجموعة جيسبر وينجل في عام 1998. [12] أصبح هذا ممكنًا بعد أن وضع زامنيك وستيفنسون الأساس لإمكانية أن تكون قليلات النوكليوتيدات عوامل عظيمة للتحكم في التعبير الجيني في عام 1978. [22] حتى الآن، تبين أن هناك نهجين مختلفين، يشار إليهما بالاستراتيجيات الخطية والمتقاربة على التوالي، ينتجان LNAs عالي الإنتاجية وفعال. تم تفصيل الإستراتيجية الخطية للتوليف لأول مرة في أعمال أوبيكا و رفاقه. [21] في هذا النهج، يمكن استخدام اليوريدين (أو أي نوكليوسيد RNA متاح بسهولة) كمادة أولية. تتطلب الإستراتيجية المتقاربة تخليق سكر وسيط يخدم متبرع الجليكوزيل الضروري للاقتران مع القواعد النووية . بشكل عام، يتم استخدام جلوكوز-D لإنتاج السكر الوسيط الذي يتم تفاعله لاحقًا مع القواعد النووية باستخدام إجراء التقديمات المعدلة التي تسمح بالاقتران الانتقائي المجسم. [23]

ظلت إضافة أجزاء مختلفة ممكنة مع الحفاظ على الخصائص الفيزيائية والكيميائية الرئيسية مثل الألفة العالية والخصوصية الواضحة في LNA المركب في الأصل. [24] يتم تصنيع هذه الأوليجومرات كيميائيًا وهي متاحة تجاريًا.

الاندماج في DNA/RNA

يمكن دمج LNA في DNA وRNA باستخدام اختلاط بعض بوليميرات DNA وRNA. بوليميريز الحمض النووي فيوجن، وهو إنزيم مصمم تجاريًا يعتمد على بوليميريز الحمض النووي Pfu ، يدمج LNA بكفاءة في الحمض النووي. [7]

المراجع
  1. Elayadi, Anissa N.; Braasch, Dwaine A.; Corey, David R. (Aug 2002). "Implications of High-Affinity Hybridization by Locked Nucleic Acid Oligomers for Inhibition of Human Telomerase †". Biochemistry (بالإنجليزية). 41 (31): 9973–9981. DOI:10.1021/bi025907j. ISSN:0006-2960. PMID:12146961. Archived from the original on 2022-09-28.
  2. Kurreck، J. (1 مايو 2002). "Design of antisense oligonucleotides stabilized by locked nucleic acids". Nucleic Acids Research. ج. 30 ع. 9: 1911–1918. DOI:10.1093/nar/30.9.1911. PMC:113840. PMID:11972327.
  3. Frieden, M. (1 Nov 2003). "Expanding the design horizon of antisense oligonucleotides with alpha-L-LNA". Nucleic Acids Research (بالإنجليزية). 31 (21): 6365–6372. DOI:10.1093/nar/gkg820. ISSN:1362-4962. PMC:275462. PMID:14576324.
  4. Frieden, Miriam; Hansen, Henrik F.; Koch, Troels (Oct 2003). "Nuclease Stability of LNA Oligonucleotides and LNA-DNA Chimeras". Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids (بالإنجليزية). 22 (5–8): 1041–1043. DOI:10.1081/NCN-120022731. ISSN:1525-7770. PMID:14565339. S2CID:10631717. Archived from the original on 2023-11-19.
  5. Morita, K.; Hasegawa, C.; Kaneko, M.; Tsutsumi, S.; Sone, J.; Ishikawa, T.; Imanishi, T.; Koizumi, M. (1 Nov 2001). "2'-O, 4'-C-Ethylene-bridged nucleic acids (ENA) with nuclease-resistance and high affnity for RNA". Nucleic Acids Symposium Series (بالإنجليزية). 1 (1): 241–242. DOI:10.1093/nass/1.1.241. ISSN:0261-3166. PMID:12836354.
