DNA triple helix tvorba: potenciální nástroj pro genetické opravy

A. Nayak, P. Khare, M. K. Chourasia, O. Silakari a D. V. Kohli*

Oddělení Farmaceutických Věd, Dr. Hari Singh Gour Vishwavidyalaya, Sagar-470 003, Indie,

*Korespondující Autor: D. V. Kohli
Oddělení Farmaceutických Věd, Dr. Hari Singh Gour Vishwavidyalaya, Sagar-470 003, Indie
E-mail:

Date of Submission 25 March 2004
Date of Revision 06 July 2006
Date of Acceptance 05 November 2006
Indian J Pharm Sci, 2006, 68 (6): 697-704

DOI: 10.4103/0250-474X.30999

Abstract

DNA triple helices offer new perspectives towards oligonucleotide-directed gene regulation. Trojitá šroubovice tvořící oligonukleotidy, které se vážou na dvouvláknovou DNA, jsou zvláště zajímavé, protože jsou zaměřeny spíše na samotný Gen než na jeho produkt mRNA(jako ve strategii antisense). Špatná stabilita některých z těchto struktur však může omezit jejich použití za fyziologických podmínek. Specifické ligandy se mohou interkalovat do trojitých šroubovic DNA a stabilizovat je. Tato recenze shrnuje nedávné pokroky v této oblasti a zároveň zdůrazňuje hlavní překážky, které je ještě třeba překonat, než použití triplex technologie pro terapeutický gen opravy může být dosaženo.

Trojitá šroubovice (obr. 1) v poslední době je předmětem značného zájmu z důvodu možného uplatnění při vývoji nových nástrojů molekulární biologie i terapeutických činidel a z důvodu možného významu struktur H-DNA v biologických systémech . V intermolekulárních strukturách je oligopyrimidin-oligopurinová sekvence duplexu DNA vázána oligonukleotidem třetího řetězce v hlavní drážce .

Obrázek

Obrázek 1: DNA trojité šroubovice

Dva hlavní typy triple helices byly popsány, v závislosti na orientaci třetího vlákna . První hlásil triple-helikální komplexů zapojených pyrimidic třetí pramen, jehož závazná spočívá na Hoogsteen vodíkové vazby mezi T-base pair a thyminu, a mezi C-G párů bází a protonované cytosin . Oligonukleotid obsahující (T, C) se váže paralelně s oligopurinovým řetězcem v tzv. Druhá kategorie trojitých šroubovic obsahuje puriny ve třetím řetězci, který je orientován antiparalelně na oligopurinový řetězec. C·G×G A T * A×a základní trojčata jsou tvořena po reverzním schématu hoogsteenovy vodíkové vazby . Oligonukleotidy obsahující T A G mohou také tvořit trojité šroubovice, jejichž orientace závisí na základní sekvenci .

Triple helix tvorba nabízí přímé prostředky selektivně manipulace genové exprese v buňkách, kde DNA triple helices nabídnout nové pohledy směrem k oligonukleotid režíroval gene nařízení (obr. 2). Syntetické trojité šroubovice tvořící oligonukleotidy (TFOs) se vážou s vysokou afinitou a specificitou na purinový řetězec v hlavní drážce sekvence homopurin-homopyrimidin v dvouvláknové DNA .

obrázek

Obrázek 2: TFO brání přepisem mutovaného genu

TFOs jsou dobré kandidáty, aby být použity jako site-specific DNA-vazebná činidla a jsou vyšetřováni pro jejich použití jako potenciálních terapeutických látek. Byly studovány v antisense aplikace, kde jsou navrženy tak, aby cílové mRNAs, antigene aplikací, kde kontrolují genovou expresi prostřednictvím triple helix formace, a v aplikacích, které cílové proteiny, kde jsou používány jako aptamers .

TFOs lze také použít v genové terapii, kde se zaměřují na sekvenci DNA mutovaného genu, aby se zabránilo jeho transkripci. Purin-bohaté plochy se často nacházejí v genu promotor regionů a TFOs zaměřena na tyto regulační lokalit bylo prokázáno, že selektivně snižují transkripci cílových genů, pravděpodobně tím, že blokují vazbu transkripční aktivátory a/nebo vzniku iniciačních komplexů. Triplex-zprostředkovaná modulace transkripce má potenciální uplatnění v terapii, protože to může být použit, například, pro snížení hladiny proteinů myšlenka být důležité v chorobných procesů. TFOs lze také použít jako molekulární nástroje pro studium genové exprese a bylo prokázáno, že jsou účinné v různých strategiích cílení genů v živých buňkách. TFOs se může vázat na polypurinové / polypyrimidinové oblasti v DNA sekvenčně specifickým způsobem. Specifičnost tato vazba vyvolává možnost použití triplex tvorbě pro směrované modifikace genomu, s konečným cílem opravy genetických vad v lidských buňkách. Několik studií prokázalo, že léčba savčích buněk TFOs může vyvolat opravu DNA a rekombinaci způsobem, který lze využít k zavedení požadovaných změn sekvence. Byla hlášena řada studií, ve kterých byly oligonukleotidy použity jako antigenní sloučeniny v buňkách .

