Ксено-нуклеиновые кислоты — синтетические конкуренты ДНК | Научные открытия и технические новинки из Германии | DW
На прошедшей в Лондоне 6-й международной конференции по синтетической биологии подавляющее большинство докладов и сообщений были посвящены тем или иным модификациям молекулы ДНК. Что вполне естественно: ведь главная задача этого совсем еще молодого направления генной инженерии состоит в проектировании и создании новых, не встречающихся в живой природе биологических систем, а молекулы ДНК являются, как известно, носителями наследственной информации, основой всей жизни на Земле. Поэтому внимание ученых, работающих в области синтетической биологии, приковано к ДНК. Именно на ее основе они конструируют новые гены.
Пока, правда, исследователи заняты, в основном, тем, что придают новые или изменяют имеющиеся функции организмов, давно существующих в природе и развившихся естественным путем, однако в будущем они намерены синтезировать и невиданные прежде искусственные организмы, способные к самостоятельной жизнедеятельности, включая воспроизводство, и обладающие строго определенными, заранее заданными свойствами. В процессе создания таких программируемых организмов наука должна прийти к более глубокому пониманию феномена биологической жизни как таковой: ведь сегодня ученые лишь разбирают живой организм на составные части, а впредь начнут собирать их из атомов и молекул.
Впрочем, уже, можно сказать, начали: в 2010 году знаменитому американскому генетику Крейгу Вентеру (Craig Venter) и его коллегам удалось создать первую в мире искусственно синтезированную бактерию.
Британцы пошли другим путем
Так вот, хотя основные доклады на лондонской конференции касались ДНК, ничуть не меньший интерес вызвало сообщение группы британских исследователей, пошедших другим путем. Они синтезировали иные носители наследственной информации, отличные от молекул ДНК, хотя и похожие на них.
Собственно, молекула ДНК послужила разработчикам основой. Руководитель группы — Филипп Холлигер (Philipp Holliger), научный сотрудник Лаборатории синтетической биологии в Кембридже, говорит: «Мы создали несколько аналогов ДНК и назвали их ксено-нуклеиновыми кислотами — от греческого слова «ксенос», то есть чужой, чуждый, инородный. Мы модифицировали, так сказать, остов нормальной молекулы ДНК. Она, как известно, имеет структуру двойной спирали. Если представить себе эту двойную спираль в виде закрученной лестницы, то мы изменили не поперечные перекладины, не соединенные попарно водородными связями азотистые основания, а продольные опоры между ними. Там расположены сахара, которые вместе с фосфатами образуют остов молекулы, связывают нуклеотиды внутри каждой цепи».
Азотистые основания — те же, сахара — другие
Таким образом, все четыре азотистых основания, присущих ДНК — аденин, гуанин, тимин и цитозин, — сохранились неизменными. А вот вместо типичной для ДНК дезоксирибозы британские исследователи встроили в молекулы своих ксено-нуклеиновых кислот другие сахара — в частности, арабинозу и циклогексенил.
С химической точки зрения это было относительно несложно. Но носитель наследственной информации способен выполнять эту свою функцию только в том случае, если он поддается прочтению и копированию. Поскольку же природные ферменты могут выполнять эти операции лишь применительно к молекулам ДНК, Филиппу Холлигеру и его коллегам пришлось синтезировать и соответствующие искусственные ферменты. Ученый говорит: «Нам нужен был один фермент, способный считывать молекулу ксено-нуклеиновой кислоты, и другой фермент, способный ее воспроизводить. Такое преобразование должно было работать в обе стороны: от ДНК к ксено-НК и от ксено-НК к ДНК».
Ксено-нуклеиновые кислоты могут заинтересовать медиков
Все исследования в сфере синтетической биологии относятся пока к разряду фундаментальных исследований, но некоторые варианты практического применения молекул ксено-нуклеиновых кислот просматриваются уже сейчас. Пусть их производство обходится намного дороже, чем производство ДНК, зато эти альтернативные носители информации гораздо прочнее и, судя по всему, могут сохраняться в неизменном виде тысячелетиями. Ведь в природе просто не существует ферментов, способных их расщепить.
Причем такую прочность эти молекулы демонстрируют не только в стерильной лабораторной посуде, но и в живых организмах, в теле животных и человека, что делает их чрезвычайно интересными для медиков. Филипп Холлигер говорит: «Некоторые из ксено-нуклеиновых кислот настолько чужеродны для организма человека, что они в нем либо вообще не расщепляются, либо расщепляются чрезвычайно медленно. Поэтому любые искусственно синтезированные биологически активные вещества на основе таких кислот могут сохраняться в организме гораздо дольше, чем природные субстанции. Это открывает интересные перспективы в деле создания новых биомолекулярных лекарственных препаратов».
Внеземные цифилизации могут изрядно удивить человечество
Впрочем, по мнению ученого, его работа отвечает и на сугубо философский вопрос, касающийся зарождения и развития жизни на Земле: «Является ли ДНК той единственной молекулой, на основе которой могла возникнуть жизнь? Или это случайность? То есть просто в какой-то момент эволюция сделала свой выбор, и он стал окончательным? Похоже, что это именно так. Жизнь в той форме, какую мы знаем, базируется на ДНК, но если мы ищем внеземные цивилизации, то должны ясно понимать, что они могут быть основаны на иных носителях наследственной информации. Это могут быть нуклеиновые кислоты вроде тех, что мы создали искусственно, а, может, и нечто более экзотическое и чужеродное».
Нуклеиновая кислота — свойства, получение и применение
Нуклеиновая кислота — высокомолекулярное органическое соединение, биополимер, образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.
История исследования
- В 1847 из экстракта мышц быка было выделено вещество, которое получило название «инозиновая кислота». Это соединение стало первым изученным нуклеотидом. В течение последующих десятилетий были установлены детали его химического строения. В частности, было показано, что инозиновая кислота является рибозид-5′-фосфатом, и содержит N-гликозидную связь.
- В 1868 году швейцарским химиком Фридрихом Мишером при изучении некоторых биологических субстанций было открыто неизвестное ранее вещество. Вещество содержало фосфор и не разлагалось под действием протеолитических ферментов. Также оно обладало выраженными кислотными свойствами. Вещество было названо «нуклеином». Соединению была приписана брутто-формула C29H49N9O22P3.
- Уилсон обратил внимание на практическую идентичность химического состава «нуклеина» и открытого незадолго до этого «хроматина» — главного компонента хромосом. Было выдвинуто предположение об особой роли «нуклеина» в передаче наследственной информации.
- В 1889 г Рихард Альтман ввел термин «нуклеиновая кислота», а также разработал удобный способ получения нуклеиновых кислот, не содержащих белковых примесей.
- Левин и Жакоб, изучая продукты щелочного гидролиза нуклеиновых кислот, выделили их основные составляющие — нуклеотиды и нуклеозиды, а также предложили структурные формулы, верно описывающие их химические свойства.
- В 1921 году Левин выдвинул гипотезу «тетрануклеотидной структуры ДНК», оказавшуюся впоследствии ошибочной.
- В 1935 году Клейн и Танхаузер с помощью фермента фосфатазы провели мягкое фрагментирование ДНК, в результате чего были получены в кристаллическом состоянии четыре ДНК-образующих нуклеотида. Это открыло новые возможности для установления структуры этих соединений.
- В 1940-е годы научная группа в Кембридже под руководством Александера Тодда проводит широкие синтетические исследования в области химии нуклеотидов и нуклеозидов. В результате их работы были установлены все детали химического строения и стереохимии нуклеотидов. За цикл работ в этой области Александер Тодд был награждён Нобелевской премией в области химии в 1957 году.
- В 1951 году Чаргаффом была установлена закономерность содержания в нуклеиновых кислотах нуклеотидов разных типов, получившая впоследствии название Правило Чаргаффа.
- В 1953 году Уотсоном и Криком установлена вторичная структура ДНК, двойная спираль.
Способы выделения
Описаны многочисленные методики выделения нуклеиновых кислот из природных источников. Основными требованиями, предъявляемыми к методу выделения, являются эффективное отделение нуклеиновых кислот от белков, а также минимальная степень фрагментации полученных препаратов. Классический метод выделения ДНК был описан в 1952 году и используется в настоящее время без значительных изменений. Клеточные стенки исследуемого биологического материала разрушаются одним из стандартных методов, а затем обрабатываются анионным детергентом. При этом белки выпадают в осадок, а нуклеиновые кислоты остаются в водном растворе. ДНК может быть осаждена в виде геля осторожным добавлением этанола к её солевому раствору. Концентрацию полученной нуклеиновой кислоты, а также наличие примесей (белки, фенол) обычно определяют спектрофотометрически по поглощению на А
Нуклеиновые кислоты легко деградируют под действием особого класса ферментов — нуклеаз. В связи с этим при их выделении важно обработать лабораторное оборудование и материалы соответствующими ингибиторами. Так, например, при выделении РНК широко используется такой ингибитор рибонуклеаз как DEPC.
Физические свойства
Нуклеиновые кислоты хорошо растворимы в воде, практически нерастворимы в органических растворителях. Очень чувствительны к действию температуры и критическим значениям уровня pH. Молекулы ДНК с высокой молекулярной массой, выделенные из природных источников, способны фрагментироваться под действием механических сил, например, при перемешивании раствора. Нуклеиновые кислоты фрагментируются ферментами — нуклеазами.
Строение
Полимерные формы нуклеиновых кислот называют полинуклеотидами.
Существуют 4 уровня структурной организации нуклеиновых кислот: первичная, вторичная, третичная и четвертичная. Первичная структура представляет собой цепочки из нуклеотидов, соединяющихся через остаток фосфорной кислоты (фосфодиэфирная связь). Вторичная структура — это две цепи нуклеиновых кислот соединённые водородными связями. Стоит отметить, что цепи соединяются по типу «голова-хвост» (3′ к 5′), по принципу комплементарности (азотистые основания находятся внутри этой структуры). Третичная структура, или же спираль, образуется за счет радикалов азотистых оснований (образуются водородные дополнительные связи, которые и сворачивают эту структуру, тем самым обуславливая её прочность). И наконец 4 структура — это комплексы гистонов и нитей хроматина.
Поскольку в нуклеотидах существует только два типа гетероциклических молекул, рибоза и дезоксирибоза, то и имеется лишь два вида нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК).
Мономерные формы также встречаются в клетках и играют важную роль в процессах передачи сигналов или запасании энергии. Наиболее известный мономер РНК — АТФ, аденозинтрифосфорная кислота, важнейший аккумулятор энергии в клетке.
ДНК и РНК
- ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Сахар — дезоксирибоза, азотистые основания: пуриновые — гуанин (G), аденин (A), пиримидиновые — тимин (T) и цитозин (C). ДНК часто состоит из двух полинуклеотидных цепей, направленных антипараллельно.
- РНК (рибонуклеиновая кислота). Сахар — рибоза, азотистые основания: пуриновые — гуанин (G), аденин (A), пиримидиновые урацил (U) и цитозин (C). Структура полинуклеотидной цепочки аналогична таковой в ДНК. Из-за особенностей рибозы молекулы РНК часто имеют различные вторичные и третичные структуры, образуя комплементарные участки между разными цепями.
Типы РНК
Матричная рибонуклеиновая кислота (мРНК, синоним — информационная РНК, иРНК) — РНК, содержащая информацию о первичной структуре (аминокислотной последовательности) белков. мРНК синтезируется на основе ДНК в ходе транскрипции, после чего, в свою очередь, используется в ходе трансляции как матрица для синтеза белков. Тем самым мРНК играет важную роль в «проявлении» (экспрессии) генов.
Рибосомные рибонуклеиновые кислоты (рРНК) — несколько молекул РНК, составляющих основу рибосомы. Основной функцией рРНК является осуществление процесса трансляции — считывания информации с мРНК при помощи адапторных молекул тРНК и катализ образования пептидных связей между присоединёнными к тРНК аминокислотами.
Транспортная РНК, тРНК — рибонуклеиновая кислота, функцией которой является транспортировка аминокислот к месту синтеза белка. Имеет типичную длину от 73 до 93 нуклеотидов и размеры около 5 нм. тРНК также принимают непосредственное участие в наращивании полипептидной цепи, присоединяясь — будучи в комплексе с аминокислотой — к кодону мРНК и обеспечивая необходимую для образования новой пептидной связи конформацию комплекса.
Для каждой аминокислоты существует своя тРНК.
тРНК является одноцепочечной РНК, однако в функциональной форме имеет конформацию «клеверного листа». Аминокислота ковалентно присоединяется к 3′-концу молекулы с помощью специфичного для каждого типа тРНК фермента аминоацил-тРНК-синтетазы. На участке C находится антикодон, соответствующий аминокислоте.
Некодирующие РНК (non-coding RNA, ncRNA) — это молекулы РНК, которые не транслируются в белки. Ранее использовавшийся синоним, малые РНК (smRNA, small RNA), в настоящее время не используется, так как некоторые некодирующие РНК могут быть очень большими, например, Xist.
Последовательность ДНК, на которой транскрибируются некодирующие РНК, часто называют РНК-геном.
Некодирующие РНК включают в себя молекулы РНК, которые выполняют очень важные функции в клетке — транспортные РНК (тРНК), рибосомные РНК (рРНК), такие малые РНК, как малые ядрышковые РНК (snoRNA), микроРНК, siRNA, piRNA, а также длинные некодирующие РНК — Xist, Evf, Air, CTN, PINK, TUG1.
Последние транскриптомные технологии (секвенирование РНК) и методы ДНК-микрочипов предполагают наличие более 30000 длинных некодирующих РНК (англ. long ncRNA). Примерно такое же количество малых регуляторных РНК содержится в геноме мыши.
Страница не найдена — Chemical Portal
Амиды карбоновых кислот
Барбитуровая кислота — 2, 4, 6-тригидроксипиримидин. Соединение, относящееся к классу уреидов. Представляет собой бесцветные кристаллы
Амиды (неорганические)
Амид кальция — неорганическое вещество с формулой Ca(Nh3)2, серовато-жёлтый порошок. Амид кальция Общие Систематическоенаименование
Термины
Скорость химической реакции — основное понятие химической кинетики. Для простых гомогенных реакций скорость химической
Ванадаты (минералы)
Паскоит — минерал, ванадат кальция с химической формулой Ca3V10O28·17 h3O красно-оранжевого или жёлтого цвета. Впервые
База знаний
Мейтнерий является химическим элементом, находящимся в 9 группе 7 периоде таблицы Д. И. Менделеева
Органические кислоты
Олеат никеля(II) — химическое соединение, соль никеля и олеиновой кислотыс формулой Ni(C18h43O2)2, зелёная маслянистая жидкость,
Страница не найдена — Chemical Portal
Соединения гадолиния
Трипалладийгадолиний — бинарное неорганическое соединениепалладия и гадолинияс формулой GdPd3, кристаллы. Трипалладийгадолиний Общие Систематическоенаименование Трипалладийгадолиний Хим.
