Ácido nucleico bloqueado

Estrutura química dun monómero de ácido nucleico bloqueado. A pentosa ten unha ponte adicional que une o oxíxeno en 2' co carbono 4'.

Un ácido nucleico bloqueado (en inglés, LNA, de locked nucleic acid), tamén coñecido como ácido nucleico ponteado (BNA, do inglés bridged nucleic acid) ou ARN inaccesible, é un ARN que presenta un nucleótido modificado. Mostran unha grande afinidade e especificidade con dianas de ADN nativas. O residuo de ribosa nun nucleótido de ácido nucleico bloqueado está modificado ao presentar unha ponte extra que conecta o oxíxeno 2' co carbono 4'. A ponte bloquea a conformación da ribosa nunha configuración 3'-endo (norte), a cal a miúdo se encontra en dúplex da forma A. Os nucleótidos de ácido nucleico bloqueado poden ser mesturados con residuos de ADN ou ARN dun oligonucleótido sempre que se desexe e despois hibridar este cun ADN ou ARN seguindo as regras de emparellamento de bases de Watson e Crick. Algúns destes oligómeros son sintetizados quimicamente e están dispoñibles comercialmente. A conformación da ribosa bloqueada mellora a colocación das bases unhas sobre outras (stacking) e a preorganización do esqueleto de azucre fosfato do ácido nucleico. Isto aumenta significativamente as propiedades de hibridación do oligonucleótido tales como a temperatura de desnaturalización.[1]

Os ácidos nucleicos bloqueados foron sintetizados de forma independente polo grupo de Jesper Wengel[2] en 1998, sendo sintetizados por primeira vez polo grupo de Takeshi Imanishi[3] en 1997. Os dereitos intelectuais sobre os ácidos nucleicos bloqueados son propiedade desde 1997 da compañía de biotecnoloxía danesa Exigon A/S.[4]

Estrutura conformacional dun monómero de ácidonucleico bloqueado en configuración β-D.

Os nucleótidos de ácido nucleico bloqueado utilízanse para incrementar a sensibilidade e a especificidade de expresión nas micromatrices de ADN, sondas FISH fluorescentes para técnicas de hibridación in situ, sondas para PCR en tempo real e outras técnicas de bioloxía molecular baseadas en oligonucleótidos. Polo momento (2005) a única técnica eficaz para a detección in situ de micro ARN é o uso de ácidos nucleicos bloqueados. Un triplete de nucleótidos de ácido nucleico bloqueado que rodea un só sitio con emparellamento de bases incorrecto maximiza a especificidade dunha sonda de ácido nucleico bloqueado a menos que a sonda conteña a base guanina do emparellamento G-T incorrecto.[5]

A utilización de oligonucleótidos baseados en ácidos nucleicos bloqueados como ferramentas terapéuticas é un campo emerxente en biotecnoloxía. A compañía farmacéutica danesa Santaris Pharma a/s é propietaria de todos os dereitos para a utilización terapéutica da tecnoloxía dos ácidos nucleicos bloqueados,[6] e actualmente está desenvolvendo un novo fármaco para o tratamento da hepatite C baseado nos ácidos nucleicos bloqueados, chamado Miravirsen, que ten como diana o xene miR-122, e a finais de 2010 este fármaco estaba en ensaio clínico en fase II.[7]

Utilidade da tecnoloxía dos ácidos nucleicos bloqueados

Algunhas das utilidades da súa utilización son:

  • Son ideais para a detección de secuencias curtas de ADN e ARN.
  • Incrementa a estabilidade térmica dos ácidos nucleicos bicatenarios.
  • Teñen a capacidade de discriminar entre ácidos nucleicos que se diferencian nun só nucleótido.
  • Son resistentes ás exo e endonucleases, o que lles dá unha alta estabilidade en aplicacións in vivo e in vitro.
  • Alta especificidade no recoñecemento de secuencias diana.
  • Facilitan a normalización da temperatura de fusión do ácido nucleico (Tm).
  • A capacidade de invadir a febra do ácido nucleico permítelles detectar mesmo mostras con secuencias de difícil acceso.
  • Son compatibles cos procesos encimáticos estandarizados.[8]