Vznik trojité šroubovice DNA,

Triple helix tvorba je výsledkem oligoinucleotides vazba s vysokou specifičnost uznání hlavní drážky dvojité šroubovicové DNA tím, že tvoří Hoogsteen typ dluhopisů s purinových bází z Watson-Crick párů bází, sloučenina, racionálně konstruované pro umělé regulaci genové exprese . Tvorba triplexů vyžaduje ionty Mg2+, zatímco je inhibována ionty k+.

ve strategii trojité šroubovice nebo antigenu se oligonukleotid váže v hlavní drážce dvouvláknové DNA pomocí Hoogsteenovy vodíkové vazby za vzniku trojité šroubovice . TFOs váže homopurin-homopyrimidinové sekvence ve dvouvláknové DNA. Existují čtyři strukturální motivy pro triplex formace, které byly popsány na základě třetí-strand složení a jeho orientace vzhledem k purin-bohaté vlákno duplex. Purinové motiv TFOs (ty, které se skládají z G a) formulář G*G:C a*: T trojčata a vázat v antiparalelní orientaci s ohledem na purinových pramen duplex. Na druhou stranu, pyrimidinový motiv TFOs (C/T) tvořit triplexy v paralelní orientaci a obecně jen na nízké pH v důsledku nezbytnosti cytosin základny je protonované za účelem vytvoření Hoogsteen dluhopisů; tvoří C+*G:C a T a*: T trojčata. Nakonec se smíšené purinové a pyrimidinové TFOs vážou buď paralelně nebo antiparalelně a tvoří trojčata G*G:C A T*A:T. Orientace, ve které se smíšený motiv TFOs váže, závisí na počtu kroků GpA a ApG v homopurinovém traktu . Antiparalelní orientace je upřednostňována větším počtem kroků, zatímco nízký počet kroků upřednostňuje paralelní orientaci .

jakmile je stanoven nejlepší motiv pro vazbu určité cílové sekvence, problémy s přírodními fosfodiesterovými oligonukleotidy omezují úspěch antigenního přístupu a terapeutické aplikace oligonukleotidů obecně. Oligonukleotidy s přirozenou fosfodiesterovou páteří jsou citlivé na endo a exonukleázy. Převládající aktivita, která degraduje oligonukleotidy, je aktivita 3 ‚ – exonukleázy, ale v některých prostředích byla také pozorována aktivita endonukleázy . Pro aplikaci jako terapeutika in vivo musí být TFOs schopen odolat exonukleázové i endonukleázové aktivitě, aby dosáhl svého cíle. Páteř změny, které uděluje nuclease odpor, ale umožňuje vazbou na dvoušroubovici DNA s vysokou afinitou je nutné pro in vivo aplikace TFOs.

Fosforodiamidátové morfolino oligomery jsou modifikované páteřní oligonukleotidy, které byly dříve zkoumány jako antisense činidla . Morfolinové oligonukleotidy mají neutrální páteř, ve které deoxyribose cukru v DNA je nahrazen šesti-členný kruh a phosphodiester vazba je nahrazena phosphorodiamidate vazby (obr. 3). Morfolinové oligonukleotidy jsou odolné vůči enzymatické degradaci a zdá se, že fungují jako „antisense“ agenti zatýkání překlad nebo zasahování do pre-mRNA sestřih, spíše než tím, že aktivuje RNase H . Byly úspěšně doručeny do tkáňové kultury buněk metodami, které fyzicky narušit buněčné membrány, a jedna studie porovnávající několik z těchto metod zjištěno, že skřípání-načítání bylo co nejefektivnější způsob doručení; nicméně, protože morfolinové páteř je neutrální, kationtové lipidy nejsou účinné mediátory morfolinové oligonukleotid příjmu v buňkách . Nedávná zpráva prokázala, triplex formace o morfolinové oligonukleotid, a proto, non-ionic páteř, tyto studie ukázaly, že morfolino oligonukleotid byl schopen triplex formace v nepřítomnosti hořčíku .

Obrázek

Obrázek 3: Strukturální prezentace phosphodiester DNA a morfolinové

Kationty bylo prokázáno, že hrají důležitou roli v triple helix formace. Když phosphodiester oligonukleotidy slouží jako TFOs, hořčík je obecně potřebné pro triplex formaci s purinových a smíšené motiv TFOs; to také rychlostí reakce a stabilizuje triplex tvořil s pyrimidinový motiv TFOs . Bylo prokázáno, že jiné dvojmocné kationty fungují ve stejné kapacitě jako hořčík, pokud jde o tvorbu triplexů . Hořčík se vyskytuje v koncentraci ~0,8 mM v buňce a ~1,5 mM v krvi , ale většina in vitro triplex reakce jsou prováděny v 5-10 mM MgCl2. Draslík se vyskytuje v buňce v koncentraci ~140 mM a v krvi 4 mM. Vysoké koncentrace draslíku může inhibovat formace triplex s guanin bohaté oligonukleotidy navrženy jako TFOs tím, že zvýhodňují jiné sekundární struktury DNA, jako jsou dimery a quadruplexes . Bude nutné překonat omezenou schopnost phosphodiester TFOs tvoří triplex v nízké hořčíku a vysoký podíl draslíku pro ně být efektivní za fyziologických podmínek. V nedávné studii z morfolinové TFOs, triplex tvorba byla prokázána v nepřítomnosti hořčíku a v přítomnosti draslíku. Tyto vlastnosti činí morpholino TFOs dobrými kandidáty pro další studium jako antigenní terapeutika.