Минералы железа
Сиена — природный железоокисный жёлто-коричневый пигмент, гидрат окиси железа с примесью глинистых минералов и двуокиси
Бориды
Бориды — бинарные соединения бора с более электроположительными химическими элементами, в частности с металлами. Известны
Минералы алюминия
Сподумен — минерал, силикат лития и алюминия из группы пироксенов. Сподумен Формула LiAl(Si2O6) Физические свойства
Термины
Простое вещество — состоит из атомов одного химического элемента. Некоторым элементам (напр., углероду) соответствуют
Минералы алюминия
Афганит, 8[Al6Si6O24](SO4, Cl2, CO3)3 · 0.5h3O — минерал класса силикатов, гидратированный алюмосиликат с дополнительными
Страница не найдена — Chemical Portal
Минералы железа
Рингвудит — плотный ультравысокобарный минерал группы оливина. Кубический триморф форстерита и уэдделлита. Встречается в
Бориды
Борид трипалладия — бинарное неорганическое соединениепалладия и борас формулой Pd3B, кристаллы. Борид трипалладия Общие Систематическоенаименование
Галогениды азота
Нитрид трииода — чрезвычайно взрывчатое неорганическое соединение с формулой NI3. Обычно известен в виде чёрно-коричневых
Альдегиды
Альдегидокислоты — органические гетеротрофные соединения, в молекулах которых содержится как альдегидная, так и карбоксильная группы.
Азотистые гетероциклы
Гуанозинтрифосфат — это пуриновый нуклеотид. Гуанозинтрифосфат Общие Сокращения ГТФ, GTP Традиционные названия Гуанозинтрифосфат Хим. формула
Термины
Вещество — вид материи, который обладает массой покоя (элементарные частицы, атомы, молекулы и др.).
Какие опасности таят в себе ксеноновые фары — Российская газета
Еще недавно ксеноновые фары считались прогрессивным этапом в развитии автомобильной светотехники. Однако период их «торжества» длился недолго. «Ксенон» стали теснить светодиодные источники света, которые по мере удешевления технологии их производства стали все чаще применяться на автомобилях.
Распространению светодиодных ламп способствовали также и их преимущества, среди которых не только функциональность, но и безопасность в эксплуатации — критерий, по которому они заметно выигрывают у ксеноновых ламп. Последние же оказались менее безопасными — о чем aif.ru рассказали автомобильные эксперты. Перечислим основные недостатки «ксенона».
Если по той или иной причине, чаще всего из-за повреждения, ксеноновая лампа взрывается, элементы ее конструкции и частицы стекла могут стать причиной травм. Эксперты предупреждают о том, что самостоятельная замена таких ламп может оказаться опасным мероприятием. Такую работу лучше доверить профессионалам. Механик в автосервисе должен знать, что напряжение тока в лампах ксенонового света достигает 25-30 тыс. вольт, а потому он обязан владеть технологией их правильной и безопасной замены.
Свет ксеноновых ламп может нанести вред здоровью человека. Газ в таких лампах излучает волны, которые находятся в диапазоне ультрафиолетового излучения. Попадая напрямую на сетчатку глаза, они могут навредить человеку. В видимом диапазоне волн только около 30% энергии ксеноновых ламп направлено на освещение дороги. Но возникающий при этом яркий белый свет, который хорошо работает в чистом воздухе, легко «глушат» дорожная пыль и продукты распада противогололедных регентов. Именно по этой причине свет ксеноновых фар тускнеет, и они просто слепят водителей встречного потока концентрированным излучением.
И чтобы ксеноновые лампы были безопасны, компании-производители автомобильного света применяют стекло со специальным покрытием. Эта технология неизбежно приводит к росту стоимости ламп. А поэтому функциональные и безопасные ксеноновые источники света не могут стоить дешево.
Современные разработки в области автомобильного освещения направлены на создание эффективных ламп, обладающих высокой производительностью и низким потреблением энергии. Таким условиям удовлетворяют светодиодные лампы.
Они излучают равномерный свет и освещают дорогу без пиков изучения на волнах ниже 450 нм. За счет этого автомобилист лучше видит дорогу, не слепит водителей встречного потока и передвигается в более безопасных условиях. Другим аргументом в пользу светодиодных ламп является их долговечность: срок их службы достигает порой 5000 часов, что заметно больше, чем срок службы обычных «галогенок» (1500 часов) и «ксенона» (2500 часов).
xeno в русский, перевод, примеры предложений
Utilizzava un dimero di xeno (Xe2) eccitato con un fascio di elettroni per stimolare un’emissione di luce coerente alla lunghezza d’onda di 172 nm.
Лазер использовал димер ксенона (Xe2), возбуждаемый пучком электронов для получения вынужденного излучения с длиной волны 172 нм.
WikiMatrix
Il mio difluoruro di xeno!
Это мой дифторид ксенона?
OpenSubtitles2018.v3
L’elio, il neon, l’argon, il kripton, lo xeno e il radon sono dei gas nobili.
Гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон — благородные газы.
Tatoeba-2020.08
Abbiamo valori altissimi di ipoclorito di sodio, xeno, idrazina, e non vi dico nemmeno i livelli di raggi gamma.
В воздухе гипохлорит натрия, ксенон, диамид, а про гамма-радиацию вообще молчу.
OpenSubtitles2018.v3
Ad esempio, invece di DNA o RNA, XB esplora la possibilità di utilizzare analoghi di acidi nucleici, definiti Xeno Acidi Nucleici (XNA), come vettori di informazione.
Например, вместо ДНК или РНК, КБ исследует аналоги нуклеиновых кислот, называемые ксенонуклеиновые кислоты (КсНК) в качестве носителей информации.
WikiMatrix
Il 19% circa delle modificazioni è stato testato in laboratorio su mammiferi e 12 xeno-androgeni sono attualmente realizzati in Europa da imprese commerciali come prodotti per migliorare le prestazioni.
Примерно 19 % из них были протестированы на млекопитающих в лабораториях, и на сегодняшний день 12 ксеноандрогенов производятся европейскими компаниями в качестве добавок для повышения производительности.
WikiMatrix
Gli xeno-androgeni sono un gruppo di sostanze create artificialmente che hanno caratteristiche simili all’ormone steroideo umano testosterone e ai suoi derivati.
Ксéноандрогены (Xenoandrogenes) представляют собой группу синтетически созданных веществ, которые имеют свойства аналогичные человеческим гормонам стероидного происхождения, такие как тестостерон и его производные.
WikiMatrix
Lo xeno-135 avrebbe una sezione d’urto di cattura neutronica enorme.
У 135-го было бы огромное сечение поглощения нейтронов.
OpenSubtitles2018.v3
Così avremo una cosa che si chiama avvelenamento da xeno e alcuni di questi prodotti della fissione amano molto i neutroni.
Есть так называемая ксеноновая яма, а некоторые продукты распада обожают нейтроны.
QED
Ad ogni modo, Sheldon, dobbiamo decidere se far passare il flusso di Xeno attraverso il crioraffreddatore o attraverso il filtro del vuoto.
Короче, Шелдон, нам сейчас надо принять решение — пропустить ксеноновый поток через криогенный охладитель или через вакуумный фильтр.
OpenSubtitles2018.v3
Un’altra ragione per cui la XB potrebbe migliorare i processi di produzione consiste nella possibilità di ridurre il rischio di contaminazione da virus o batteriofago in colture poiché le “xeno-cellule” non sarebbe più ospiti adatti per tali agenti infettivi (un approccio chiamato contenimento semantico).
Другая причина, по которой КБ может улучшить производственные процессы, заключается в возможности снижения риска заражения вирусом или бактериофагом в процессе культивации, поскольку КБ клетки больше не будут являться подходящим хозяином, что делает их более устойчивыми к заражению (подход, называемый «семантическое сдерживание»).
WikiMatrix
Elio, argon and xeno.
Гелий, аргон и ксенон.
OpenSubtitles2018.v3
Xeno, spegni tutte le luci.
Ксено, погаси свет.
OpenSubtitles2018.v3
Un’innovazione recente è il lampeggiatore a xeno.
Одно из последних изобретений — ксеноновая импульсная лампа.
jw2019
Si è studiata la dinamica cristallina dello xeno solido con un modello della forza elastioa in cui si suppone che le forze centrali siano operative solo sino al prossimo vicino.
БылА ИсслЕДОВАНА ДИНАМИкА кРИстАллА тВЕРДОгО ксЕНОНА c пОМОЩьУ МОДЕлИ УпРУгИх сИл, В кОтОРОИ пРЕДпОлАгАЕтсь, ЧтО цЕНтРАльНАь сИлА ДЕИстВУЕт тОлькО НА БлИжАИшЕгО сОсЕДА. жАтЕМ БылИ РАссМОтЕРНы ВРАЩАУЩИЕ сИлы.
springer
I risultati per il kripto e lo xeno restano pressocché invariati.
Результаты для криптона и ксенона почти не изменяются.
springer
Gli studi hanno rivelato che una segnalazione AR interrotta tramite inquinanti organici persistenti (POP) che agiscono come xeno-androgeni può avere come conseguenza dei disturbi riproduttivi per gli esseri umani di sesso maschile.
Исследования показали, что нарушения в стимулировании AR рецепторов в неблагоприятных условиях стойких органических загрязнителей, действующих как ксеноандрогены, могут вызвать проблемы с репродуктивной системой у мужчин.
WikiMatrix
In uno studio successivo si è quindi scoperto che nei gruppi europei le attività dei recettori indotti da sostanze xenobiotiche (da sostanze xeno-androgene) erano positivamente correlate con il danneggiamento del DNA, come misurato tramite il danneggiamento del DNA dello sperma.
В проведенном исследовании было обнаружено, что среди представителей европейской группы риск заболевания выше, поскольку активность рецепторов под воздействием ксеноандрогенов положительно коррелирует с поврежденной ДНК, что было доказано через ухудшение ДНК спермы.
WikiMatrix
Snake Sanders (Earth) Tarquinn (Aurora) Jake Badlands (Xeno Prime) Katarina Lyons (Panteros V) Ivanzypher (Fleagull) Cyberhawk (Serpentis) Olaf da The Lost Vikings (Valhalla) Ci sono sei personaggi selezionabili, ognuno di essi ha un punto di potenziamento per due delle quattro abilità dei veicoli: accelerazione, velocità massima, tenuta di strada e capacità di salto.
Играбельные: Snake Sanders (Земля) Tarquinn (Aurora) Jake Badlands (Xeno Prime) Katarina Lyons (Panteros V) Ivanzypher (Fleagull) Cyberhawk (Serpentis) Каждый персонаж в игре имеет бонусы к двум из четырёх умений: разгону, прыжку, прохождению поворотов или максимальной скорости.
WikiMatrix
Con questi parametrici anarmonici si sono studiati gli spettri fononici, le curve di dispersione e le eapacità termiche dell’argo, kripto e xeno solidi.
С помощью этих ангармонических параметров были исследованы фононные спектры, дисперсионные кривые и теплоëмкость аргона, крицтона и ксенона в твердом состоянии.
springer
Leona Woods lavorò con Fermi nel Progetto Manhattan e, insieme al suo primo marito John Marshall, ha successivamente aiutato a risolvere il problema dell’avvelenamento da xeno nel sito di produzione di Hanford e ha supervisionato la costruzione dei reattori di produzione di plutonio di Hanford.
Впоследствии она работала с Ферми в Манхэттенском проекте, а ещё позже, вместе со своим первым мужем Джоном Маршаллом, контролировала создание и ввод в эксплуатацию реакторов для наработки плутония на Хэнфордском комплексе, а также помогла решить проблему ксенонового отравления.
WikiMatrix
La ricerca ha dimostrato che molti xeno-androgeni possono avere effetti potenzialmente dannosi tanto sugli animali quanto sugli esseri umani.
Последние мировые исследования доказали, что некоторые ксеноандрогены могут оказывать негативное влияние не только на животных, но и на людей.
WikiMatrix
Una lampada ad arco allo xeno di queste dimensioni non si e’mai vista.
Ксеновые лампочки такого размера — новшество.
OpenSubtitles2018.v3
L’obiettivo a lungo termine è quello di costruire una cellula che memorizzi le informazioni genetiche non nel DNA, ma in un polimero informativo alternativo costituito da acidi nucleici xeno (XNA), diverse coppie di basi, utilizzando aminoacidi non canonici ed un codice genetico alterato.
Долгосрочная цель состоит в создании клетки, которая будет хранить свою генетическую информацию не в ДНК, но в альтернативном информационном полимере, состоящем из ксенонуклеиновых кислот (КсНК), иных пар оснований, с использованием неканонических аминокислот и измененного генетического кода.
WikiMatrix
Новый метод направленной эволюции для раскрытия потенциала ксено-нуклеиновых кислот
Диаграмма, показывающая структуру обратной транскриптазы (белый) с зарождающейся цепью кДНК (красный), матрицей XNA (зеленый) и областями, критическими для обратной транскрипции матриц XNA (синий и фиолетовый). Предоставлено: Лаборатория молекулярной биологии MRC.Помимо того, что они необходимы для некоторых основных методов молекулярной биологии, ферменты обратной транскриптазы (RT) играют ключевую роль в синтетической генетике, обеспечивая синтез, репликацию и эволюцию ксено-нуклеиновых кислот (XNA).Однако для большинства химикатов XNA нет доступных ферментов RT или существующие ферменты имеют низкую активность. Группа Филиппа Холлигера в подразделении PNAC LMB разработала новый метод направленной эволюции для улучшения активности ОТ для любого химического состава нуклеиновых кислот и открыла новую группу оптимальных ферментов ОТ.
XNA — это генетические полимеры, подобные ДНК или РНК, но с измененными сахарными кольцами, основаниями или скелетами.Несмотря на эти различия в химическом составе, они по-прежнему способны хранить и передавать генетическую информацию и выполнять ферментативные функции, во многом аналогичные ферментам РНК, также известным как рибозимы. Они также могут действовать как аптамеры и связываться с белками с высокой специфичностью и сродством, как это делают антитела. Эти функции и различные свойства, обусловленные их различным химическим составом, означают, что XNA могут иметь широкий спектр приложений в биотехнологии и медицине. Однако генерация XNA-аптамеров и XNAzymes была ограничена из-за отсутствия высокоточных ферментов RT.