Aplicacións da tecnoloxía de ácidos nucleicos bloqueados

Algunhas das súas aplicacións son:

  • PCR específica de alelos: permite o deseño de secuencias iniciadores máis curtas, sen comprometer a capacidade de unión ao sitio específico.[9]
  • Permite xerar perfís de expresión xenética en micromatrices, aumentando a sensibilidade e a selectividade con cantidades máis pequenas de substrato.[10]
  • Investigación do ARN pequeno.
  • Xenotipificación de SNPs .
  • Produción de oligonucleótidos de ARNm antisentido.
  • Interferencia de ARN (ARNi).
  • ADNcimas (DNAzymes).
  • Sondas de polarización fluorescente.
  • Balizas moleculares .
  • Reparación de xenes e salto de exóns.
  • Detección de variantes de empalme.
  • Hibridación comparativa de xenomas (GCH).[11]

Existen outras aplicaciones terapéuticas ou diagnósticas que se encontran actualmente en desenvolvemento.[11]

Notas

  1. ↑ Kaur, H; Arora, A; Wengel, J; Maiti, S (2006). "Thermodynamic, Counterion, and Hydration Effects for the Incorporation of Locked Nucleic Acid Nucleotides into DNA Duplexes". Biochemistry 45 (23): 7347–55. PMID 16752924. doi:10.1021/bi060307w. 
  2. ↑ Alexei A. Koshkin, Sanjay K. Singh, Poul Nielsen, Vivek K. Rajwanshi, Ravindra Kumar, Michael Meldgaard, Carl Erik Olsen, Jesper Wengel (1998). "LNA (Locked Nucleic Acids): Synthesis of the adenine, cytosine, guanine, 5-methylcytosine, thymine and uracil bicyclonucleoside monomers, oligomerisation, and unprecedented nucleic acid recognition". Tetrahedron 54 (14): 3607–30. doi:10.1016/S0040-4020(98)00094-5. 
  3. ↑ Satoshi Obika, Daishu Nanbu, Yoshiyuki Hari, Ken-ichiro Morio, Yasuko In, Toshimasa Ishida, Takeshi Imanishi (1997). "Synthesis of 2′-O,4′-C-methyleneuridine and -cytidine. Novel bicyclic nucleosides having a fixed C3'-endo sugar puckering". Tetrahedron Lett. 38 (50): 8735–8. doi:10.1016/S0040-4039(97)10322-7. 
  4. ↑ "Copia arquivada". Arquivado dende o orixinal o 03 de xaneiro de 2011. Consultado o 27 de novembro de 2015.  Arquivado 03 de xaneiro de 2011 en Wayback Machine.
  5. ↑ You Y., Moreira B.G.; Behlke M.A. and Owczarzy R. (2006). "Design of LNA probes that improve mismatch discrimination". Nucleic Acids Res. 34 (8): e60. PMC 1456327. PMID 16670427. doi:10.1093/nar/gkl175. 
  6. ↑ "Developing LNA technology for new-generation cancer drugs" (PDF). SP2 Magazine. marzo. 
  7. ↑ Franciscus, Alan (2010). "Hepatitis C Treatments in Current Development". HCV Advocate. Arquivado dende o orixinal o 15 de agosto de 2015. Consultado o 27 de novembro de 2015.  Arquivado 15 de agosto de 2015 en Wayback Machine.
  8. ↑ "Locked Nucleic Acid Technology". Arquivado dende o orixinal o 20 de agosto de 2009. Consultado o 27 de novembro de 2015.  Arquivado 20 de agosto de 2009 en Wayback Machine.
  9. ↑ Bonetta, Laura (2005). "Prime time for real-time PCR". Nat. Methods 2 (4): 305–312. doi:10.1038/nmeth0405-305. 
  10. ↑ Roberts, Peter (2006). "MicroRNA expression profiling on arrays enhanced with locked nucleic acids". Nat. Methods 3 (4). doi:10.1038/nmeth869. 
  11. ↑ 11,0 11,1 "Copia arquivada". Arquivado dende o orixinal o 01 de setembro de 2010. Consultado o 27 de novembro de 2015.  Arquivado 01 de setembro de 2010 en Wayback Machine.

Véxase tamén

Ligazóns externas