Molekulární modelování

DNA triplex struktura může být postaven molekulární modelování pomocí souřadnic, které správně vzít v úvahu cukru konformace (T,C)-motiv trojité šroubovice . Tato struktura je blíže k DNA ve formě B, jak uvádí studie NMR ve srovnání se strukturou navrženou na základě rentgenové difrakce vláken. Program JUMNA umožňuje konstrukci struktur DNA podle jejich spirálových parametrů . O interkalace stránky mohou být snadno vytvořeny v triplex zdvojnásobením vzestup parametr pro dva sousední T·X T základní trojčata (růst = o 6,8 Å), a následně klesá twist parametr mezi těmito dvěma trojčata od 34° do 16° ke snížení dluhopisů vzdálenost omezení.

Pomocí molekulární modelování, jeden může prokázat možnost vytvoření paralelní triple helix, ve kterém na jeden pramen interaguje s neporušenou duplex v menší drážka, přes román, základní interakce .

JUMNA používá směs spirálových a vnitřních souřadnic (valenční a dihedrální úhly) k popisu pružnosti nukleových kyselin. Spirálové parametry umístí každý 3 ‚ monofosfátový nukleotid vzhledem k systému s pevnou osou. Spojení mezi po sobě jdoucími nukleotidy jsou udržována s kvadratickými omezeními na vzdálenostech O5′ – C5‘. Kromě toho se sníží počet proměnných s ohledem na Kartézský souřadný programy, volba fyzicky smysluplné proměnných umožňuje velké, vzájemné konformační pohyby během minimalizace, spolu s efektivní kontrolou konstrukce a snadné zavedení omezení nebo omezení. Dostupné nástroje zahrnují jak adiabatické mapování, tak kombinatorické vyhledávání s ohledem na zvolené strukturální parametry. Zvláštnosti Flex silové pole patří přítomnost konkrétní termín na účet pro úhlová závislost vodíkové vazby a možnost elektrostatické energie screening s esovitě dielektrické funkce ε (R) =D-(D-D0)/2 exp (-R), kde R je vzdálenost mezi dvěma náboji. Svahu, plošina hodnotu na dlouhé vzdálenosti D, a počáteční hodnota D0 funkce jsou nastavitelné, s výchozí hodnoty 0.16, 80 a 1,v uvedeném pořadí, s použitím dvou předpokladů již použity pro konstrukci minor-groove triple helix . Za prvé, základní trojčata jsou omezena tak, aby byla koplanární, aby se zabránilo možným interakcím interbase triplet. Takovéto interakce, snadno tvořit během výstavby protáhl šroubovice, ale nemůže hrát roli v uznání nebo pramen exchange, protože tyto procesy jsou nezávislé na celkové pořadí. Bylo ověřeno, že optimalizovaná struktura triplexu s malou drážkou je nezávislá na těchto omezeních. Druhým předpokladem, v souladu se stechiometrií komplexů RecA / DNA, která ukazuje tři nukleotidy na Monomer RecA, je použití trinukleotidové spirálové symetrie. Z tohoto důvodu byly předběžné studie omezeny na sekvence s opakováním trinukleotidů.

specifické omezení nebo omezení jsou potřebné pro konstrukci triplexu a manipulaci. Patří sem omezení“ plató “ a omezení trinukleotidové symetrie, popsaná dříve . Opěrka „plateau“ udržuje souběžnost základen tvořících trojici, přičemž umožňuje rotace a posuny potřebné pro přepínání párů základen. Omezení symetrie trinukleotidů znamená ekvivalenci proměnných popisujících každou po sobě jdoucí skupinu tří nukleotidů. Strečink dsDNA, takže twist klesá a drobné drážky otevře již dříve dosaženo zádržných vzdálenost mezi svorkou O3′ atomy trinucleotide symetrie jednotky. Tento zádržný systém byl mírně upraven, protože vzdálenost O3′ – O3 ‚ může být změněna bočním posunem páteřních kostí během výměny pramenů. V nedávné práci byla omezena pouze složka vektoru O3‘ – O3 ‚ rovnoběžná s osou šroubovice. Pouta na šířka drážky, kalibrované pomocí numerických Poisson-Boltzmannova elektrostatické výpočty byly použity, aby se zabránilo drážka zúžení kvůli nedostatku explicitní molekuly rozpouštědla .

přepínání párů bází je studováno rotací bází pomocí přístupu definovaného Bernetem et al . To zahrnuje omezení aplikovaná na úhlu θ mezi glykosidické vazby (purinové: C1′-N9 nebo pyrimidinu: C1′-N1) a vektor, který spojuje dva C1′ atomy ze základní dvojice, promítá na rovinu kolmou k místní šroubová osa. θ má v kanonické B-DNA hodnotu 55°. Modelování přepínání párů bází pro zvolenou základnu zahrnuje adiabatickou změnu θ od 65° do 10° po krocích po 2° při zachování „plató“ i protahovacích omezení.