Что такое обратная транскрипция?
Первым шагом так называемой центральной догмы молекулярной биологии является транскрипция ДНК для получения РНК. РНК также может быть подвергнута обратной транскрипции для получения ДНК, а синтетические ферменты RT обеспечивают доступ к XNA.
Позволяя ученым преобразовывать РНК в ДНК, ферменты RT позволяют ученым более легко изучать, какие гены транскрибируются внутри клеток и, следовательно, какие гены «включены», с помощью основных методов, таких как RT-PCR и RNAseq.Помимо приложений в исследованиях, эта возможность также используется для медицинских тестов, например для проверки наличия вирусной РНК, в том числе в тестах на COVID-19.
Чтобы решить проблему нехватки высокоточных ферментов RT, Джиллиан Хулихан и другие из группы Филиппа разработали новую технику направленной эволюции, которая привела к открытию новой группы оптимальных ферментов RT, которые могут более точно и более эффективно декодировать генетическую информацию. Важно отметить, что этот новый метод совместим с любым химическим составом нуклеиновых кислот, и их открытие включает новые ферменты RT для химии XNA, для которых ранее не существовало ферментов RT.Среди новых ферментов RT — первые ферменты, способные активно проверять во время обратной транскрипции XNA, повышая точность.
ФерментыHigh fidelity RNA RT найдут немедленное применение в исследованиях и биотехнологиях, поскольку они обеспечат повышенную точность секвенирования при анализе клеточных или вирусных РНК. Повышенная активность XNA RT, вероятно, будет способствовать разработке новых аптамеров XNA, которые могут быть полезны в диагностике и терапии широкого спектра заболеваний. В качестве конкретного примера эта работа включает первый фермент RT для химии XNA, используемый в антисмысловом олигонуклеотиде nusinersen, который получил одобрение FDA и EMA для лечения спинальной мышечной атрофии.Открытие этого фермента RT открывает возможность количественной оценки уровня и периода полувыведения этого препарата у пациентов, что может помочь в лечении.
Самостоятельное решение проблемы узких мест в реактивах при тестировании на COVID-19 также может улучшить будущие тесты
Дополнительная информация: Джиллиан Хулихан и др.Открытие и эволюция функции и точности обратной транскриптазы РНК и XNA, Nature Chemistry (2020). DOI: 10.1038 / s41557-020-0502-8
Предоставлено Лаборатория молекулярной биологии MRC
Ссылка : Новый метод направленной эволюции для раскрытия потенциала ксено-нуклеиновых кислот (21 июля 2020 г.) получено 16 августа 2021 г. с https: // физ.org / news / 2020-07-эволюция-техника-потенциал-ксено-нуклеиновые кислоты.html
Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.
Модифицированные нуклеиновые кислоты: репликация, эволюция и терапия нового поколения | BMC Biology
Хворова А, Уоттс Дж. Химическая эволюция клинической терапии олигонуклеотидами. Nat Biotechnol. 2017; 35 (3): 238–48.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Шен Х, Кори ДР. Химия, механизм и клинический статус антисмысловых олигонуклеотидов и дуплексных РНК. Nucleic Acids Res. 2018; 46 (4): 1584–600.
CAS PubMed Google Scholar
Бернетт Дж. С., Росси Дж. Дж. Терапия на основе РНК: текущий прогресс и перспективы на будущее. Chem Biol. 2012; 19 (1): 60–71.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Майер К.Э., Леви М. От результатов отбора до клинических выводов: прогресс в открытии аптамеров. Mol Ther Methods Clin Dev. 2016; 5: 16014.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Чжоу Дж., Росси Дж. Аптамеры как целевые терапевтические средства: текущий потенциал и проблемы. Nat Rev Drug Discov. 2017; 16 (3): 181–202.
CAS PubMed Google Scholar
Нимджи С.М., Уайт Р.Р., Беккер Р.С., Салленджер Б.А. Аптамеры как терапевтические средства. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2017; 57: 61–79.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Rupaimoole R, Slack FJ.Терапия с использованием микроРНК: навстречу новой эре в лечении рака и других заболеваний. Nat Rev Drug Discov. 2017; 16 (3): 203–22.
CAS PubMed Google Scholar
Салленджер Б.А., Наир С. От мира РНК к клинике. Наука. 2016; 352 (6292): 1417–20.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Хуссейн В., Махмуд Т., Хуссейн Дж., Али Н., Шах Т., Кайюм С. и др.Система CRISPR / Cas: революционная технология редактирования генома для лечения генетических заболеваний человека. Ген. 2019; 685: 70–5.
CAS PubMed Google Scholar
Еремеева Э., Хердевейн П. Неканонический генетический материал. Curr Opin Biotechnol. 2018; 57: 25–33.
PubMed Google Scholar
Ли К. Х., Хамашима К., Кимото М., Хирао И. Биотехнология расширения генетического алфавита путем создания неестественных пар оснований.Curr Opin Biotechnol. 2018; 51: 8–15.
CAS PubMed Google Scholar
Карелл Т., Курц М.К., Мюллер М., Росса М., Спада Ф. Неканонические основания в геноме: регуляторный информационный слой в ДНК. Angew Chem Int Ed Engl. 2018; 57 (16): 4296–312.
CAS PubMed Google Scholar
Кирнос М.Д., Худяков И.Ю., Александрушкина Н.И., Ванюшин Б.Ф. 2-Аминоаденин представляет собой аденин, замещающий основание в ДНК цианофага S-2L.Природа. 1977; 270 (5635): 369–70.
CAS PubMed Google Scholar
Harcourt EM, Kietrys AM, Kool ET. Химические и структурные эффекты модификаций оснований в матричной РНК. Природа. 2017; 541 (7637): 339–46.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Фрай М., Джафри С.Р., Пан Т., Речави Дж., Сузуки Т. Модификации РНК: что мы узнали и куда мы направляемся? Nat Rev Genet.2016; 17 (6): 365–72.
CAS PubMed Google Scholar
Кантара В.А., Крейн П.Ф., Розенски Дж., Макклоски Дж. А., Харрис К.А., Чжан X и др. База данных модификации РНК, обновление RNAMDB: 2011. Nucleic Acids Res. 2011; 39 (выпуск базы данных): D195–201.
CAS PubMed Google Scholar
Хельм М., Альфонцо Дж. Д.. Посттранскрипционные модификации РНК: метаболические игры в химическом Legoland клетки.Chem Biol. 2014. 21 (2): 174–85.
CAS PubMed Google Scholar
Kratschmer C, Levy M. Влияние химических модификаций на стабильность аптамера в сыворотке. Nucleic Acid Ther. 2017; 27 (6): 335–44.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Мацунага К., Кимото М., Хансон С., Сэнфорд М., Янг Х.А., Хирао И. Архитектура высокоаффинных аптамеров ДНК неестественного основания для фармацевтических приложений.Научный доклад 2015; 5: 18478.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Culbertson MC, Temburnikar KW, Sau SP, Liao JY, Bala S, Chaput JC. Оценка стабильности TNA в смоделированных физиологических условиях. Bioorg Med Chem Lett. 2016; 26 (10): 2418–21.
CAS PubMed Google Scholar
Lichtor PA, Chen Z, Elowe NH, Chen JC, Liu DR.Детерминанты боковой цепи функции биополимера во время отбора и репликации. Nat Chem Biol. 2019; 15 (4): 419–26.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Rohloff JC, Gelinas AD, Jarvis TC, Ochsner UA, Schneider DJ, Gold L, et al. Лиганды нуклеиновых кислот с белковоподобными боковыми цепями: модифицированные аптамеры и их использование в качестве диагностических и терапевтических средств. Мол тер нуклеиновых кислот. 2014; 3: с201.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Гелинас А.Д., Дэвис Д.Р., Дженджич Н. Обнимающие белки: структурные темы в комплексах аптамер-белок. Curr Opin Struct Biol. 2016; 36: 122–32.
CAS PubMed Google Scholar
Аносова И., Коваль Е.А., Данн М.Р., Чапут Дж. К., Ван Хорн В. Д., Эгли М. Структурное разнообразие искусственных генетических полимеров. Nucleic Acids Res. 2016; 44 (3): 1007–21.
CAS PubMed Google Scholar
Smith CIE, Zain R. Терапевтические олигонуклеотиды: современное состояние. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2019; 59: 605–30.
CAS PubMed Google Scholar
Efthymiou T, Gavette J, Stoop M, De Riccardis F, Froeyen M, Herdewijn P, et al. Химерный XNA: нетрадиционный дизайн для ортогональных информационных систем. Химия. 2018; 24 (49): 12811–9.
CAS PubMed Google Scholar
Хошика С., Сингх И., Свитцер С., Молт Р.В. мл., Лил Н.А., Ким М.Дж. и др. «Тощая» и «Толстая» ДНК: две новые двойные спирали. J Am Chem Soc. 2018; 140 (37): 11655–60.
CAS PubMed Google Scholar
Benner SA. Обнаружение дарвинизма по молекулам в плюмах Энцелада, спутниках Юпитера и других планетарных водяных лагунах. Астробиология. 2017; 17 (9): 840–51.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Арангунди-Франклин С., Тейлор А.И., Поребски Б.Т., Генна В., Пик-Чу С., Вайсман А. и др. Синтетический генетический полимер с незаряженным остовом на основе алкилфосфонатных нуклеиновых кислот. Nat Chem. 2019; 11 (6): 533–42.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Леви-Акобас Ф., Католик А., Ротлисбергер П., Кокелар Т., Сарац И., Дамха М.Дж. и др. Совместимость 5-этинил-2’F-ANA UTP с селекцией in vitro для создания аптамеров, устойчивых к нуклеазам, модифицированных основанием.Org Biomol Chem. 2019; 17 (35): 8083–7.
CAS PubMed Google Scholar
Mei H, Chaput JC. Расширение химического разнообразия ТНК с помощью производных tUTP, которые являются субстратами для TNA-полимеразы. Chem Commun (Camb). 2018; 54 (10): 1237–40.
CAS PubMed Google Scholar
Мэй Х., Ши К., Хименес Р.М., Ван И, Карду М., Чапут Дж. Синтез и полимеразная активность флуоресцентного аналога трифосфата цитидина ТНК.Nucleic Acids Res. 2017; 45 (10): 5629–38.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Лю С., Козенс С., Джазири Ф., Розенски Дж., Марешал А., Думбре С. и др. Фосфонометилолигонуклеотиды как искусственные генетические полимеры с модифицированным скелетом. J Am Chem Soc. 2018; 140 (21): 6690–9.
CAS PubMed Google Scholar
Jang MY, Song XP, Froeyen M, Marliere P, Lescrinier E, Rozenski J, et al.Синтетический субстрат ДНК-полимеразы, отклоняющейся от оснований, сахара и уходящей группы канонических дезоксинуклеозидтрифосфатов. Chem Biol. 2013. 20 (3): 416–23.
CAS PubMed Google Scholar
Визуализирует М., Думбре С., Абрамов М., Кестемонт Д., Маргамуляна Л., Ларджи Е. и др. Кинетический анализ нуклеотидов гекситола N-алкиларилкарбоксамида в качестве субстратов для эволюционирующих полимераз. Nucleic Acids Res. 2019; 47 (5): 2160–8.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Ляо Ю.Ю., Аносова И., Бала С., Ван Хорн В.Д., Чапут Дж. G-квадруплекс с параллельной цепью, состоящий из нуклеиновой кислоты треозы (TNA). Биополимеры. 2017; 107 (3): e22999.
Асси Х.А., Эль-Хури Р., Гонсалес С., Дамха М.Дж. Модификация 2′-фторарабинонуклеиновой кислоты улавливает структуры G-квадруплексов и i-мотивов в теломерной ДНК человека. Nucleic Acids Res. 2017; 45 (20): 12055.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Caruthers MH. Машины для синтеза генов: химия ДНК и ее использование. Наука. 1985. 230 (4723): 281–5.
CAS PubMed Google Scholar
Beaucage SL, Caruthers MH. Дезоксинуклеозид фосфорамидиты — новый класс ключевых промежуточных продуктов для синтеза дезоксиполинуклеотидов. Tetrahedron Lett.1981; 22 (20): 1859–62.
CAS Google Scholar
Шивалингам А., Браун Т. Синтез химически модифицированной ДНК. Biochem Soc Trans. 2016; 44 (3): 709–15.
CAS PubMed Google Scholar
Кестемонт Д., Рендерс М., Леончак П., Абрамов М., Шеперс Г., Пинейро В. Б. и др. Лигирование XNA с использованием ДНК-лигазы Т4 в условиях краудинга. Chem Commun (Camb).2018; 54 (49): 6408–11.
CAS PubMed Google Scholar
Orgel LE. Молекулярная репликация. Природа. 1992. 358 (6383): 203–209.
CAS PubMed Google Scholar
Ninio J, Orgel LE. Гетерополинуклеотиды как матрицы для неферментативной полимеризации. J Mol Evol. 1978; 12 (2): 91–9.
CAS PubMed Google Scholar
Шабарова З.А., Меренкова И.Н., Орецкая Т.С., Соколова Н.И., Скрипкин Е.А., Алексеева Е.В. и др. Химическое лигирование ДНК: первая неферментативная сборка биологически активного гена. Nucleic Acids Res. 1991. 19 (15): 4247–51.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Козлов И.А., Де Бувере В, Ван Аершот А, Хердевейн П., Оргель ЛЕ. Эффективная передача информации от нуклеиновых кислот гекситола к РНК во время неферментативной олигомеризации.J Am Chem Soc. 1999. 121 (25): 5856–9.
CAS PubMed Google Scholar
Соссон М., Ричерт С. Безферментное генетическое копирование последовательностей ДНК и РНК. Beilstein J Org Chem. 2018; 14: 603–17.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Schrum JP, Ricardo A, Krishnamurthy M, Blain JC, Szostak JW. Эффективное и быстрое копирование нуклеиновых кислот с помощью матрицы с использованием мономеров 2′-амино-2 ‘, 3′-дидезоксирибонуклеозид-5’-фосфоримидазолида.J Am Chem Soc. 2009. 131 (40): 14560–70.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Chaput JC, Sinha S, Switzer C. 5-пропинилурацил диаминопурин: эффективная пара оснований для неферментативной транскрипции ДНК. Chem Commun (Camb). 2002. 2 (15): 1568–9.