  6. Veedu، Rakesh؛ Wengel، Jesper (2011). Medicinal Chemistry of Nucleic Acids. جون وايلي وأولاده ‏. ص. 335–337. ISBN:978-0470596685.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة الاستشهاد: علامات ترقيم زائدة (link)
  7. Veedu, Rakesh N.; Vester, Birte; Wengel, Jesper (26 Mar 2007). "Enzymatic Incorporation of LNA Nucleotides into DNA Strands". ChemBioChem (بالإنجليزية). 8 (5): 490–492. DOI:10.1002/cbic.200600501. PMID:17315250. S2CID:10206060. Archived from the original on 2022-09-26.
  8. Breaker، R. R.؛ Joyce، G. F. (ديسمبر 1994). "A DNA enzyme that cleaves RNA". Chemistry & Biology. ج. 1 ع. 4: 223–229. DOI:10.1016/1074-5521(94)90014-0. ISSN:1074-5521. PMID:9383394. مؤرشف من الأصل في 2023-12-12.
  9. Vester, Birte; Lundberg, Lars Bo; Sørensen, Mads D.; Babu, B. Ravindra; Douthwaite, Stephen; Wengel, Jesper (Nov 2002). "LNAzymes: Incorporation of LNA-Type Monomers into DNAzymes Markedly Increases RNA Cleavage". Journal of the American Chemical Society (بالإنجليزية). 124 (46): 13682–13683. DOI:10.1021/ja0276220. ISSN:0002-7863. PMID:12431091. Archived from the original on 2022-09-29.
  10. Schubert, Steffen; Fürste, Jens P; Werk, Denise; Grunert, Hans-Peter; Zeichhardt, Heinz; Erdmann, Volker A; Kurreck, Jens (May 2004). "Gaining Target Access for Deoxyribozymes". Journal of Molecular Biology (بالإنجليزية). 339 (2): 355–363. DOI:10.1016/j.jmb.2004.03.064. PMID:15136038.
  11. Petersen M، Wengel J (فبراير 2003). "LNA: a versatile tool for therapeutics and genomics". Trends in Biotechnology. ج. 21 ع. 2: 74–81. DOI:10.1016/S0167-7799(02)00038-0. PMID:12573856.
  12. Orum, Miriam Frieden and Henrik (31 Mar 2008). "Locked Nucleic Acid Holds Promise in the Treatment of Cancer". Current Pharmaceutical Design (بالإنجليزية). 14 (11): 1138–1142. DOI:10.2174/138161208784246234. PMID:18473860. Archived from the original on 2022-09-26. Retrieved 2020-10-06.
  13. Dürig, J.; Dührsen, U.; Klein-Hitpass, L.; Worm, J.; Hansen, J. B. Rode; Ørum, H.; Wissenbach, M. (Apr 2011). "The novel antisense Bcl-2 inhibitor SPC2996 causes rapid leukemic cell clearance and immune activation in chronic lymphocytic leukemia". Leukemia (بالإنجليزية). 25 (4): 638–647. DOI:10.1038/leu.2010.322. ISSN:1476-5551. PMID:21358717.
  14. Gebert، Luca F. R.؛ Rebhan، Mario A. E.؛ Crivelli، Silvia E. M.؛ Denzler، Rémy؛ Stoffel، Markus؛ Hall، Jonathan (1 يناير 2014). "Miravirsen (SPC3649) can inhibit the biogenesis of miR-122". Nucleic Acids Research. ج. 42 ع. 1: 609–621. DOI:10.1093/nar/gkt852. ISSN:0305-1048. PMC:3874169. PMID:24068553.
  15. Bonneau، E.؛ Neveu، B.؛ Kostantin، E.؛ Tsongalis، G.J.؛ De Guire، V. (24 يونيو 2019). "How close are miRNAs from clinical practice? A perspective on the diagnostic and therapeutic market". EJIFCC. ج. 30 ع. 2: 114–127. ISSN:1650-3414. PMC:6599191. PMID:31263388.
  16. Bonetta L (2005). "Prime time for real-time PCR". Nat. Methods. ج. 2 ع. 4: 305–312. DOI:10.1038/nmeth0405-305. S2CID:17711047.