Překážky a omezení setkal v triple helix formace

Biologické aplikace TFOs jsou ohroženy základní biofyzikální úvahy, stejně jako omezení uložená fyziologických podmínek. Triplexová formace zahrnuje přístup a vazbu záporně nabitého třetího řetězce na dvojitě záporně nabitý duplex. Neutralizace náboje odpor je obvykle poskytována experimentálně hladina Mg++ (5-10 mM), které jsou mnohem vyšší, než to, co je myšlenka být k dispozici v buňkách . Kromě toho triplexová formace zahrnuje konformační změny na straně třetího řetězce a určité zkreslení podkladového duplexu . Pyrimidinový motiv triplexy jsou nestabilní při fyziologickém pH, protože požadavek na cytosin protonace, která se vyskytuje v relativně kyselé pH (pKa = 4.5). To je nezbytné pro druhou hoogsteenovu vodíkovou vazbu, i když výsledný kladný náboj zjevně významně přispívá k triplexní stabilitě . Pyrimidin motif triplexy obsahující sousední cytosiny jsou často méně stabilní než ty s izolovanými cytosiny. Tradičně se to připisuje účinkům odpuzování náboje a náboje, i když nedávná studie naznačuje, že kritickým faktorem může být neúplná protonace sousedních cytosinů . Kromě toho, purinových motiv třetí pramenů (které jsou G bohatý) mohou tvořit G tetrad ve fyziologické hladiny K+, které inhibují triplex formace . Všechny tyto faktory ukládají kinetické bariéry na tvorbu triplexů a snižují stabilitu triplexů, jakmile se vytvoří (většina triplexů, i za optimálních podmínek in vitro, je méně stabilní než podkladový duplex .

Strategie proti omezení

první a nejdůležitější problém se objevil v trojité šroubovice antigene strategie je nestabilita triplex tvořen TFOs za fyziologických podmínek, což následně omezuje využití tohoto velmi fascinující strategie, určena pro genu korekce proměnlivé míře. Proto byly navrženy různé přístupy a strategie, které poskytují stabilitu vytvořené trojité spirálovité struktuře.

oligonukleotidy řízené trojité šroubovice by mohly být stabilizovány pomocí ligandy nukleových kyselin, které selektivně stabilizují trojité šroubovice. Ukázalo se například, že ethidiumbromid váže a stabilizuje trojitou šroubovice vyrobenou z poly (dT)·poly (dA)× poly (dT), která obsahuje pouze trojčata T·A×T . Nicméně, tato sloučenina špatně stabilizuje (nebo dokonce destabilizuje) trojité šroubovice obsahující jak T·A×T a C·G×C+ základnu trojčata, pravděpodobně v důsledku elektrostatického odpuzování . Benzopyridoindole deriváty byly první molekuly hlášeny silně stabilizace tohoto typu triple helices i když mají přednost T·X T táhne . Bylo také prokázáno, že několik dalších interkalatorů a různých ligandů s malou drážkou DNA se váží na trojité šroubovice DNA. Například trojité šroubovice může být stabilizována pomocí chemické modifikace oligonukleotidů jako psoralene připojené k oligonukleotidy bylo prokázáno, že zvyšují jejich biologickou aktivitu po UV ozáření . Interkalátory obvykle stabilizují ve větší míře trojité šroubovice obsahující trojčata T·A×T, zatímco menší pojiva drážky obvykle destabilizují triplexy, s výjimkou zvláštního případu, kdy Trojitá šroubovice zahrnovala řetězec RNA . Protože žádné strukturální údaje jsou k dispozici na triple helix-ligand komplexů, ne hodně je známý o interakce, které přímé konkrétní interkalace do trojité šroubovice. BPI derivátů bylo prokázáno, že intercalate mezi T·X T základní trojčata excitaci fluorescence energy transfer ze základny trojčata ligandy a pomocí lineární a kruhové dichroismu . Bylo zjištěno, že pyrimidin-paralelní morfolino oligonukleotidy jsou schopny tvořit triplex s duplexním cílem. Jak se očekávalo, tento motiv vyžadoval nízké pH pro tvorbu triplexů, jak vyžaduje fosfodiester TFO s paralelním motivem pyrimidinu. Tuto závislost na pH lze překonat takovými substitucemi, jako je 5-methylcytosin pro cytosiny v TFO .

alternativní přístup, kterým lze stabilizovat trojité šroubovice, je prostřednictvím chemických modifikací oligonukleotidů, jako je kovalentní připojení akridinové molekuly . Bylo prokázáno, že substituce akridinem silně zvyšuje inhibici štěpení restrikčních enzymů a také nenarušuje sekvenční specificitu pro tvorbu triplexů .