Hartel C, Gobel MW. Замена аденина пурин-2,6-диамином улучшает неферментативную олигомеризацию рибонуклеотидов на матрицах, содержащих тимидин.Helvetica chimica acta. 2000. 83 (9): 2541–9.
CAS Google Scholar
Козлов И.А., Оргель Л.Е. Неферментативные реакции олигомеризации на матрицах, содержащих нуклеотидные остатки инозиновой кислоты или диаминопурина. Helvetica chimica acta. 1999. 82 (11): 1799–805.
CAS PubMed Google Scholar
Kervio E, Sosson M, Richert C. Влияние уходящих групп на связывание и реактивность при безферментном копировании ДНК и РНК.Nucleic Acids Res. 2016; 44 (12): 5504–14.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Izgu EC, Oh SS, Szostak JW. Синтез активированного 3′-амино-3′-дезокси-2-тио-тимидина, превосходного субстрата для неферментативного копирования матриц нуклеиновых кислот. Chem Commun (Camb). 2016. 52 (18): 3684–6.
CAS PubMed Google Scholar
Walton T, Pazienza L, Szostak JW.Матричный катализ многоступенчатого пути реакции неферментативного удлинения праймера РНК. Биохимия. 2019; 58 (6): 755–62.
CAS PubMed Google Scholar
Kleiner RE, Brudno Y, Birnbaum ME, Liu DR. ДНК-шаблонная полимеризация функционализированных по боковым цепям пептидов и альдегидов нуклеиновых кислот. J Am Chem Soc. 2008. 130 (14): 4646–59.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Розенбаум ДМ, Лю ДР. Эффективная и специфичная для последовательности ДНК-шаблонная полимеризация альдегидов пептидных нуклеиновых кислот. J Am Chem Soc. 2003. 125 (46): 13924–5.
CAS PubMed Google Scholar
Brudno Y, Birnbaum ME, Kleiner RE, Liu DR. Система трансляции, отбора и амплификации пептидных нуклеиновых кислот in vitro. Nat Chem Biol. 2010. 6 (2): 148–55.
CAS PubMed Google Scholar
Birts CN, Sanzone AP, El-Sagheer AH, Blaydes JP, Brown T, Tavassoli A. Транскрипция щелкающей ДНК в клетках человека. Angew Chem Int Ed Engl. 2014. 53 (9): 2362–5.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Эль-Сагир А.Х., Браун Т. Новая стратегия синтеза химически модифицированных конструкций РНК, примером которой являются рибозимы шпильки и головки молотка. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2010; 107 (35): 15329–34.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Эль-Сагир А.Х., Браун Т. Синтез гена в одной пробирке путем химического лигирования фосфорамидатов. Chem Commun (Camb). 2017; 53 (77): 10700–2.
CAS PubMed Google Scholar
Куквикила М., Гейл Н., Эль-Сагир А.Х., Браун Т., Тавассоли А. Сборка биосовместимого триазол-связанного гена путем лигирования ДНК щелчком в одном горшке. Nat Chem. 2017; 9 (11): 1089–98.
CAS PubMed Google Scholar
Персиваль С., Бартоло Дж. Ф., Ладам С. Химические реакции на основе олигонуклеотидов: раздвигая границы процесса, вдохновленного природой. Org Biomol Chem. 2013. 11 (1): 16–26.
CAS PubMed Google Scholar
Ди Пиза М., Зейтц О. Реакции на основе шаблонов нуклеиновых кислот для химической биологии. ChemMedChem. 2017; 12 (12): 872–82.
PubMed PubMed Central Google Scholar
O’Reilly RK, Turberfield AJ, Wilks TR. Эволюция синтеза по шаблону ДНК как инструмента для открытия материалов. Acc Chem Res. 2017; 50 (10): 2496–509.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Niu J, Hili R, Liu DR. Безферментная трансляция ДНК в синтетические полимеры с заданной последовательностью, структурно не связанные с нуклеиновыми кислотами. Nat Chem. 2013; 5 (4): 282–92.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
McCloskey CM, Liao JY, Bala S, Chaput JC. Лигаза-опосредованный синтез нуклеиновых кислот треозы на ДНК-матрицах. ACS Synth Biol. 2019; 8 (2): 282–6.
CAS PubMed Google Scholar
Ванмиерт М., Раззоков Дж., Мирза М.Ю., Уикс С.Д., Шеперс Г., Богертс А. и др. Рациональный дизайн XNA-лигазы посредством стыковки несвязанных нуклеиновых кислот с тороидальными белками. Nucleic Acids Res. 2019; 47 (13): 7130–42.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Kong D, Lei Y, Yeung W, Hili R. Ферментативный синтез синтетических полимеров нуклеиновых кислот с заданной последовательностью и различными функциональными группами. Angew Chem Int Ed Engl. 2016; 55 (42): 13164–8.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Хили Р., Ню Дж., Лю Д.Р. Опосредованная ДНК-лигазой трансляция ДНК в плотно функционализированные полимеры нуклеиновых кислот. J Am Chem Soc. 2013; 135 (1): 98–101.
CAS PubMed Google Scholar
Chen Z, Lichtor PA, Berliner AP, Chen JC, Liu DR. Эволюция высокофункциональных полимеров нуклеиновых кислот с определенными последовательностями. Nat Chem. 2018; 10 (4): 420–7.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Perkel JM. Гонка за ферментативным синтезом ДНК накаляется. Природа. 2019; 566 (7745): 565.
CAS PubMed Google Scholar
Паллюк С., Арлоу Д.Х., де Ронд Т., Бартель С., Канг Дж. С., Бектор Р. и др.Синтез ДНК de novo с использованием конъюгатов полимераза-нуклеотид. Nat Biotechnol. 2018; 36 (7): 645–50.
CAS PubMed Google Scholar
Еремеева Э., Хердевейн П. Ферментативный синтез с использованием полимераз модифицированных нуклеиновых кислот и генов. В: Фернандес-Лукас Дж., Редактор. Ферментативный и химический синтез производных нуклеиновых кислот. Вайнхайм: Wiley-VCH; 2018. с. 159–194.
Houlihan G, Arangundy-Franklin S, Holliger P.Разработка и применение полимераз для синтетической генетики. Curr Opin Biotechnol. 2017; 48: 168–79.
CAS PubMed Google Scholar
Хосино Х., Касахара Я., Фуджита Х., Кувахара М., Морихиро К., Цунода С.И. и др. Последовательное включение функционализированных нуклеотидов с амфифильными боковыми цепями новым мутантом полимеразы KOD. Bioorg Med Chem Lett. 2016; 26 (2): 530–3.
CAS PubMed Google Scholar
Dunn MR, Otto C, Fenton KE, Chaput JC. Повышение активности полимеразы с неестественными субстратами путем отбора проб мутаций в архитектуре гомологичных белков. ACS Chem Biol. 2016; 11 (5): 1210–9.
CAS PubMed Google Scholar
Horhota A, Zou K, Ichida JK, Yu B, McLaughlin LW, Szostak JW, et al. Кинетический анализ эффективной ДНК-зависимой ТНК-полимеразы. J Am Chem Soc. 2005. 127 (20): 7427–34.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Cozens C, Mutschler H, Nelson GM, Houlihan G, Taylor AI, Holliger P. Ферментативный синтез нуклеиновых кислот с определенными региоизомерными 2′-5′-связями. Angew Chem Int Ed Engl. 2015. 54 (51): 15570–3.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Пиньейро В.Б., Тейлор А.И., Козенс С., Абрамов М., Рендерс М., Чжан С. и др. Синтетические генетические полимеры, способные к наследственности и эволюции. Наука. 2012. 336 (6079): 341–4.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Эллефсон Дж. У., Голлихар Дж., Шрофф Р., Шиврам Х., Айер В. Р., Эллингтон А. Д.. Синтетическое эволюционное происхождение корректирующей обратной транскриптазы. Наука. 2016; 352 (6293): 1590–3.
CAS PubMed Google Scholar
Xia G, Chen L, Sera T, Fa M, Schultz PG, Romesberg FE. Направленная эволюция новых полимеразных активностей: мутация ДНК-полимеразы в эффективную РНК-полимеразу.Proc Natl Acad Sci U S. A. 2002; 99 (10): 6597–602.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Cozens C, Pinheiro VB, Vaisman A, Woodgate R, Holliger P. Короткий адаптивный путь от ДНК к РНК-полимеразам. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2012; 109 (21): 8067–72.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Ramsay N, Jemth AS, Brown A, Crampton N, Dear P, Holliger P.CyDNA: синтез и репликация ДНК, сильно замещенной Cy-красителем, с помощью эволюционирующей полимеразы. J Am Chem Soc. 2010. 132 (14): 5096–104.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Гадесси Ф.Дж., Рамзи Н., Боудсок Ф., Лоакес Д., Браун А., Иваи С. и др. Общее расширение спектра субстратов ДНК-полимеразы путем направленной эволюции. Nat Biotechnol. 2004. 22 (6): 755–9.
CAS PubMed Google Scholar
Loakes D, Gallego J, Pinheiro VB, Kool ET, Holliger P. Развитие полимеразы для гидрофобных аналогов оснований. J Am Chem Soc. 2009. 131 (41): 14827–37.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Онг JL, Loakes D, Jaroslawski S, Too K, Holliger P. Направлял эволюцию активности ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы и обратной транскриптазы в одном полипептиде. J Mol Biol. 2006. 361 (3): 537–50.
CAS PubMed Google Scholar
Лаос Р., Шоу Р., Леал Н.А., Гоше Э., Беннер С. Направлял эволюцию полимераз, чтобы принимать нуклеотиды с нестандартными структурами водородных связей. Биохимия. 2013. 52 (31): 5288–94.
CAS PubMed Google Scholar
Schultz HJ, Gochi AM, Chia HE, Ogonowsky AL, Chiang S, Filipovic N, et al. Мутанты ДНК-полимеразы Taq и распознавание 2′-модифицированных сахаров. Биохимия. 2015. 54 (38): 5999–6008.
CAS PubMed Google Scholar
Chen T, Hongdilokkul N, Liu Z, Adhikary R, Tsuen SS, Romesberg FE. Эволюция термофильных ДНК-полимераз для распознавания и амплификации C2′-модифицированной ДНК. Nat Chem. 2016. 8 (6): 556–62.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Делеспаул В., Петерс Ю., Хердевийн П., Роббен Дж. Новый фаг-помощник для опосредованного HaloTag совместного отображения фермента и субстрата на фаге. Biochem Biophys Res Commun.2015; 460 (2): 245–9.
CAS PubMed Google Scholar
Randrianjatovo-Gbalou I, Rosario S, Sismeiro O, Varet H, Legendre R, Coppee JY, et al. Ферментативный синтез случайных последовательностей РНК и аналогов РНК тета-мутантами ДНК-полимеразы для создания библиотек аптамеров. Nucleic Acids Res. 2018; 46 (12): 6271–84.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Повилайтис Т., Альзбутас Г., Сукакайте Р., Сюркус Дж., Скиргайла Р. Эволюция ДНК-полимеразы phi29 in vitro с использованием метода изотермической компартментализированной саморепликации. Protein Eng Des Sel. 2016; 29 (12): 617–28.
CAS PubMed Google Scholar
Торрес Л.Л., Пинейро В.Б. Синтез ксенобиотической нуклеиновой кислоты (XNA) ДНК-полимеразой Phi29. Curr Protoc Chem Biol. 2018; 10 (2): e41.
PubMed Google Scholar
Kimoto M, Meyer AJ, Hirao I, Ellington AD. Транскрипция расширения генетического алфавита, генерирующая функциональные молекулы РНК, содержащие пятибуквенный алфавит, включая модифицированные неестественные и природные основные нуклеотиды с помощью вариантов термостабильной РНК-полимеразы Т7. Chem Commun (Camb). 2017; 53 (91): 12309–12.
CAS PubMed Google Scholar
Мейер А.Дж., Гарри Д.Д., Холл Б, Байром М.М., Макдональд Х.Г., Ян X и др. Выход транскрипции полностью 2′-модифицированной РНК может быть увеличен путем добавления термостабилизирующих мутаций к мутантам РНК-полимеразы Т7.Nucleic Acids Res. 2015; 43 (15): 7480–8.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Zhu B, Hernandez A, Tan M, Wollenhaupt J, Tabor S, Richardson CC. Синтез 2′-фтор-РНК с помощью РНК-полимеразы Syn5. Nucleic Acids Res. 2015; 43 (14): e94.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Chelliserrykattil J, Ellington AD. Эволюция варианта Т7 РНК-полимеразы, транскрибирующей 2′-O-метил-РНК.Nat Biotechnol. 2004. 22 (9): 1155–60.
CAS PubMed Google Scholar
Ибах Дж., Дитрих Л., Купманс К. Р., Нобель Н., Скоупи М., Бракманн С. Идентификация варианта РНК-полимеразы Т7, позволяющего ферментативный синтез полностью 2′-О-метил-модифицированной РНК. J Biotechnol. 2013. 167 (3): 287–95.
CAS PubMed Google Scholar
Кент Т., Русанов Т.Д., Хоанг Т.М., Велема В.А., Крюгер А.Т., Коупленд В.К. и др.ДНК-полимераза тета специализируется на включении синтетических нуклеотидов увеличенного размера (xDNA). Nucleic Acids Res. 2016; 44 (19): 9381–92.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Цзян В., Чжан Б., Фан С., Ван М., Ван Дж., Дэн Кью и др. Зеркальная полимеразная цепная реакция. Cell Discov. 2017; 3: 17037.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Xu W, Jiang W, Wang J, Yu L, Chen J, Liu X и др. Полный химический синтез термостабильного фермента, способного к полимеразной цепной реакции. Cell Discov. 2017; 3: 17008.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Pech A, Achenbach J, Jahnz M, Schulzchen S, Jarosch F, Bordusa F, et al. Термостабильная d-полимераза для ПЦР в зеркальном отражении. Nucleic Acids Res. 2017; 45 (7): 3997–4005.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Ван З., Сюй В., Лю Л., Чжу Т.Ф. Синтетическая молекулярная система, способная зеркально отображать генетическую репликацию и транскрипцию. Nat Chem. 2016; 8 (7): 698–704.
CAS PubMed Google Scholar
Хирао И., Кимото М., Мицуи Т., Фудзивара Т., Каваи Р., Сато А. и др. Неестественная гидрофобная система пар оснований: сайт-специфическое включение аналогов нуклеотидов в ДНК и РНК. Нат методы. 2006. 3 (9): 729–35.
