Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Биологиялық молекула
Biological molecule
Құлыпталған нуклеин қышқылы (ҚНҚ), сондай-ақ көпiрлі нуклеин қышқылы (КНҚ) деп те аталады, және көбінесе қолжетімсіз РНК деп еске алынады, бұл өзгертілген РНК нуклеотиді, онда рибоза бөлiгi 2' оттегі мен 4' көміртегін байланыстыратын қосымша көпірмен өзгертiледi. Көпір рибозаны 3' эндо (солтүстік) конформациясында "құлыптайды", ол көбінесе А формасындағы дуплекстерде кездеседі. Бұл құрылым ферменттік ыдырауға қарсы тұрақтылықты арттырады. ҚНҚ сондай-ақ мономер ретінде немесе олигонуклеотид құрамында негіз жұптасуда жақсартылған ерекшелік пен байланыс қабілетін ұсынады. ҚНҚ нуклеотидтерін ДНК немесе РНК қалдықтарымен араластыруға болады.
A locked nucleic acid (LNA), also known as bridged nucleic acid (BNA), and often referred to as inaccessible RNA, is a modified RNA nucleotide in which the ribose moiety is modified with an extra bridge connecting the 2' oxygen and 4' carbon. The bridge "locks" the ribose in the 3' endo (North) conformation, which is often found in the A form duplexes. This structure provides for increased stability against enzymatic degradation. LNA also offers improved specificity and affinity in base pairing as a monomer or a constituent of an oligonucleotide. LNA nucleotides can be mixed with DNA or RNA residues in a oligonucleotide.
Синтез
Обька және авторлар тобы 1997 жылы LNA-ны алғаш рет химиялық жолмен синтездеді, ал 1998 жылы Йеспер Венгель тобы да тәуелсіз түрде осылай істеді. Бүгінгі күнге дейін екі түрлі тәсіл – сызықтық және конвергенттік стратегиялар жоғары өнімді және тиімді LNA алуға мүмкіндік береді. Синтездің сызықтық стратегиясы алғаш рет Обька және авторлар тобының еңбектерінде толық сипатталған. Әртүрлі топтарды қосу, бастапқыда синтезделген LNA-ның жоғары байланыстыру қабілеті мен ерекшелігі сияқты маңызды физикалық-химиялық қасиеттерін сақтай отырып, әлі де мүмкін. Мұндай олигомерлер химиялық жолмен синтезделеді және саудада қолжетімді.
Obika et al. were the first to chemically synthesize LNA in 1997, independently followed by Jesper Wengel's group in 1998. To date, two different approaches, referred to as linear and convergent strategies respectively, have been shown to produce high yield and efficient LNAs. The linear strategy of synthesis was first detailed in the works of Obika et al. The addition of different moieties has remained a possibility with the maintenance of key physicochemical properties like the high affinity and specificity evident in the originally synthesized LNA. Such oligomers are synthesized chemically and are commercially available.
ДНҚ/РНК-ға кірігу
ЛНА белгілі бір ДНК және РНК полимеразаларының кең спектрлі әрекетін пайдалана отырып, ДНК мен РНК-ға енгізілуі мүмкін. Фьюзиондық ДНК полимераза, Pfu ДНК полимеразасына негізделген коммерциялық фермент, LNA-ны ДНК-ға тиімді қосады.
LNA can be incorporated into DNA and RNA using the promiscuity of certain DNA and RNA polymerases. Phusion DNA polymerase, a commercially designed enzyme based on a Pfu DNA polymerase, efficiently incorporates LNA into DNA.