Aplikace Triple Helix DNA

tvorba mezimolekulárních DNA triple helices nabízí možnost navrhování sloučeniny s rozsáhlým sekvence rozpoznání vlastností, které mohou být užitečné jako antigene agenty nebo nástroje v molekulární biologii . Během posledního desetiletí se v léčivé chemii objevuje nový přístup využívající analogy DNA jako terapeutická činidla. To je založeno na regulaci exprese genů proteinů/enzymů souvisejících s onemocněním blokováním jejich transkripce (antigenu) nebo translace (antisense) (obr. 4). To je ovlivněna prostřednictvím sekvence specifické vazby komplementární oligonukleotidy buď DNA duplex prostřednictvím triplex tvorbu inhibuje produkci mRNA nebo zasahovat do překladu druhé na proteiny. Od oligonukleotidy nemají vstupovat do buněk snadno a podléhají zničení buněčnými nukleázami, různé chemicky modifikovaných analogů oligonukleotidů jsou navrženy, syntetizovány a hodnoceny pro rozvoj jako terapeutických činidel.

Obrázek

Obrázek 4: Principy antigene a antisense therapeutics

zvláštní uznání homopurine-homo pyrimidinu regionů v duplexu DNA tím, triplex tvořících oligonukleotidů (TFOs) poskytuje atraktivní strategie pro genetické manipulace, s konečným cílem opravy genetických vad v lidských buňkách. Schopnost zaměřit se na mutace se může ukázat jako užitečná jako nástroj pro studium opravy DNA a jako technika genové terapie a genetického inženýrství .

Efektivní nástroje založené na triple helices byly vyvinuty pro různé biochemické aplikace, jako je vývoj vysoce specifických umělé nukleázami. Antigenní strategie zůstává jednou z nejvíce fascinujících oblastí triplexní aplikace pro selektivní kontrolu genové exprese (Tabulka 1). Zaměření genomových sekvencí se nyní ukázala být cenným koncept na stále omezený počet studií; místní mutageneze je v tomto ohledu zajímavá aplikace triplex tvořících oligonukleotidů, na buněčných kulturách .

Target gene Cell line Oligomersize, andmodifications
Transfected genes CAT gene/ IL ?2Rpromoter
CAT gene/(6-16)
IRECAT gene/tkpromoter
PRE upstream
Endogenous genes
IL-2R
c-myc
SV 40 T Ag
Antivirals
SV 40
HIV-1
HSB2 cells (T-cell) HeLacells
cv-1 cells
Human lymphocytes
HeLacells
Tsa 8 cells
CV-1 MT4
15-mer acridine orpsoralenlinked
21-mer
38-mer
colesterol
28-mer
27-mer
15,20-mer
PNAs 8-mer, acridine
31,38-mers

Table 1: Studie antigenových nukleových kyselin v rámci eukaryotických Buňek80

antigenní strategie se zaměřují především na cílení genů homologní rekombinací nebo oligodeoxynukleotidy tvořícími trojité šroubovice. Z mnoha technických důvodů, včetně velmi omezené dostupnosti genů v rámci vysoce malariakondenzované, proteinem obalené chromozomální struktury, klinická aplikace těchto metod nepokročila rychle. Nedávno popsali alternativní přístup, pomocí polyamidů, které mohou difundovat do jádra a rozpoznávat specifické sekvence DNA . I když je tato metodika velmi vzrušující, je stále ještě v plenkách a její konečná klinická užitečnost zůstává neznámá .

Terapeutické aplikace antigene technologie

Triple helix DNA přitahuje pozornost, protože případné uplatňování TFOs jako terapeutická činidla, pro aplikace, jako jsou intracelulární gene cílení, jako racionální chemické roztoky k sekvenčně specifické rozpoznávání DNA duplex a identifikace genů, které jsou zodpovědné za růst buněk a maligní transformaci . S těmito znalostmi přišla přirozená touha převést tyto informace do nových, cíleně specifických terapeutických strategií pro léčbu rakoviny, kardiovaskulárních chorob a dalších běžných nemocí lidstva (Tabulka 2). Nedávný vývoj relativně specifického biochemického inhibitoru bcr / abl proteinu tyrosinkinázy u pacientů s chronickou myeloidní leukémií je ohromujícím příkladem tohoto úkolu . U terapií zaměřených přímo na náhradu, opravu nebo deaktivaci genů způsobujících onemocnění byl pokrok mnohem pomalejší a dosud nebylo dosaženo úspěchu ekvivalentního biochemickému inhibitoru bcr/abl. Důvody jsou složité a liší se podle typu použité genové terapie .

Disease Cause
Cancer
Viral infection
Endocrinological
Bacterial
Neurological
Autoimmune
Parasite
Uncontrolledcellgrowthfrommutationalactivation and activation of oncogenes
Replication of virus in host cellse.g., HIV,HSC, influenza
Abnormallevels of-renin, angiotensinaseorvasopressin precursor (highbloodpressure)-transforminggrowth factor(kidneyfailure)-growth hormone(acromegaly)-gastrins (ulcers)
Antibioticresistant tuberculosis, mycoplasmas-blocking of 3’terminus of16s RNA
Lesins in β-amyloid gene (Alzhiemer’sdisease)
Inadvertantproduction of antibodiesagainst normal tissues (degradation of
host tissue -arthritis, myasthenia
gravis), blocking β-cell, Igcellor T-cell
receptor genes byantisense
Haempolymeraseproduction (malaria­blockingexpressions of haempolymerase), spavá nemoc(trypansoma)