CAS PubMed Google Scholar
Liu Z, Chen T, Romesberg FE. Развитые полимеразы облегчают отбор полностью 2′-OMe-модифицированных аптамеров. Chem Sci. 2017; 8 (12): 8179–82.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Сисмор А.М., Лутц С., Парк Дж. Х., Лутц М. Дж., Бойер П. Л., Хьюз С. Г. и др. ПЦР-амплификация ДНК, содержащей нестандартные пары оснований, вариантами обратной транскриптазы вируса иммунодефицита человека-1. Nucleic Acids Res. 2004. 32 (2): 728–35.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Cozens C, Pinheiro VB. Синтез XNA и обратная транскрипция с помощью сконструированных термофильных полимераз. Curr Protoc Chem Biol. 2018; 10 (3): e47.
PubMed Google Scholar
Bergen K, Steck AL, Strutt S, Baccaro A, Welte W, Diederichs K, et al. Структуры ДНК-полимеразы KlenTaq улавливаются при включении C5-модифицированного пиримидина и C7-модифицированного 7-дезазапуриннуклеозидтрифосфатов.J Am Chem Soc. 2012. 134 (29): 11840–3.
CAS PubMed Google Scholar
Обейд С., Баккаро А., Велте В., Дидерикс К., Маркс А. Структурные основы синтеза ДНК, модифицированной нуклеиновым основанием ДНК-полимеразой Thermus aquaticus. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2010; 107 (50): 21327–31.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Cahova H, Panattoni A, Kielkowski P, Fanfrlik J, Hocek M.5-замещенные пиримидиновые и 7-замещенные 7-дезазапуриновые дНТФ в качестве субстратов для ДНК-полимераз при конкурентном удлинении праймеров в присутствии природных дНТФ. ACS Chem Biol. 2016; 11 (11): 3165–71.
CAS PubMed Google Scholar
Хоттин А., Маркс А. Структурные представления о процессинге нуклеотидов, модифицированных нуклеотидными основаниями, ДНК-полимеразами. Acc Chem Res. 2016; 49 (3): 418–27.
CAS PubMed Google Scholar
Балинтова Дж., Вельтер М., Маркс А. Конъюгат антитело-нуклеотид как субстрат для ДНК-полимераз. Chem Sci. 2018; 9 (35): 7122–5.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Велтер М., Верга Д., Маркс А. Последовательное включение ферментно-нуклеотидной химеры ДНК-полимеразами. Angew Chem Int Ed Engl. 2016; 55 (34): 10131–5.
CAS PubMed Google Scholar
Кат-Шорр С. Циклоприсоединения для изучения нуклеиновых кислот. Top Curr Chem (Cham). 2016; 374 (1): 4.
Google Scholar
Пфайфер Ф., Толле Ф., Розенталь М., Брандл Г.М., Эверс Дж., Майер Г. Идентификация и характеристика аптамеров, модифицированных азотистыми основаниями, с помощью click-SELEX. Nat Protoc. 2018; 13 (5): 1153–80.
CAS PubMed Google Scholar
Толле Ф, Брандл Г.М., Мацнер Д., Майер Г.Универсальный подход к аптамеру, модифицированному азотистыми основаниями. Angew Chem Int Ed Engl. 2015; 54 (37): 10971–4.
CAS PubMed Google Scholar
Temme JS, MacPherson IS, DeCourcey JF, Krauss IJ. Высокотемпературная SELMA: эволюция ДНК-поддерживаемых кластеров олигоманнозы, которые четко распознаются bnAb 2G12 ВИЧ. J Am Chem Soc. 2014; 136 (5): 1726–9.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Eggert F, Kath-Schorr S. Модифицированный циклопропеном нуклеотид для сайт-специфической маркировки РНК с использованием транскрипции расширения генетического алфавита. Chem Commun (Camb). 2016; 52 (45): 7284–7.
CAS Google Scholar
Еремеева Е., Абрамов М., Марлиер П., Хердевейн П. Пара оснований 5-хлороурацил: 7-деазааденин как альтернатива паре оснований dT: dA. Org Biomol Chem. 2016; 15 (1): 168–76.
CAS PubMed Google Scholar
Еремеева Е., Абрамов М., Маргамуляна Л., Хердевейн П. Базовые модифицированные нуклеиновые кислоты как мощный инструмент синтетической биологии и биотехнологии. Химия. 2017; 23 (40): 9560–76.
CAS PubMed Google Scholar
Хошика С., Леал Н.А., Ким М.Дж., Ким М.С., Каралкар Н.Б., Ким Г.Дж. и др. ДНК и РНК Хатимодзи: генетическая система с восемью строительными блоками. Наука. 2019; 363 (6429): 884–7.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Li L, Degardin M, Lavergne T., Malyshev DA, Dhami K, Ordoukhanian P, et al. Подобная естественной репликации неестественной пары оснований для расширения генетического алфавита и биотехнологических приложений. J Am Chem Soc. 2014; 136 (3): 826–9.
CAS PubMed Google Scholar
Leconte AM, Hwang GT, Matsuda S, Capek P, Hari Y, Romesberg FE. Открытие, характеристика и оптимизация неестественной пары оснований для расширения генетического алфавита.J Am Chem Soc. 2008. 130 (7): 2336–43.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Кимото М., Кавай Р., Мицуи Т., Йокояма С., Хирао И. Неестественная система пар оснований для эффективной ПЦР-амплификации и функционализации молекул ДНК. Nucleic Acids Res. 2009; 37 (2): e14.
PubMed Google Scholar
Ямашигэ Р., Кимото М., Такедзава И., Сато А., Мицуи Т., Ёкояма С. и др.Высокоспецифичные системы неестественных пар оснований в качестве третьей пары оснований для ПЦР-амплификации. Nucleic Acids Res. 2012. 40 (6): 2793–806.
CAS PubMed Google Scholar
Окамото И., Миятаке Ю., Кимото М., Хирао И. Высокая точность, эффективность и функционализация неестественных пар оснований Ds-Px в ПЦР-амплификации для системы расширения генетического алфавита. ACS Synth Biol. 2016; 5 (11): 1220–30.
CAS PubMed Google Scholar
Марлиер П., Патруа Дж., Доринг В., Хердевейн П., Трико С., Крувейлер С. и др. Химическая эволюция генома бактерии. Angew Chem Int Ed Engl. 2011. 50 (31): 7109–14.
CAS PubMed Google Scholar
Мехта А.П., Ли Х., Рид С.А., Супекова Л., Джавахишвили Т., Шульц П.Г. Замена тимидина модифицированным основанием в геноме Escherichia coli. J Am Chem Soc. 2016; 138 (23): 7272–5.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Мехта А.П., Ли Х., Рид С.А., Супекова Л., Джавахишвили Т., Шульц П.Г. Замена 2′-дезоксицитидина аналогами 2′-дезоксицитидина в геноме E. coli. J Am Chem Soc. 2016. 138 (43): 14230–3.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Еремеева Е., Абрамов М., Маргамуляна Л., Розенски Дж., Пезо В., Марлиере П. и др. Химический морфинг ДНК, содержащей четыре неканонических основания. Angew Chem Int Ed Engl. 2016; 55 (26): 7515–9.
CAS PubMed Google Scholar
Zhang Y, Lamb BM, Feldman AW, Zhou AX, Lavergne T., Li L, et al. Полусинтетический организм, созданный для стабильного расширения генетического алфавита. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2017; 114 (6): 1317–22.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Ledbetter MP, Karadeema RJ, Romesberg FE. Перепрограммирование репрограммы полусинтетического организма для расширения генетического алфавита.J Am Chem Soc. 2018; 140 (2): 758–65.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Feldman AW, Fischer EC, Ledbetter MP, Liao JY, Chaput JC, Romesberg FE. Инструмент для импорта природных и неестественных нуклеозидтрифосфатов в бактерии. J Am Chem Soc. 2018; 140 (4): 1447–54.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Zhang Y, Ptacin JL, Fischer EC, Aerni HR, Caffaro CE, Сан-Хосе К. и др. Полусинтетический организм, который хранит и извлекает увеличенную генетическую информацию. Природа. 2017; 551 (7682): 644–7.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Dien VT, Holcomb M, Feldman AW, Fischer EC, Dwyer TJ, Romesberg FE. Продвижение к полусинтетическому организму с неограниченно расширенным генетическим алфавитом. J Am Chem Soc.2018; 140 (47): 16115–23.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Pezo V, Hassan C, Louis D, Sargueil B, Herdewijn P, Marliere P. Метаболическое рекрутирование и направленная эволюция поглощения нуклеозидтрифосфата в Escherichia coli. ACS Synth Biol. 2018; 7 (6): 1565–72.
CAS PubMed Google Scholar
Bande O, Abu El Asrar R, Braddick D, Dumbre S, Pezo V, Schepers G, et al.Изогуанин и 5-метилизоцитозиновые основания, in vitro и in vivo. Химия. 2015; 21 (13): 5009–5022.
Houlihan G, Arangundy-Franklin S, Holliger P. Изучение химии хранения и распространения генетической информации с помощью полимеразной инженерии. Acc Chem Res. 2017; 50 (4): 1079–87.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Tizei PA, Csibra E, Torres L, Pinheiro VB. Селекционные платформы для направленной эволюции в синтетической биологии.Biochem Soc Trans. 2016; 44 (4): 1165–75.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Гадесси Ф. Дж., Холлигер П. Компартментализованная саморепликация: новый метод направленной эволюции полимераз и других ферментов. Методы Мол биол. 2007; 352: 237–48.
CAS PubMed Google Scholar
Ghadessy FJ, Ong JL, Holliger P.Направленная эволюция функции полимеразы путем компартментализованной саморепликации. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2001; 98 (8): 4552–7.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Abil Z, Ellington AD. Компартментализованная саморепликация для эволюции ДНК-полимеразы. Curr Protoc Chem Biol. 2018; 10 (1): 1–17.
CAS PubMed Google Scholar
Aye SL, Fujiwara K, Ueki A, Doi N. Разработка ДНК-полимеразы I из Thermus thermophilus с использованием компартментализованной саморепликации. Biochem Biophys Res Commun. 2018; 499 (2): 170–6.
CAS PubMed Google Scholar
Миллиган Дж. Н., Шрофф Р., Гарри Д. Д., Эллингтон А. Д.. Эволюция термофильной полимеразы с замещением цепи с использованием высокотемпературной изотермической секционированной саморепликации. Биохимия. 2018; 57 (31): 4607–19.
CAS PubMed Google Scholar
Пинейро В.Б., Арангунди-Франклин С., Холлигер П. Компартментарное самомегирование для in vitro-направленной эволюции полимераз XNA. Curr Protoc Nucleic Acid Chem. 2014; 57 (9): 1–18.
Google Scholar
Bauwens B, Rozenski J, Herdewijn P, Robben J. Одна аминокислотная замена в ДНК-полимеразе Therminator увеличивает эффективность включения дезоксилонуклеотидов.Chembiochem. 2018; 19 (22): 2410–20.
CAS PubMed Google Scholar
Larsen AC, Dunn MR, Hatch A, Sau SP, Youngbull C, Chaput JC. Общая стратегия расширения функции полимеразы за счет капельной микрофлюидики. Nat Commun. 2016; 7: 11235.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Nikoomanzar A, Vallejo D, Chaput JC. Выяснение детерминант специфичности полимеразы с помощью глубокого мутационного сканирования на основе микрофлюидов.ACS Synth Biol. 2019; 8 (6): 1421–9.
CAS PubMed Google Scholar
Jestin JL, Kristensen P, Winter G. Метод выбора каталитической активности с использованием фагового дисплея и бесконтактного связывания. Angew Chem Int Ed Engl. 1999. 38 (8): 1124–7.
CAS PubMed Google Scholar
Кропп Х.М., Бец К., Вирт Дж., Дидерикс К., Маркс А. Кристаллические структуры тройных комплексов ДНК-полимераз B-семейства архей.PLoS One. 2017; 12 (12): e0188005.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Кропп Х.М., Дурр С.Л., Питер К., Дидерикс К., Маркс А. Снимки модифицированного нуклеотида, перемещающегося через пределы ДНК-полимеразы. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2018; 115 (40): 9992–7.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Singh I, Laos R, Hoshika S, Benner SA, Georgiadis MM.Снимки эволюционировавшей ДНК-полимеразы до и после включения неестественного нуклеотида. Nucleic Acids Res. 2018; 46 (15): 7977–88.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Чим Н, Ши С., Сау С.П., Никооманзар А., Чапут Дж. Структурная основа синтеза ТНК с помощью сконструированной ТНК-полимеразы. Nat Commun. 2017; 8 (1): 1810.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Zhang Y, Kleiner RE. Метаболический инженерный подход для включения модифицированных пиримидиновых нуклеозидов в клеточную РНК. J Am Chem Soc. 2019; 141 (8): 3347–51.
CAS PubMed Google Scholar
Rosenblum SL, Weiden AG, Lewis EL, Ogonowsky AL, Chia HE, Barrett SE, et al. Дизайн и открытие новых комбинаций мутантных ДНК-полимераз и модифицированных ДНК-субстратов. Chembiochem. 2017; 18 (8): 816–23.
CAS PubMed Google Scholar
Рагхунатан Г., Маркс А. Идентификация вариантов ДНК-полимеразы Thermus aquaticus с повышенной дискриминацией несоответствий и активностью обратной транскриптазы из интеллектуальной библиотеки мутантных ферментов. Научный доклад 2019; 9 (1): 590.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Тейлор А.И., Пинейро В.Б., Смола М.Дж., Моргунов А.С., Пик-Чу С., Козенс С. и др. Катализаторы из синтетических генетических полимеров. Природа. 2015; 518 (7539): 427–30.
CAS PubMed Google Scholar
Dunn MR, Chaput JC. Обратная транскрипция нуклеиновой кислоты треозы природной ДНК-полимеразой. Chembiochem. 2016; 17 (19): 1804–8.
CAS PubMed Google Scholar
Ван И, Нгор А. К., Никооманзар А., Чапут Дж. К.. Эволюция общего фермента FANA, расщепляющего РНК. Nat Commun. 2018; 9 (1): 5067.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Джексон Л.Н., Чим Н., Ши С., Чапут Дж. Кристаллические структуры природной ДНК-полимеразы, которая функционирует как обратная транскриптаза XNA. Nucleic Acids Res. 2019; 47 (13): 6973–83.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Потапов В., Фу Икс, Дай Н., Корреа И.Р. младший, Таннер Н.А., Онг Дж.Л. Модификации оснований, влияющие на верность РНК-полимеразы и обратной транскриптазы. Nucleic Acids Res. 2018; 46 (11): 5753–63.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Шивалингам А., Тайбурн А.Е., Эль-Сагир А.Х., Браун Т. Молекулярные требования к высокоточным репликационно-компетентным остовам ДНК для ортогонального химического лигирования. J Am Chem Soc. 2017; 139 (4): 1575–83.