  17. Kubota، Kengo؛ Ohashi، Akiyoshi؛ Imachi، Hiroyuki؛ Harada، Hideki (أغسطس 2006). "Improved in situ hybridization efficiency with locked-nucleic-acid-incorporated DNA probes". Applied and Environmental Microbiology. ج. 72 ع. 8: 5311–5317. DOI:10.1128/AEM.03039-05. ISSN:0099-2240. PMC:1538721. PMID:16885281.
  18. Kubota، Kengo؛ Ohashi، Akiyoshi؛ Imachi، Hiroyuki؛ Harada، Hideki (أغسطس 2006). "Improved in situ hybridization efficiency with locked-nucleic-acid-incorporated DNA probes". Applied and Environmental Microbiology. ج. 72 ع. 8: 5311–5317. DOI:10.1128/AEM.03039-05. ISSN:0099-2240. PMC:1538721. PMID:16885281.Kubota, 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.
  19. Petersen M، Wengel J (فبراير 2003). "LNA: a versatile tool for therapeutics and genomics". Trends in Biotechnology. ج. 21 ع. 2: 74–81. DOI:10.1016/S0167-7799(02)00038-0. PMID:12573856.Petersen 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.
  20. van Ravesteyn، TW؛ Dekker، M؛ Fish، A؛ Sixma، TK؛ Wolters، A؛ Dekker، RJ؛ Te Riele، HP (12 أبريل 2016). "LNA modification of single-stranded DNA oligonucleotides allows subtle gene modification in mismatch-repair-proficient cells". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. ج. 113 ع. 15: 4122–7. DOI:10.1073/pnas.1513315113. PMC:4839440. PMID:26951689.
  21. Obika, Satoshi; Nanbu, Daishu; Hari, Yoshiyuki; Morio, Ken-ichiro; In, Yasuko; Ishida, Toshimasa; Imanishi, Takeshi (15 Dec 1997). "Synthesis of 2′-O,4′-C-methyleneuridine and -cytidine. Novel bicyclic nucleosides having a fixed C3, -endo sugar puckering". Tetrahedron Letters (بالإنجليزية). 38 (50): 8735–8738. DOI:10.1016/S0040-4039(97)10322-7. ISSN:0040-4039. Archived from the original on 2023-04-21.
  22. Zamecnik, P. C.; Stephenson, M. L. (1 Jan 1978). "Inhibition of Rous sarcoma virus replication and cell transformation by a specific oligodeoxynucleotide". Proceedings of the National Academy of Sciences (بالإنجليزية). 75 (1): 280–284. Bibcode:1978PNAS...75..280Z. DOI:10.1073/pnas.75.1.280. ISSN:0027-8424. PMC:411230. PMID:75545.
  23. Koshkin، Alexei A.؛ Fensholdt، Jef؛ Pfundheller، Henrik M.؛ Lomholt، Christian (1 ديسمبر 2001). "A Simplified and Efficient Route to 2'-O, 4'-C-Methylene-Linked Bicyclic Ribonucleosides (Locked Nucleic Acid)". The Journal of Organic Chemistry. ج. 66 ع. 25: 8504–8512. DOI:10.1021/jo010732p. ISSN:0022-3263. PMID:11735531. مؤرشف من الأصل في 2022-10-03.
  24. Orum, Miriam Frieden and Henrik (31 Mar 2008). "Locked Nucleic Acid Holds Promise in the Treatment of Cancer". Current Pharmaceutical Design (بالإنجليزية). 14 (11): 1138–1142. DOI:10.2174/138161208784246234. PMID:18473860. Archived from the original on 2022-09-26. Retrieved 2020-10-06.Orum, Miriam Frieden and Henrik (2008-03-31). "Locked Nucleic Acid Holds Promise in the Treatment of Cancer". Current Pharmaceutical Design. 14 (11): 1138–1142. doi:10.2174/138161208784246234. PMID 18473860. Retrieved 2020-10-06.
  • أيقونة بوابةبوابة الكيمياء
  • أيقونة بوابةبوابة الكيمياء الحيوية
  • أيقونة بوابةبوابة علم الأحياء
  • أيقونة بوابةبوابة علم الأحياء الخلوي والجزيئي
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.