Қасиеттері
LNA биологиялық нуклеин қышқылдарына қарағанда жоғары биологиялық тұрақтылыққа ие. LNA модификацияланған олигонуклеотидтер РНК, бір тізбекті ДНК (ssDNA) және екі тізбекті ДНК (dsDNA) гибридтерінде термодинамикалық жақсартуды көрсетті. Дегенмен, олар өзгертілмеген аналогтарына қарағанда фосфодиэстерлік байланыстарды тиімдірек кесуге қабілетті. ДНК-ферменттерінің субстратты тану бөліктерін LNA мономерлерімен модификациялау нәтижесінде LNA-фермент пайда болады, ол коксакивирус A21 (CAV 21) вирусын таниды және оның РНК нысаналық тізбегін, адам риновирусы 14 (HRV 14) вирусының 5' аудармалмаған аймағындағы (5' UTR) тізбекке ұқсас кеседі; бұл тізбек өзгертілмеген ДНК-ферменттерімен танылмайды.
LNA offers enhanced biostability compared to biological nucleic acids. LNA modified oligonucleotides have demonstrated improved thermodynamics in hybridization to RNA, ssDNA, and dsDNA. However, they demonstrate more efficient cleavage of phosphodiester bonds compared to their unmodified counterparts. Modification of the substrate recognition arms of DNAzymes with LNA monomers yields a LNAzyme which recognizes coxsackievirus A21 (CAV 21) and cleaves its RNA target sequence similar to one in the 5' untranslated region (5' UTR) of the human rhinovirus 14 (HRV 14); a sequence unrecognized by unmodified DNAzymes.
Емдеу құралдары
ЛНА негізіндегі олигонуклеотидтерді терапиялық мақсатта қолдану биотехнологияның дамып келе жатқан саласы болып табылады. Әртүрлі ЛНА олигонуклеотидтерінің фармакокинетикалық және токсикалық профильдері зерттелді. Зерттеулер ЛНА токсикалық әсерінің олигонуклеотидтік тізбекке тәуелсіз екендігін және аудармалы терапиялық қолдану үшін жағымды қауіпсіздік профилін көрсеткенін анықтады. ЛНА сондай-ақ, гепатит С-ті емдеуге арналған экспериментальді терапиялық препарат – Miravirsen құрамына енді, ол MiR 122-ге (гепатоциттерде экспрессияланатын miRNA) байланысқа ерекшелік танытатын 15 нуклеотидті фосфоротиоат тізбегінен тұрады.
Using LNA based oligonucleotides therapeutically is an emerging field in biotechnology. A variety of LNA oligonucleotides have been assessed for their pharmacokinetic and toxicity profiles. Studies concluded that LNA toxicity is generally independent of oligonucleotide sequence, and displays a preferential safety profile for translatable therapeutic applications. LNA has also been applied to Miravirsen, an experimental therapeutic intended for the treatment of Hepatitis C, constituting a 15 nucleotide phosphorothioate sequence with binding specificity for MiR 122 (a miRNA expressed in hepatocytes).
Анықтау және диагностикалау
LNA-ны қолданатын аллельге қатысты ПТР (ПЦР) арқылы байланыстыру ерекшелігін төмендетпестен, қысқарақ праймерлерді жобалауға болады. LNA флуоресценттік in situ гибридтеу (FISH) әдісіне енгізілген. FISH – әртүрлі жасушалардағы генетикалық материалды көруге қолданылатын кең таралған әдіс, бірақ зерттеулер бұл әдістің зондтың гибридтеу тиімділігінің төмен болуымен шектелгенін көрсетті. Керісінше, LNA енгізілген зондтар ДНК және РНК екеуінде де гибридтеу тиімділігінің жоғарылағанын көрсетті. LNA енгізілген FISH-тың тиімділігінің артуы адам хромосомасын, адам емес жасушалардың бірнеше түрлерін және микромассивтерді FISH талдауына мүмкіндік берді.
Allele specific PCR using LNA allows for the design of shorter primers, without compromising binding specificity. LNA has been incorporated in fluorescence in situ hybridization (FISH). FISH is a common technique used to visualize genetic material in a variety of cells, but studies noted that this technique has been limited by low probe hybridization efficiency. Conversely, LNA incorporated probes demonstrated increased hybridization efficiency in both DNA and RNA. The improved efficiency of LNA incorporated FISH has resulted in FISH analysis of the human chromosome, several types of non human cells, and microarrays.