CAS PubMed Google Scholar
Aschenbrenner J, Werner S, Marchand V, Adam M, Motorin Y, Helm M, et al. Разработка ДНК-полимеразы для прямого секвенирования m (6) A. Angew Chem Int Ed Engl. 2018; 57 (2): 417–21.
CAS PubMed Google Scholar
Блаттер Н., Берген К., Нольте О, Велте В., Дидерикс К., Майер Дж. И др. Структура и функция РНК-считывающей термостабильной ДНК-полимеразы. Angew Chem Int Ed Engl. 2013. 52 (45): 11935–9.
CAS PubMed Google Scholar
Ашенбреннер Дж., Маркс А. Прямая и сайт-специфическая количественная оценка 2′-O-метилирования РНК с помощью ПЦР с сконструированной ДНК-полимеразой. Nucleic Acids Res. 2016; 44 (8): 3495–502.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Hong T, Yuan Y, Chen Z, Xi K, Wang T, Xie Y и др. Точная независимая от антител идентификация m6A с помощью стратегии с участием 4SedTTP и с помощью FTO при разрешении одного нуклеотида. J Am Chem Soc. 2018; 140 (18): 5886–9.
CAS PubMed Google Scholar
Wyss LA, Nilforoushan A, Williams DM, Marx A, Sturla SJ. Использование искусственного нуклеотида для распознавания канцерогенных O6-алкилгуаниновых ДНК-аддуктов на основе полимеразы.Nucleic Acids Res. 2016; 44 (14): 6564–73.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Бец К., Нилфорушан А., Висс Л.А., Дидерикс К., Стурла С.Дж., Маркс А. Структурная основа для селективного включения искусственного нуклеотида напротив аддукта ДНК с помощью ДНК-полимеразы. Chem Commun (Camb). 2017; 53 (94): 12704–7.
CAS PubMed Google Scholar
фон Ватцдорф Дж., Маркс А. 6-Замещенные 2-аминопурин-2′-дезоксирибонуклеозид 5′-трифосфаты, отслеживающие метилирование цитозина. Chembiochem. 2016; 17 (16): 1532–40.
Google Scholar
фон Ватцдорф Дж, Лейтнер К., Маркс А. Модифицированные нуклеотиды для различения цитозина и эпигенетического маркера 5-метилцитозина. Angew Chem Int Ed Engl. 2016; 55 (9): 3229–32.
Google Scholar
Хубер С., фон Ватцдорф Дж., Маркс А. 5-метилцитозин-чувствительные варианты ДНК-полимеразы Thermococcus kodakaraensis. Nucleic Acids Res. 2016; 44 (20): 9881–90.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Ян С., Ли Х, Чжан П., Ван И, Чен Х.Й., Хуанг С. и др. Прямое секвенирование 2′-дезокси-2′-фторарабинонуклеиновой кислоты (FANA) с использованием секвенирования фазового сдвига, индуцированного нанопорами (NIPSS). Chem Sci. 2019; 10 (10): 3110–7.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Weidmann J, Schnolzer M, Dawson PE, Hoheisel JD. Копирование жизни: синтез ферментативно активной зеркальной ДНК-лигазы из D-аминокислот. Cell Chem Biol. 2019; 26 (5): 645–51 e3.
CAS PubMed Google Scholar
Фатер А., Клуссманн С. Превращение зеркальных олигонуклеотидов в лекарства: эволюция терапии Шпигельмером.Drug Discov сегодня. 2015; 20 (1): 147–55.
CAS PubMed Google Scholar
Stein CA, Castanotto D. Одобренные FDA методы лечения олигонуклеотидами в 2017 году. Mol Ther. 2017; 25 (5): 1069–75.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Ng EW, Shima DT, Calias P, Cunningham ET Jr, Guyer DR, Adamis AP. Пегаптаниб, целевой аптамер против VEGF при глазных сосудистых заболеваниях.Nat Rev Drug Discov. 2006. 5 (2): 123–32.
CAS PubMed Google Scholar
Parham JS, Goldberg AC. Мипомерсен и его применение при семейной гиперхолестеринемии. Эксперт Opin Pharmacother. 2019; 20 (2): 127–31.
CAS PubMed Google Scholar
Чарльстон Дж. С., Шнелл Ф. Дж., Дворзак Дж., Донохью С., Льюис С., Чен Л. и др. Лечение Этеплирсеном мышечной дистрофии Дюшенна: пропуск экзонов и выработка дистрофина.Неврология. 2018; 90 (24): e2146 – e54.
CAS PubMed Google Scholar
Гудки К., Аслеш Т., Маруяма Р., Йокота Т. Нусинерсен в лечении спинальной мышечной атрофии. Методы Мол биол. 1828; 2018: 69–76.
Google Scholar
Адамс Д., Гонсалес-Дуарте А., О’Риордан В.Д., Янг С.К., Уэда М., Кристен А.В. и др. Патисиран, РНКи-терапевтический препарат для лечения наследственного транстиретинового амилоидоза.N Engl J Med. 2018; 379 (1): 11–21.
CAS PubMed Google Scholar
Benson MD, Waddington-Cruz M, Berk JL, Polydefkis M, Dyck PJ, Wang AK, et al. Лечение инотерсеном пациентов с наследственным транстиретиновым амилоидозом. N Engl J Med. 2018; 379 (1): 22–31.
CAS PubMed Google Scholar
Пайк Дж., Дугган С. Воланесорсен: первое глобальное одобрение.Наркотики. 2019; 79 (12): 1349–54.
CAS PubMed Google Scholar
Скотт Л.Дж. Гивосиран: первое одобрение. Наркотики. 2020; 80 (3): 335–9.
PubMed Google Scholar
Аартсма-Рус А, Кори Д.Р. Утверждена 10-я олигонуклеотидная терапия: голодирсен при мышечной дистрофии Дюшенна. Nucleic Acid Ther. 2020.
Port AD, Alabi RO, Koenig L, Gupta MP.Цитомегаловирусный ретинит в эпоху пост-КАРТ. Curr Ophthalmol Rep. 2018; 6 (2): 133–44.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Damha MJ. Захватывающие времена в области терапии нуклеиновыми кислотами. Тенденции Мол Мед. 2019; 25 (12): 1051–2.
Google Scholar
Голд Л., Эйерс Д., Бертино Дж., Бок С., Бок А., Броди Э. Н. и др. Мультиплексная протеомная технология на основе аптамеров для открытия биомаркеров.PLoS One. 2010; 5 (12): e15004.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Mei H, Liao JY, Jimenez RM, Wang Y, Bala S, McCloskey C, et al. Синтез и эволюция аптамера нуклеиновой кислоты треозы, несущего 7-дезаза-7-замещенные остатки гуанозина. J Am Chem Soc. 2018; 140 (17): 5706–13.
CAS PubMed Google Scholar
Ранжел А.Е., Чен З., Айеле TM, Хемстра Дж. М..Отбор in vitro аптамера XNA, способного распознавать малые молекулы. Nucleic Acids Res. 2018. 46 (16): 8057–68.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Кимото М., Накамура М., Хирао И. Пост-ExSELEX стабилизация аптамера ДНК неестественного основания, нацеленного на VEGF165 в фармацевтических целях. Nucleic Acids Res. 2016; 44 (15): 7487–94.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Biondi E, Lane JD, Das D, Dasgupta S, Piccirilli JA, Hoshika S, et al. Лабораторная эволюция искусственно увеличенной ДНК дает изменяемые аптамеры, нацеленные на токсичную форму защитного антигена сибирской язвы. Nucleic Acids Res. 2016; 44 (20): 9565–77.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Мацунага К.И., Кимото М., Хирао И. Генерация высокоаффинных ДНК-аптамеров, нацеленных на домен A1 фактора фон Виллебранда путем расширения генетического алфавита для систематической эволюции лигандов путем экспоненциального обогащения с использованием двух типов библиотек, состоящих из пяти различных оснований .J Am Chem Soc. 2017; 139 (1): 324–34.
CAS PubMed Google Scholar
Zhang L, Yang Z, Le Trinh T, Teng IT, Wang S, Bradley KM, et al. Аптамеры против клеток, сверхэкспрессирующих глипикан 3, из расширенных генетических систем в сочетании с клеточной инженерией и лабораторной эволюцией. Angew Chem Int Ed Engl. 2016; 55 (40): 12372–5.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Futami K, Kimoto M, Lim YWS, Hirao I. Расширение генетического алфавита обеспечивает разностороннюю специфичность и активность аптамеров ДНК неестественного основания, нацеленных на раковые клетки. Мол тер нуклеиновых кислот. 2019; 14: 158–70.
CAS PubMed Google Scholar
Иномата Е., Таширо Е., Миякава С., Накамура Ю., Акита К. Устойчивые к щелочам РНК-аптамеры, полезные для очистки чувствительных к кислоте антител в нейтральных условиях. Биохимия. 2018; 145: 113–24.
CAS PubMed Google Scholar
Долот Р., Лам С.Х., Сирант М., Чжао К., Лю Ф.В., Наврот Б. и др. Кристаллические структуры тромбина в комплексе с химически модифицированными аптамерами тромбиновой ДНК раскрывают причины повышенной аффинности. Nucleic Acids Res. 2018; 46 (9): 4819–30.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Пауэлл Грей Б., Келли Л., Аренс Д. П., Барри А. П., Крачмер С., Леви М. и др.Настраиваемые цитотоксические конъюгаты аптамер-лекарственное средство для лечения рака простаты. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2018; 115 (18): 4761–6.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Romanelli A, Affinito A, Avitabile C, Catuogno S, Ceriotti P, Iaboni M, et al. Аптамер против PDGFRbeta для селективной доставки небольшого терапевтического пептида к сердечным клеткам. PLoS One. 2018; 13 (3): e0193392.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Ротлисбергер П., Холленштейн М. Аптамерная химия. Adv Drug Deliv Rev.2018; 134: 3–21.
CAS PubMed Google Scholar
Ван И, Лю Э, Лам Ч., Перрин Д.М. Плотно модифицированный M (2 +) — независимый ДНКзим, который эффективно расщепляет РНК с множественным каталитическим оборотом. Chem Sci. 2018; 9 (7): 1813–21.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Chakravarthy M, Aung-Htut MT, Le BT, Veedu RN. Новый химически модифицированный ДНКзим, нацеленный на транскрипт РНК интегрина альфа-4 в качестве потенциальной молекулы для уменьшения воспаления при рассеянном склерозе. Научный доклад 2017; 7 (1): 1613.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Сергеева О.В., Котелянский В.Е., Зацепин Ц. Терапия на основе мРНК — достижения и перспективы. Биохимия (Москва). 2016. 81 (7): 709–22.
CAS Google Scholar
Баджан С., Хутвагнер Г. Терапия на основе РНК: от антисмысловых олигонуклеотидов до миРНК. Ячейки. 2020; 9 (1): 137.
Танигучи Ю., Сасаки С. Эффективная антигенная активность и антипролиферативный эффект за счет нацеливания на ген Bcl-2 или сурвивина с помощью триплексообразующих олигонуклеотидов, содержащих W-образный аналог нуклеозида (WNA-betaT). Org Biomol Chem. 2012. 10 (41): 8336–41.
CAS PubMed Google Scholar
Rueda FO, Bista M, Newton MD, Goeppert AU, Cuomo ME, Gordon E, et al. Картирование сахарной зависимости для рациональной генерации ДНК-РНК-управляемой гибридной эндонуклеазы Cas9. Nat Commun. 2017; 8 (1): 1610.
PubMed PubMed Central Google Scholar
О’Рейли Д., Картье З. Дж., Агели Э.А., Малек-Адамян Э., Хабибиан М., Скофилд А. и др. Обширная модификация РНК CRISPR показывает химическую совместимость и взаимосвязь структура-активность для биохимической активности Cas9.Nucleic Acids Res. 2019; 47 (2): 546–58.
PubMed Google Scholar
Йоханнес Л., Луккино М. Современные проблемы доставки и цитозольной транслокации терапевтических РНК. Nucleic Acid Ther. 2018; 28 (3): 178–93.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Juliano RL. Доставка терапевтических олигонуклеотидов. Nucleic Acids Res.2016; 44 (14): 6518–48.
PubMed PubMed Central Google Scholar
Крейг К., Абрамс М., Амиджи М. Последние доклинические и клинические достижения в области конъюгатов олигонуклеотидов. Мнение эксперта Drug Deliv. 2018; 15 (6): 629–40.
CAS PubMed Google Scholar
Дерахшанхах Х., Джафари С. Проникающие в клетки пептиды: краткий обзор с акцентом на биомедицинские применения.Biomed Pharmacother. 2018; 108: 1090–6.
CAS PubMed Google Scholar
МакКлори Г., Банерджи С. Проникающие в клетки пептиды для улучшения доставки терапевтических средств на основе олигонуклеотидов. Биомедицина. 2018; 6 (2): 51.
Springer AD, Dowdy SF. Конъюгаты GalNAc-siRNA: ведущий путь доставки терапевтических средств с РНКи. Nucleic Acid Ther. 2018; 28 (3): 109–18.
CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Синтетическая ДНК, которая может эволюционировать
Наука / AAAS
Каждое живое существо на Земле использует ДНК или РНК, чтобы нести свои генетические инструкции для жизни.Эти две нуклеиновые кислоты имеют разные названия, потому что они построены из разных сахаров: ДНК использует сахара дезоксирибозы в качестве основы своей двойной спирали, а РНК использует рибозу. Но что, если бы можно было использовать и другие сахара?Теперь ученые показали, что по крайней мере шесть других типов сахаров могут образовывать основы нуклеиновых кислот — и их можно использовать для хранения и извлечения генетической информации. Исследователи построили молекулы ДНК с нуля, но заменили дезоксирибозу шестью другими видами сахара, включая гексит, треозу и арабинозу.Шесть типов синтетических генетических цепей называются XNA или ксено-нуклеиновыми кислотами («ксено» в переводе с греческого означает «чужеродный»). И поскольку XNA показывает возможность наследственности, передавая свою генетическую информацию, исследователи говорят, что эти молекулы не только могут ответить на увлекательные вопросы о происхождении жизни, но также могут открыть возможность другого вида жизни, основанного не на ДНК и РНК. .