Tabulka 2: Některé Nemoci Přístupný pro Léčbu pomocí DNA Therapeutics

Stephenson a Zamecnik ukázal, že krátké (13nt) DNA oligonukleotid reverzní komplementární sekvence („antisense“), Rous sarcoma virus může inhibovat replikaci viru v kultuře. Jednou z nejdůležitějších vlastností antisense a antigene oligonukleotidů v jejich použití jako léčiv je jejich nuclease odpor. Phosphorothioate oligonukleotidy jsou nejběžnější typ oligonukleotidy s relativně vysokou nuclease odpor a byly zavedeny na trh jako léky proti cytomegaloviru-indukované retinitidy . Oligonukleotidy s 2′-O,4′-C – ethylen nukleové kyseliny (ENA) reziduí na druhé místo z 3′ konce vykazují mnohem vyšší nuclease odpor než ty s uzamčené nukleové kyseliny (LNA) reziduí na stejné pozici .

i když Kurreck et al uvádí, že LNA oligonukleotidů byly stabilní v lidském séru , částečně upravený ENA oligonukleotidy byly mnohem více nuclease-rezistentní než LNA oligonukleotidů v krysí plazmě. Navíc oligonukleotidy souběžně modifikované zbytky ENA na konci 3′ a 5′ vykazují větší stabilitu než ty částečně modifikované. Oligonukleotidy ENA mají tedy vysoký potenciál jako antisense a antigenní činidla, která mohou být použita in vivo . Tvorba triplexů specifická pro sekvenci může být použita pro cílení genů, umlčování genů a mutagenezi .

budoucí vyhlídky

oligonukleotidy se mohou vázat specificky na cílový Gen zájmu tvorbou trojité šroubovice. Triplex tvořících oligonukleotidů v současné době jsou navrženy tak, aby se váží na her-2 (lidského epidermálního růstového faktoru receptoru 2)/ neu genu, genu, který je nad-vyjádřil v celé řadě lidských nádorů, včetně nemalobuněčného karcinomu plic, rakoviny prsu, rakoviny vaječníků, a GI nádorů. Tato strategie bude široce použitelná, aby se zabránilo expresi mnoha onkogenů nebo jiných genů souvisejících s rakovinou. Tyto „antigenní“ oligonukleotidy se nyní používají k dodávání DNA-alkylačních činidel na specifické báze v promotoru a kódující sekvenci HER-2/neu, aby se zabránilo iniciaci a prodloužení transkripce. Zejména, triplex tvořících oligonukleotidů byly použity k dodávat dusík hořčice, jako je chlorambucil, na konkrétní guanin základny v her-2/neu genu, aby se zabránilo genové exprese. Cílově specifická protirakovinová strategie zahrnující antigenní oligonukleotidy spojené s DNA aktivními léky se v blízké budoucnosti ukáže jako milník.

  1. Thuong, N. T. and Helene, C., Angew. Cheme. Int., 1993, 32, 666
  2. Mirkin, S.M. and Frank-Kamenetskii, M. D., Annu. Páter Biophys.Biomol. Struct., 1994, 23, 541.
  3. Patrizia, a., Paola B. a., Jean-Louis, M., Therese G., Claude H. andJian-Sheng s., Nucl. Kyselina. Rez., 2002, 30, 5407.
  4. Sun, J. S. and Helene, C., Curr. Opine. Struct. Biol., 1994, 3, 345.
  5. Le Doan, T., Perrouault, L., Praseuth, D., Habhoub, N., Decout, J. L., Thuong, n. t., Lhomme, J. a Helene, C., Nucl. Kyselina. Rez., 1987,15, 7749.
  6. Moser, h. E. and Dervan, P. B., Science, 1987, 238, 645.
  7. Beal, P. A. and Dervan, P. B., Věda, 1991, 251, 1360.
  8. Pilch, D. S., Levenson, C. a Shafer, R. H., Biochemie, 1991, 30,6081.
  9. DeBizemont, T., Duval-Valentin, G., Sun, J. S., Bisagni, E., Garestier, T. a Helene, C., Nucl. Kyselina. Rez., 1996, 24, 1136.
  10. McGuffie, E. M. a Catapano, C. V., Nucl. Kyselina. Rez., 2002, 30,12, 2701.
  11. Basye, J., Trent, J. O., Gao, D. a Ebbinghaus, s. W., Nucl. Kyselina.Rez., 2001, 29, 4873.
  12. Helene, C. and Toulme, J. J., Biochem. Biophys. Padělání., 1990,1049, 99.
  13. Helene, C., Eur. J. Rakovina, 1994, 30, 1721.
  14. Stein, C. A. and Cheng, Y. C., Věda, 1993, 261, 1004.
  15. Wagner, R. W., Nature, 1994, 372, 333.
  16. Praseuth, D., Guieysse, a. L., Helene, C., Biochem. Biophys.Padělání., 1999, 1489, 181.
  17. Sun, J. S., DeBizemont, T., Duval-Valentin, G., Montenay-Garestier, T. a Helene, C., C. R. Acad. Věda., 1991, 313, 585.
  18. Gamper, H. B. J., Kutyavin, I. V., Rhinehart, R. L., Lokhov, S. G. Reed,M. W. a Meyer, R. B., Biochemie, 1997, 36, 14816.
  19. Eder, P. S., DeVine, R. J., Dagle, J. M. a Walder, J. a., AntisenseRes. Rozvoj., 1991, 1, 141.
  20. Fisher, T. L., Terhorst, T., Cao, X. a Wagner, R. W., Nucl. Kyselina.Res., 1993, 21, 3857.
  21. Stein, D., Foster, e., Huang, S. B., eller AcidDrugDev., 1997, 7, 151.
  22. Summerton, St AcidDrugDev., 1997, 7, 63.
  23. Summerton, Antis AcidDrugDev., 1997, 7, 187.
  24. Hudziak, R. M., Barofsk. AcidDrugDev., 1996, 6,267.
  25. Ghosh, C., Stein, D., eller, 2000, 313, 135.
  26. Giles, R.V., Spiller, D.G., Clark, R.E. and Tidd, D.M., AntisenseNucl. AcidDrugDev., 1999, 9, 213.
  27. Ghosh, C. and Iversen, P.L., AntisenseNucl. AcidDrugDev.,2000, 10, 263.
  28. Lacroix, L., Arimondo, P.B., Takasugi, M., Helene, C. and Mergny,J.L., Biochem. Biophys. Res. Commun., 2000, 270, 363.
  29. Rougee, M., Faucon, B., Mergny, J.L., Barcelo, F., Giovannangeli, C.,Garestier, T. and Helene, C., Biochemistry, 1992, 31, 9269.
  30. Maher, L.J., Dervan, P.B. and Wold, B.J., Biochemistry, 1990, 29,8820.
  31. Singleton, S.F. and Dervan, P.B., Biochemie, 1993, 32, 13171.
  32. Blume, s. W., Lebowitzi, J., Zachariáš, W., Guarcello, V., Mayfield,C. a., Ebbinghaus, s. W., Bates, P., Jones, D. E., Trent, J. andVigneswaran, N., Nucl. Kyselina. Rez., 1999, 27, 695.
  33. Darnell, J., Lodish, H. a Baltimore, D, V; Molekulární CellBiologyScientific American Books, New York, 1990, 531.
  34. Suda, T., Mišima, y., Asakura, h. a Kominami, R., Nucl. Kyselina.Res., 1995, 23, 3771.
  35. Olivas, W. M. a Maher, L. J., Nucl. Kyselina. Res., 1995, 23, 1936.
  36. Svinarčuk, F., černy, D., Debin, a., Delain, E. and Malvy, C., Nucl.Kyselina. Rez., 1996, 24, 3858.
  37. Faruqi, A. F., Krawczyk, S. H., Matteucci, M. D. a Glazer, P. M., Nucl. Kyselina. Res., 1997, 25, 633.
  38. Blume, s. W., Guarcello, V., Zachariáš, W. a. Miller, D. M., Nucl.Kyselina. Res., 1997, 25, 617.
  39. Ouali, M., Letellier, R., Adnet, F., Liquier, J., Sun, J. S., Lavery, R. andTaillandier, E., Biochemie, 1993, 32, 2098.
  40. Macaya, R. F., Schultze, P. a Feigon, J., J. Amer. Cheme. SOC.,1992, 114, 781.
  41. Radhakrishnan, I. a Patel, D. J., biochemie, 1994, 33, 11405.
  42. Arnott, S., Bond, P. J., Selsing, E. a. Smith, P. J. C., Nucl. Kyselina.Rez., 1976, 3, 2459.
  43. Lavery, R. and Sklenar, H., J. Biomol. Struct. Dyna., 1988, 6, 63.
  44. Bertucat, G., Lavery, R. and Prevost, C., J. Biomol. Struct. Dyna.,1998, 16, 535.
  45. Lavery, R., Peyrard, m., Eds. In; nelineární excitace inbiomolekuly, Springer-Verlag, Editions de Physique, Berlin and NewYork, 1995, 57.