Джек Шостак, генетик и лауреат Нобелевской премии Гарвардского университета, сообщает PM в электронном письме, что работа «очень интересна с точки зрения происхождения жизни — в принципе, многие различные полимеры могут выполнять роль РНК и ДНК в живых организмах. .Почему же тогда современная биология использует только РНК и ДНК? »
Как сделать синтетическую ДНКЭто не первый случай, когда генетики создают синтетические нуклеиновые кислоты в лаборатории. Некоторые ученые ранее создали ДНК с новыми типами пар оснований за пределами связей A-T и C-G в ДНК, а другие уже создали XNA, которые включают чужеродные сахара. Джон Чапут, молекулярный биолог из Университета штата Аризона и автор нового исследования в Science , говорит, что эта работа задает новый вопрос: «Как можно осуществить дарвиновскую эволюцию на чем-то, кроме ДНК или РНК? Молекулы были разработаны в лаборатории, но сделать следующий шаг и сделать это на других молекулах было очень сложно.Это один из первых тому примеров ».
Чтобы доказать, что XNA могут развиваться, исследователям сначала пришлось создать новый вид фермента для построения XNA. Хотя можно производить XNA с помощью машины, полученные нуклеиновые кислоты представляют собой короткие цепи с ограниченной функциональностью и эволюционируемостью. Поэтому вместо того, чтобы использовать механически обработанный подход, исследователи взяли тысячи ферментов, создающих ДНК, и превратили их в ферменты, создающие XNA.
Для этого потребовалось взять тысячи ферментов и смешать их вместе со строительными блоками XNA, а также цепями ДНК, которые служили матрицами для каркаса, на котором строились молекулы XNA.Если фермент оказывался хорошим при построении цепей XNA, он был захвачен с помощью процесса фильтрации и амплифицирован для следующего раунда тестирования; ферменты, плохо продуцирующие XNA, были смыты. В течение многих раундов фильтрации популяция ферментов эволюционировала и стала более ловкой в построении XNA — фактически, они могли производить полимеры. Цепи XNA, которые длились, были в пять раз длиннее, чем XNA, созданные машинами.
«Они взяли уже существующие ферменты и создали из них мутанты, которые лучше создают XNA», — говорит Флойд Ромесберг, химик из Исследовательского института Скриппса, который назвал эту технику «впечатляющей».«
Затем исследователи попытались разработать сами XNA. Для этого они использовали похожую технику фильтрации. В этом случае ученые выбрали XNA, которые могут связываться с определенным белком; XNA, которые не связывались с белками, были смыты. Те, что действительно связались, были транскрибированы обратно в ДНК, чтобы их можно было воспроизвести. После репликации команда переписала копии обратно в XNA. Таким образом, XNA, которые эволюционировали для связывания белка, смогли передать этот талант новому поколению XNA.
Синтетическая ДНК, синтетическая жизнь?Поскольку XNA способны передавать генетическую информацию от одного поколения к другому и могут адаптироваться к ограничениям эволюции пробирки, говорит Чапут, XNA могут служить строительными блоками для совершенно новых генетических систем. «Могли бы вы создать с его помощью синтетическую жизнь? Это возможно, но это будет гораздо дальше».
Шостак соглашается, говоря, что «в долгосрочной перспективе очень интересный вывод состоит в том, что можно будет спроектировать и построить новые формы жизни, основанные на одном или нескольких из этих неприродных генетических полимеров.«Но Ромесберг подчеркнул, что создание совершенно новых форм жизни с использованием XNA будет долгой и сложной миссией. Основная задача: исследователи должны найти эффективный способ воспроизводить XNA напрямую в большее количество XNA без необходимости конвертировать их в ДНК и обратно.
Некоторые люди нервничают, что выброс XNA в биосферу может позволить ей смешаться с ДНК и РНК с непредсказуемыми результатами. Но такие ученые, как Стивен Беннер и Маркус Шмидт, возражают, что XNAs достаточно чужеродны, чтобы быть невидимыми для естественных организмов (подробнее об этом читайте здесь).
Независимо от того, могут или будут ли XNA использоваться для создания новых форм жизни, исследователи показали, что можно расширить эволюцию до систем, основанных не на ДНК или РНК. А XNA и их ферменты также могут привести к некоторым ответам о том, почему жизнь, как мы ее знаем, основана только на молекулах. Являются ли ДНК и РНК лучшими молекулами для хранения генетической информации и катализатора биологических реакций, или же они стали строительными блоками жизни по чистой случайности? Теперь у исследователей будут инструменты для проверки истинной эффективности против созданных в лаборатории конкурентов.
Медицина тоже может извлечь выгоду из XNA, говорит Ромесберг. Врачи уже назначают биологические продукты, такие как ферменты и антитела, для лечения определенных заболеваний, но эти лекарства быстро разрушаются в желудке и кровотоке. Поскольку XNA несколько чужеродны, они не так быстро расщепляются в организме, так как не выработались ферменты для их переваривания.
Эксперимент также имеет значение для поиска жизни на других планетах. «Возможно, если вы достаточно внимательно посмотрите в космос, вы сможете найти форму жизни, основанную на XNA», — говорит Чапут.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.
Ксено-нуклеиновая кислота | химическое соединение
В синтетической биологии: BioBricks и ксено-нуклеиновые кислотыЭти молекулы, известные как ксено-нуклеиновые кислоты (XNA), не могут быть реплицированы ферментом ДНК-полимеразой, который катализирует синтез ДНК.Вместо этого для их репликации требуются специально сконструированные ферменты, первые из которых были способны точно транскрибировать ДНК в желаемый продукт XNA, о чем сообщалось в 2012 году. \ N
Подробнее «,» url «:» Introduction «,» wordCount «: 0 , «sequence»: 1}, «imarsData»: {«INFINITE_SCROLL»: «», «HAS_REVERTED_TIMELINE»: «false»}, «npsAdditionalContents»: {}, «templateHandler»: {«name»: «INDEX», » metered «: false},» paginationInfo «: {» previousPage «: null,» nextPage «: null,» totalPages «: 1},» seoTemplateName «:» PAGINATED INDEX «,» infiniteScrollList «: [{» p «: 1 , «t»: 1917370}], «familyPanel»: {«topicLink»: {«title»: «Ксено-нуклеиновая кислота», «url»: «/ science / xeno-nucleic-acid»}, «tocPanel»: {«title»: «Каталог», «itemTitle»: «Ссылки», «toc»: null}, «groups»: [], «fastFactsItems»: null}, «byline»: {«участник»: null, » allContributorsUrl «: null,» lastModificationDate «: null,» contentHistoryUrl «: null,» warningMessage «: null,» warningDescription «: null},» citationInfo «: {» members «: null,» title «:» Ксено-нуклеиновая кислота «,» lastModification «: null,» url «:» http s: // www.britannica.com/science/xeno-nucleic-acid»},»websites»:null,»lastArticle»:false} Узнайте об этой теме в этих статьях:синтетическая биология
- В синтетической биологии: BioBricks и ксено-нуклеиновые кислоты
Эти молекулы, известные как ксено-нуклеиновые кислоты (XNA), не могут быть реплицированы ферментом ДНК-полимеразой. , который катализирует синтез ДНК.Вместо этого для их репликации требуются специально сконструированные ферменты, первые из которых были способны точно транскрибировать ДНК в желаемый продукт XNA, о которых сообщалось в 2012 году.
Подробнее
Спираль жизни: новое исследование показывает, как «наш»
изображение: SNA и L-aTNA, содержащие серинол и L-треонинол, соответственно, могут гибридизоваться с РНК.В этом исследовании определены кристаллические структуры димеров гетеродуплекса L-aTNA / RNA и SNA / RNA, стабилизированные парами оснований Хугстина. посмотреть еще
Кредит: Юкико Камия
По мере того, как медицинские исследования прогрессируют, традиционные протоколы лечения быстро исчерпываются. Новые подходы к лечению болезней, которые не поддаются лечению обычными лекарствами, являются актуальной необходимостью. В поисках этих подходов наука обратилась к широкому кругу потенциальных ответов, включая искусственные нуклеиновые кислоты.Искусственные или ксено-нуклеиновые кислоты похожи на встречающиеся в природе нуклеиновые кислоты (например, ДНК и РНК), но полностью производятся в лаборатории.
Ксено-нуклеиновые кислоты необходимы для разработки лекарств на основе нуклеиновых кислот. Чтобы быть эффективными, они должны иметь возможность стабильно связываться с естественной РНК (клеточная одноцепочечная версия ДНК, которая необходима для всех процессов в организме). Однако неясно, как РНК гибридизуется с этими ксенонуклеиновыми кислотами, если вообще гибридизуется. Новое исследование ученых из Японии проливает свет на этот механизм, открывая двери для разработки потенциально революционных лекарств на основе нуклеиновых кислот.
В своем экспериментальном исследовании, опубликованном в Communications Chemistry, команда исследователей смогла определить трехмерные структуры гибридизации РНК с искусственными нуклеиновыми кислотами, сериноловыми нуклеиновыми кислотами (SNA) или L-треониноловыми нуклеиновыми кислотами (L- a TNA. ), две из немногих ксенонуклеиновых кислот, способных эффективно связываться и образовывать дуплексы с природной РНК. Это исследование явилось результатом сотрудничества ученых Высшей школы инженерии Университета Нагоя, Высшей школы фармацевтических наук Городского университета Нагои, Центра исследовательских исследований жизни и живых систем (ExCELLS) Национальных институтов естественных наук, и Высшая школа инженерии Осакского университета.
Природные нуклеиновые кислоты, такие как ДНК и РНК, имеют сахарно-фосфатный «каркас» и компоненты на основе азота; в то время как компоненты на основе азота в SNA и L- и TNA остаются прежними, вместо этого они имеют основу на основе аминокислот. SNA и L- и TNA имеют преимущества перед другими искусственными нуклеиновыми кислотами из-за их простой структуры, легкого синтеза, отличной растворимости в воде и высокой устойчивости к нуклеазам. Эти характеристики делают их более подходящими для разработки лекарств на основе нуклеиновых кислот.«Поскольку SNA и L- a TNA могут связываться с природными нуклеиновыми кислотами, мы хотели знать, что является ключом к стабилизации дуплексной структуры между SNA или L- a TNA и РНК», — заявляет доктор Юкико Камия, ведущий специалист. ученый по исследованию, «и поэтому мы начали работать над определением трехмерной структуры».
Они обнаружили, что внутримолекулярные (внутримолекулярные) взаимодействия важны для сохранения стабильности спиральных (скрученных) двухцепочечных структур, образованных из ациклических нуклеиновых кислот и РНК.В то время как спиральные структуры природных нуклеиновых кислот относятся к A-типу, что означает, что они закручиваются вправо, эти синтетические дуплексные структуры, по-видимому, выстраиваются в перпендикулярном порядке, что приводит к увеличению площади между каждым витком спирали. Кроме того, они получили трехцепочечные структуры, состоящие из L- или ТНК или SNA и РНК, посредством взаимодействий «пары оснований Хугстина», как показано на рисунке 1.
Эти открытия ставят под сомнение многие вещи, которые мы до сих пор считали фундаментальными в биологии.Рибоза, сахар в основе природных нуклеиновых кислот, не кажется необходимым для образования стабильного дуплекса, вопреки общепринятым в настоящее время знаниям. Тогда почему природа выбрала рибозу? «Возможно, лучше ответить на этот вопрос в будущих исследованиях спиральной структуры», — говорит д-р Камия.
На данный момент ее команда рада, что их открытия открывают больше возможностей для разработки лекарств. «Понимание структуры этих дуплексов может помочь нам разработать новые разработки лекарств на основе нуклеиновых кислот.Мы надеемся, что благодаря этим открытиям, разработка лекарств на основе нуклеиновых кислот ускорится », — говорит она.
Эти идеи, конечно же, выходят за рамки медицинских приложений. Нуклеиновые кислоты — это чертежи «конструкции» всех живых организмов, но мы понимаем, что многие из их секретов все еще не раскрыты. Эти открытия проливают свет на небольшую, но важную главу нуклеиновых кислот.
###
Статья «Взаимодействия внутрицепочечного остова с нуклеиновыми основаниями стабилизируют развернутые правосторонние спиральные структуры гетеродуплексов L- a TNA / RNA и SNA / RNA», была опубликована в журнале Communications Chemistry 6 ноября 2020 г. по адресу: DOI: 10.1038 / с42004-020-00400-2.
Об университете Нагоя, Япония
Нагойский университет насчитывает около 150 лет истории, он берет свое начало во временной медицинской школе и больнице, основанных в 1871 году, и был официально учрежден как последний Императорский университет Японии в 1939 году. Несмотря на скромные размеры по сравнению с крупнейшими университетами Японии , Нагойский университет стремится к совершенству с момента своего основания. Шесть из 18 японских лауреатов Нобелевской премии с 2000 года полностью или частично выполнили свою работу, получившую Нобелевскую премию, в Нагойском университете: четыре по физике — Тосихиде Маскава и Макото Кобаяси в 2008 году, а также Исаму Акасаки и Хироши Амано в 2014 году; и два по химии — Риодзи Нойори в 2001 году и Осаму Шимомура в 2008 году.В области математики Шигефуми Мори работал в университете, получив медаль Филдса. Ряд других важных открытий был также сделан в университете, в том числе фрагменты ДНК Окадзаки, сделанные Рейджи и Цунеко Окадзаки в 1960-х годах; и силы истощения, выполненные Шо Асакура и Фумио Осава в 1954 году.
Сайт: http://en.nagoya-u.ac.jp/
Журнал
Химия связи
DOI
10.1038 / с42004-020-00400-2
Заявление об отказе от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за точность выпусков новостей, размещенных на EurekAlert! участвующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.
Ксенонуклеиновые кислоты (XNA) Повторное посещение
- X («Xeno») в XNA являются структурно странными конгенерами ДНК или РНК
- Лю и др.Отчет X = 3 ′ → 2 ′ Фосфонометилтреозил
- Ксенобиология — зарождающийся и интригующий новый рубеж
В научной номенклатуре «xeno» используется для обозначения чего-то странного или отличного от того, что существует в природе, и происходит от греческого слова xenos , означающего «странный». Ксенонуклеиновые кислоты (XNA), рассматриваемые здесь, представляют собой интригующе «странные» синтетические полимеры. У них есть естественные азотистые основания (A / G / C / T или U) для кодирования генетической информации, такой как ДНК или РНК, но их основы отличаются от встречающихся в природе рибозных и фосфодиэфирных фрагментов.Следовательно, A / G / C / T- или U-несущие XNAs можно рассматривать как строительные блоки для неприродных полимеров нуклеиновых кислот.