  46. Hingerty, B. E., Richtie, R. H., Ferrell, T. L. a. Turner, J. E., Biopolymery, 1985, 24, 427.
  47. Bernet, J., Zakrzewska, K. and Lavery, R., J. Mol. Struct.Theochem., 1997, 398-399, 473.
  48. Pesco, J., Salmon, J. M., Vigo, J. a Viallet, P., anální. Biochem.,2001, 290, 221.
  49. Gilbert, D. E. and Feigon, J., Curr. Opine. Struct. Biol., 1990, 9, 305.
  50. 50. Šimizu, m., Koniši, a., Šimada, y., Inoue, h. a Ohtsuka, e., FEBS. Lette., 1992, 302, 155.
  51. Asensio, J. L., Carr, R., Brown, T. a Varování, A. N., J. Amer.Cheme. SOC., 1999, 121, 11063.
  52. Asensio, J. L., Lane, A. N., Dhesi, J., Bergqvist, a. S. Brown, T., J. Mol. Biol., 1998, 275, 811.
  53. Volker, J. a Klump, H. H., biochemie., 1994,33, 13502 .
  54. Sugimoto, N., Wu, P., Hara, h. a Kawamoto, y., biochemie.,2001, 40, 9396.
  55. Arimondo, P. B., Garestier, T., Helene, C. a Sun, J. S., Nucl. AcidRes., 2001, 29, 15.
  56. Michael, M., Seidman, M. M., Peter, M. G., J. Clin.Investovat., 2003,112, 487.
  57. Panas Scaria, P. V. a Shafer, R. H., J. Biol. Cheme., 1991, 266,5417.
  58. Mergny, J. L., Collier, D., Rougee, M., Montenay-Garestier, T. andHelene, C., Nucl. Kyselina. Res., 1991, 19, 1521.
  59. 59. Mergny, J. L. Duval-Valentin, G., Nguyen, C. H., Perrouault, L., Faucon, B., Rougee, M., Montenay-Garestier, T., Bisagni, E. andHelene, C., Věda, 1992, 256, 1681.
  60. Lee, J. S., Latimer, L. J. P. a Hampel, K. J., Biochemie, 1993, 32,5591.
  61. Park, Y.W. A Breslauer, K. J., Proc. Natle. Acad. Věda. USA, 1992, 89, 6653.
  62. Durand, m., Thuong, N. T. a Maurizot, J. C., J. Biol. Cheme., 1992,267, 24394.
  63. Durand, M., Thuong, n. t. a Maurizot, J. C., J. Biomol. Struct.Dyna., 1994, 11, 1191.
  64. Kulkou, M., Smith, C. C., Aurelianus, L., Meade, K., Miller, P. a Ts ‚ o,P. O. P., Proc. Natle. Acad. Věda. USA, 1989, 86, 6868.
  65. Chang, E. H. Miller, P. S., Cushman, C., Devdas, K., Pirolo, K. F., Ts’oP.O.P. a Yu, Z. P., Biochemie, 1991, 30, 8283.
  66. Pilch, D.S. A Breslauer, K. J., Proc. Natle. Acad. Věda. USA, 1994, 91, 9332.
  67. Pilch, D. S., Waring, M. J., Sun, J. S., Rougee, M., Nguyen, C. H., BisagniE., Garestier, T. A Helene, C., J. Mol. Biol., 1993, 232, 926.
  68. Kim, S. K., Sun, J. S., Garestier, T., Helene, C., Bisagni, E., Rodger, A. a Norden, B., Biopolymery, 1997, 42, 101.
  69. lin, S.B., Kao, C. F., Lee, S. C. and Kan, l. s., AnticancerDrugDes., 1994, 9, 1.
  70. Grigorjev, m., Praseuth, D., Robin, P., Hemar, a., Saison-Behmoaras, T., Dautry-Varsat, a., Thuong, N. T. a Helen, C., Proc. Natle.Acad. Věda. USA, 1991, 88, 3389.
  71. Grigorjev, m., Praseuth, D., Robin, P., Hemar, a., Saison-Behmoaras, T., Dautry-Varsat, a., Thuong, N. T., Helen, C. a Harel-Bellan,a., Proc. Natle. Acad. Věda. USA, 1992, 267, 3389.
  72. Gowersův, D. M. a. Fox, K. R., Nucl. Kyselina. Res., 1999, 27, 1569.
  73. 73. Nagatsugi, F., Sasaki, S., Miller, P. S. a Seidman, M. M., Nucl.Kyselina. Rez., 2003, 15, 31.
  74. Melton, D. W., BioEssays, 1994, 16, 633.
  75. Helene, C., rakovina, 1994, 30, 1721.
  76. Majumdar, a., Khorlin, A. a Dyatkina, N., Nat. Genete., 1998, 20,212.
  77. Kielkopf, C. L. Baird, E. E. a Dervan, P. B., Nat. Struct. Biol.,1998, 5, 104.
  78. Alan, M. and Gewirtz, M. D., J. Clin. Oncol., 2000, 18, 1809.
  79. Rao, N. R. a Nalluri, B. N., Ind. J. Pharm. EDA., 2003, 37, 132.
  80. Varmus, h. E., I. Biosci. Rep., 1990,10,413.
  81. Fearon, E. R. and Dang, C. v., Current Biol., 1999, 9, R62.
  82. Hahn, W. C., Počítadlo, C. M. a Lundberg, A. S., Příroda, 1999, 400,464.
  83. Druker, B. J. a Lydon, N. B., J. Clin. Investovat., 2000, 105, 3.
  84. Stephenson, M. L. a Zamecnik, P. C., Proc. Natle. Acad. Věda.USA a., 1978, 75, 285.
  85. ozubené kolo GE Pharmacokinet.,2002, 41, 255.
  86. Morita, k., Hasegaw Med. Cheme.Lette., 2002, 12, 73.
  87. Kurreck, Nu Acid.Res., 2002, 30, 1911.
  88. Koizumi, m., Morita, k., Daigo, m., Tsutsumi, S., Abe, k., Obika, s. a Imanishi, T., Nucl. Kyselina. Rez., 2003, 31, 3267.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.