Несколько лет назад я писал об XNA в контексте эволюции жизни и генетики на основе ДНК / РНК в пребиотической вселенной, которая, как принято считать, существовала ~ 4 миллиарда лет назад. Все исследования XNAs ранее были ограничены модельной системой in vitro , что вызывает вопрос о том, может ли какой-либо тип молекулы XNA генетически функционировать in vivo .Читая дальше, вы узнаете, что ответ — да, как недавно сообщили Лю и др., И я думаю, вы будете очень удивлены «странностью» конкретного XNA, который, как было обнаружено, совершил этот выдающийся подвиг.
Предыстория
По материалам Anosova et al. Nucleic Acids Res.44, 1007–1021 (2016)
Чтобы поставить захватывающие открытия Liu et al. В перспективе, вот краткий обзор предыстории, включающей более ранние работы других над (L) -α-треофуранозил (также известный как треоза) нуклеиновой кислотой (TNA), которая показана ниже и представляет собой наиболее продвинутый пример XNA.Основополагающая работа по TNAs, содержащим противоположно соединенные (3 ‘→ 2’) фосфодиэфирные мостики, была опубликована в журнале Science в 2000 году командой под руководством Альберта Эшенмозера, который уже был известен своей ролью в потрясающем полном синтезе витамина B . 12 , на что ушло 12 лет!
Эти исследователи сообщили, что ТНК подвергаются «информационному спариванию оснований в ориентации антипараллельной цепи» (т.е. гибридизации Уотсона-Крика) и способны образовывать перекрестные пары с РНК и ДНК.Полученная из сахара, содержащего только четыре атома углерода по сравнению с пятью атомами углерода для рибозы, TNA была признана структурно самой простой из всех полученных естественным путем XNA.
Последующие исследования Чапута и его коллег привели к публикации в 2013 году, в которой подробно описывалась удивительная способность ТНК транскрибироваться из ДНК с помощью доступной полимеразы, а затем обратно транскрибироваться обратно в ДНК с использованием другой доступной полимеразы. Этап транскрипции требовал химического синтеза четырех трифосфатов ТНК (tNTP) для включения комплексом ДНК-праймер-матрица (черный), как показано здесь.
Адаптировано с разрешения Chaput и соавторов J. Am. Chem. Soc. 135, 3583−3591 (2013)
Более конкретно, ДНК-праймер отжигали с ДНК-матрицей в буфере, нагревая ее при 95 ° C в течение 5 минут и затем охлаждая на льду. Реакции удлинения праймера для получения ТНК (красный) проводили в течение 1 ч при 55 ° C с использованием 100 мкМ tNTP, 500 нМ комплекса праймер-матрица, 1,25 мМ MnCl 2 и 0,1 ед. / Мкл ДНК-полимеразы Therminator ™. Для анализа продукта использовали денатурирующий электрофорез в полиакриламидном геле (ПААГ).
За повторением указанной выше реакции удлинения праймера следовало разделение цепи с использованием гель-электрофореза, как показано ниже. Экстракция геля дала продукт одноцепочечной ДНК (черный) -ТНК (красный), к которому был отожжен обратный комплементарный праймер. Опосредованную SuperScript II ™ (SSII) обратную транскрипцию (RT) ТНК проводили в течение 24 ч при 42 ° C и анализировали денатурирующим PAGE. Mn 2+ необходим для преобразования ТНК в полноразмерную кДНК.
Адаптировано с разрешения Chaput и соавторов J.Являюсь. Chem. Soc. 135, 3583−3591 (2013)
Точность репликации TNA
Chaput и соавторы измерили точность репликации ТНК путем секвенирования продукта кДНК реакции RT после амплификации с помощью ПЦР. Этот тест на точность измеряет совокупную точность полного цикла репликации (ДНК → ТНК → ДНК), которая функционально отличается от точности события включения одного нуклеотида. Точность, определенная с помощью этого анализа, представляет собой фактическую точность, с которой полноразмерный TNA синтезируется и подвергается обратной транскрипции.Следовательно, он отражает комбинированные эффекты неправильного включения, вставок и делеций нуклеотидов (indel), а также любых мутаций, возникающих во время ПЦР-амплификации и клонирования.
Исследователи начали с измерения точности репликации TNA для шаблона (4NT.3G), использованного в анализе RT с SSII. Хотя репликация TNA на 4NT.3G привела к общей точности, сравнимой с другими системами репликации XNA ( ~ 96%), подробный анализ профиля мутаций показал, что на трансверсии G → C приходится 90% генетических изменений.В то время как точные молекулярные детали этой трансверсии остаются неизвестными, другие результаты говорят о том, что стэкинг оснований играет важную роль в неправильном включении tGTP, противоположного dG, в матрицу.
Функциональная XNA In Vivo
Как упоминалось во введении, Liu et al. недавно сообщили о результатах, которые демонстрируют, что первая в истории XNA функция in vivo открыла путь для будущих разработок в этой интригующей неизведанной области.Другим новым аспектом их работы является использование XNA, модифицированного по остову, а именно 3 ‘→ 2’-фосфонометилтреозилнуклеиновой кислоты (tPhoNA). Эту XNA можно увидеть ниже, и она сильно отличается от ДНК и TNA. Теперь я буду обсуждать исследования in vitro и in vivo в этой знаменательной публикации.
Адаптировано с разрешения Liu et al. J. Amer. Chem. Soc.140, 6690−6699 (2018)
Начальная часть работы посвящена синтезу четырех «трифосфатных» мономеров [PMTApp и др.(PMTNpp) показано здесь], необходимого для опосредованных полимеразой реакций транскрипции, аналогичных тем, которые описаны выше для TNA. Предварительные эксперименты с Therminator ™ привели к неадекватной транскрипции и, таким образом, к обширной сайт-направленной инженерии, чтобы найти альтернативную мутантную полимеразу с приемлемой кинетикой и процессивностью. Начиная с TgoT, который представляет собой вариант ДНК-полимеразы Thermococcus gorgonarius , исследователи получили мутант TgoT (TgoT EPFLH), эффективную tPhoNA-синтетазу, способную синтезировать 57-мер из матрицы ДНК менее чем за 5 минут.
Затем они проверили доступные обратные транскриптазы (RT), которые могли синтезировать ДНК против матриц TNA, и обнаружили две (мутанты TgoT и KOD ДНК-полимеразы), которые были эффективными RT tPhoNA, способными к синтезу ДНК как из праймеров ДНК, так и из РНК. Вместе протестированные TgoT EPFLH и мутантные RT позволили Liu et al. для передачи генетической информации из ДНК в tPhoNA и восстановления этой информации обратно в ДНК с приблизительной совокупной частотой ошибок ~ 20 × 10 -3 на включение, что является степенью точности, совместимой с разработкой аптамеров и аптазимов на основе по этой новой химии.
Для оценки способности tPhoNAs в качестве матриц для синтеза ДНК в E. coli , шесть 18-мерных 5′-фосфорилированных ДНК-PhoNA-ДНК химерных олигонуклеотидов были химически синтезированы и протестированы с использованием установленного анализа векторов с пробелами на основе восстановление активного центра тимидилатсинтазы (thyA), изображенного здесь.
Адаптировано с разрешения Liu et al. J. Amer. Chem. Soc.140, 6690−6699 (2018)
Этот фермент катализирует превращение дезоксиуридинмонофосфата в тимидинмонофосфат и необходим для E.coli в среде без тимина или тимидина. Шесть 18-мерных 5′-фосфорилированных химерных олигонуклеотидов ДНК-PhoNA-ДНК лигировали в гетеродуплексную плазмиду с разрывом, из которой были удалены 6 кодонов, окружающих каталитический Cys146 гена thyA. Затем полученные продукты лигирования трансформировали в штамм E. coli , лишенный thyA. Трансформанты способны выживать в средах, свободных от тимидина, только тогда, когда химера олигонуклеотидов PhoNA распознается механизмом репликации бактерий и используется в качестве матрицы для синтеза ДНК, восстанавливая активный сайт тимидилатсинтазы.Соотношение между количеством бактериальных колоний в средах с тимидином или без него указывает на степень успешного построения шаблона.
Замена единицы ДНК на строительный блок tPhoNA привела к 2,5-кратному снижению количества прототрофных трансформантов по сравнению с положительными контролями. Дальнейшее 2- и 6,5-кратное снижение выхода прототрофных трансформантов произошло в результате удлинения участка tPhoNA с одного до двух и трех олигонуклеотидов соответственно. Таким образом, последовательное добавление нуклеотидов tPhoNA значительно уменьшало распространение ДНК in vivo.
Выводы Лю и др.
Для приложений in vivo желательно, чтобы XNA были как химически, так и биологически ортогональными: ни полимеры, ни строительные блоки не взаимодействовали с природными нуклеиновыми кислотами или белками, а XNA-синтезирующие и связывающие белки не синтезировали и не связывали природные нуклеиновые кислоты. TPhoNA показали значительные уровни ортогональности как на химическом (свойства олигонуклеотидов), так и на биологическом (распознавание естественным белком) уровнях.Анализы плавления (см. Liu et al.) Продемонстрировали, что сильно модифицированная tPhoNA не обнаруживает детектируемой гибридизации с комплементарной ДНК или РНК, но сохраняет некоторый потенциал для образования гомодуплексов, по крайней мере, для последовательностей, богатых AT.
tPhoNA также обнаруживает признаки биологической ортогональности. Четыре PMTNpp были явно плохими субстратами для природных полимераз, но tPhoNA могла быть эффективно синтезирована с помощью сконструированной полимеразы TgoT_EPFLH. Важно отметить, что, как Лю и др. разработали TgoT для лучшего синтеза tPhoNA, они наблюдали заметное снижение его функции ДНК-синтетазы.Учитывая ортогональность, продемонстрированную как химически (отжиг олигонуклеотидов), так и in vivo, (транслитерация), Liu et al. предположили, что, вероятно, расширенная субстратная специфичность TgoT_EPFLH может быть дополнительно сконструирована для создания ортогональной полимеразы.
Liu et al. пришли к выводу, что в совокупности данные также предполагают, что полностью ортогональная генетическая система, основанная на tPhoNA и специализированных полимеразах tPhoNA с минимальным взаимодействием с природными dNTP, нуклеиновыми кислотами или полимеразами, очень достижима.
Ксенобиология: Quo Vadis ?
Ксенобиология (XB) была определена как подраздел синтетической биологии, включающий изучение синтеза и управления биологическими устройствами и системами с использованием XNA. На мой взгляд, XB — это развивающаяся ветвь неприродной биологии в поисках полезности. Следовательно, применение XB в качестве «окончательного инструмента биобезопасности», предложенное студентами iGEM, весьма интригует. Я должен отметить здесь, что iGEM, что расшифровывается как International Genetically Engineered Machine Competition, интригует сам по себе, и о нем стоит прочитать позже по этой ссылке.
Заявленная предпосылка студентов iGEM для этого совершенного инструмента биобезопасности заключается в том, что широкое использование генетически модифицированных организмов (ГМО) вызвало серьезные опасения по поводу того, как ГМО будут взаимодействовать с природной средой. В частности, может ли генетически модифицированный микроб избежать ограничений и превзойти организмы, встречающиеся в естественной экосистеме? С первых дней генной инженерии стратегии биобезопасности использовались для контроля рисков, и появление высокопроизводительной синтетической биологии выводит эти опасения на новый уровень: чем больше мы возимся с биологией, тем больше должна быть наша биобезопасность. пуленепробиваемый.
Заявленная цель студентов iGEM — создать синтетическую «рукотворную» версию биологии, которая уважает определение жизни, но основывается на совершенно других механизмах функционирования. Биохимия ксеноорганизма использует новые XNA, генетические коды и кофакторы, отличные от тех, которые исследованы в биологии, и поэтому несовместима с другими формами жизни. Это обеспечивает гораздо более высокий уровень контроля: ксеноорганизм не сможет найти ксено-соединения в естественной среде и не сможет использовать системы бактериальной коммуникации.
Только время покажет, будет ли достигнута эта технически сложная, но ценная цель. Я, например, надеюсь на это, и, после написания и размышлений над этим блогом, добавлю, что я поражен возрастающей широтой и глубиной химии модифицированных нуклеиновых кислот, отраженной в XNA. Кажется, что разнообразие химических структур XNA, которое недавно было рассмотрено здесь, еще можно расширить. Действительно, выводы Liu et al. поскольку tPhoNA указывают путь к ортогональным генетическим системам и, возможно, к упомянутому здесь приложению iGEM.
Как обычно, ваши комментарии приветствуются.
полимераз ксенонуклеиновых кислот путем направленной эволюции.
Искусственные или ксенонуклеиновые кислоты (XNA) представляют собой альтернативу природным генетическим полимерам, расширяя химическое разнообразие и улучшая химическую и биологическую стабильность, с потенциальным применением, например, в терапии. XNA отличается от своих естественных аналогов модификациями, применяемыми к азотистым основаниям, сахарно-фосфатному остову, уходящей группе нуклеотидов или их комбинации.В конечном итоге XNA могла бы сформировать основу ортогональной генетической системы, «невидимой» для мира природы и воспроизводящейся независимо от нее посредством химического и ферментативного разделения. Ключом к разработке и манипулированию этими XNA являются подходящие полимеразы, которые могут включать синтетические нуклеотиды в растущую цепь XNA зависимым от матрицы способом. Эти полимеразы могут быть созданы, исходя из природных вариантов путем направленной эволюции, in vitro процесса повторного мутагенеза и отбора.В этом проекте мы предлагаем ДНК-полимеразу бактериофага phi29 в качестве нового кандидата для направленной эволюции в сторону активности полимеразы XNA. Симметричный, примированный белками режим репликации этой полимеразы является важной особенностью, которая может сделать возможным создание прямой in vivo XNA-эписомы. Мы показали беспорядочную активность ДНК-полимеразы phi29 в отношении нуклеотидов, модифицированных сахаром, что еще раз подтвердило наш выбор в пользу этого фермента. Был разработан и создан ряд мутантных библиотек, руководствуясь структурной информацией, чтобы увеличить вероятность обнаружения интересных вариантов.Полимераза была успешно отображена на фаге и показала свою активность. Новая система фагового дисплея, включающая совместное отображение полимеразы и HaloTag, была разработана для упрощения прикрепления субстрата праймер-матрица и отбора, основанного на включении модифицированных нуклеотидов.
