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Quel est Morpholinos ?

Un morpholino est une molécule synthétique d'oligomère qui contient des bases d'ADN sur un réseau général de morpholine de méthylène, par conséquent la convention nommante : oligomère de morpholine.

génie génétiqueCrédit d'image : Photo de Phonlamai/Shutterstock.com

Elles sont employées dans la recherche biologique pour modifier ou éliminer l'expression d'un gène in vitro, cependant également ont été appliquées in vivo par la modification de la molécule pour permettre une meilleure pénétration de membrane cellulaire.

Morpholinos ont été utilisés pour produire des spécimens knockout de gène et ainsi la cellule de produit et les modèles animaux nouveaux qui permettent le fonctionnement spécifique des gènes et les protéines à vérifier, et le médicament hautement personnalisé vérifiant pour être exécuté. Supplémentaire, les morpholinos peuvent jouer un rôle thérapeutique in vivo directement en visant et en éliminant l'ARN virus-associé, ou en modérant alternativement la signalisation liée aux ARNs de cellules et en introduisant des réactions immunitaires vers les agents pathogènes et le cancer.

Structure moléculaire de Morpholino

Morpholinos sont habituellement 25 bases longtemps et grippent au ssDNA complémentaire ou à l'ARN dans le cytosol. De cette façon, l'expression de la protéine peut être modifiée dans une cellule en visant la séquence ARNm ou pré-ARNm appropriée.

Grippant au 5' - la fin de l'ARNm évite la traduction complet pendant que le composé peut plus n'écrire les composés de protéine qui commencent le procédé, alors que la désignation d'objectifs du morpholino pour gripper avec la mi-séquence pré-ARNm peut bloquer un certain nombre d'amplificateurs ou de silenceurs d'épissure, diminuant ou rallongeant la longueur de l'ARNm traduite, respectivement, et ayant pour résultat l'expression des protéines modifiées.

Beaucoup d'autres interactions qui dépendent du traitement de l'ADN ou l'ARN par les machines cellulaires dans le cytoplasme peut être bloqué utilisant des morpholinos, et chercheurs les ont utilisés pour modifier l'expression du gène des cellules provenant d'un large éventail de sources, d'être humain aux bactéries.

ARN : Les obligations d'ARN sont en général plus intenses que le morpholino : L'ARN colle, et il est ainsi difficile perturber ARN à double brin utilisant des morpholinos. Cependant, l'ARNm est en grande partie monocatenaire, et en formant bouclé ou les structures circulaires contient généralement des régions monocatenaires suffisantes pour permettre à des morpholinos de s'imposer.

Pendant que les morpholinos utilisent des groupes de phosphorodiamidate pour joindre le réseau général de monomère de morpholine ils sont uncharged au pH physiologique, à la différence de l'ADN, qui utilise des groupes de phosphate. Ils sont solubles et stables dans l'eau pure, alors que d'autres boucles bicaténaires d'acide nucléique repoussent un un un autre dû aux comme-charges des boucles.

L'affinité des morpholinos vers le ssDNA ou l'ARN est améliorée de cette manière, tout en également éliminant l'affinité électrostatique vers d'autres protéines. Ces les deux s'assure que des morpholinos ne sont pas inactivés par conjugaison avec les protéines de diffusion telles que la sérum-albumine humaine, et que les protéines et les enzymes acide-grippantes nucléiques de traduction ne peuvent pas correctement aligner et agir l'un sur l'autre avec la boucle d'acide nucléique, car ce procédé se fonde sur la charge actuelle sur le réseau général de phosphate des acides nucléiques endogènes.

À la différence de quelques autres oligos antisens qui sont utilisés pour le gène amortissant comme l'ARN de intervention court, qui a comme conséquence la dégradation enzymatique de l'objectif ARNm, de morpholinos traduction de case simplement sans détruire l'ARNm. Alternativement, les morpholinos peuvent également empêcher l'activité d'ARNm en grippant au site habituel d'objectif de l'ARNm, agissant en tant que molécule de concurrent, ou peuvent autrement modifier le fonctionnement de cellules des voies subtiles mais impactful. Par exemple, la désignation d'objectifs du morpholino pour bloquer le site actif d'une enzyme peut améliorer ou empêcher de nombreux aspects de fonctionnement et de production de cellules.

What are Morpholinos

Vivo-morpholinos

La nature hydrophile de la molécule rend nécessaire le microinjection ou la tactique assimilée pour introduire le médicament dans le cytoplasme, et ceci a été réalisée dans les zygotes pour modifier génétiquement des zebrafish, des souris, et un certain nombre d'autres animaux de laboratoire courants tandis qu'ils sont à l'étape unicellulaire.

Pendant que les morpholinos sont injectés à ce stade la concentration générale de la molécule dans l'organisme se baisse pendant que l'embryon se développe et des augmentations de volume, un effet qui moins est aggravé dans les embryons qui se développent ci-joints dans des oeufs et ne changent pas ainsi leur volume total ou n'amassent pas jusqu'à ce qu'ils hachent.

Pour cette raison, des poissons et les grenouilles sont souvent utilisés dans des études de morpholino, car le microinjection dans l'oeuf aux stades de développement préliminaires s'assure que toute la concentration de morpholino demeure continuelle dans tout le développement. Des cocktails des morpholinos peuvent être employés pour affecter les objectifs multiples d'ARN simultanément, afin d'amplifier synergiquement la force d'assommer un gène unique ou produire des spécimens de multi-gène-coup de grâce, ou les deux.

L'application des morpholinos aux organismes adultes est due difficile aux propriétés pénétrantes pharmacocinétiques faibles de profil et de membrane cellulaire de la molécule. In vivo l'utilisation des morpholinos a été réalisée par conjugaison avec des peptides cellule-pénétrants ou d'autres molécules qui portent un hydrophobe et/ou franchement - caractère chargé, leur permettant d'améliorer la croix la membrane cellulaire. La désignation d'objectifs d'ARN viral a été également réalisée pour des morpholinos, et les études de passé ont expliqué la valeur clinique potentielle du traitement de vivo-morpholino contre la dengue, l'Ebola, le Nil occidental, et les virus de radar à ouverture synthétique dans des modèles animaux.

Des inquiétudes de la toxicité de non-spécificité et de donner droit ont été soulevées concernant l'utilisation de vivo-morpholinos. Tandis que la spécificité de la séquence d'acide nucléique vers son associé conjugué est très élevée, là existent assimilé ou des séquences homologues dans les boucles d'ARN de non-objectif que vivo-morpholino peut rencontrer et induire de ce fait les modifications fonctionnelles fortuites au système. La plupart des études, cependant, indiquent que très peu d'effets secondaires et de toxicité inférieure de la plupart de vivo-morpholinos ont utilisé.

Dans un cas extrême, une étude publiée par Ferguson et autres (2014) décrit les résultats catastrophiques d'un cocktail de vivo-morpholino appliqué aux souris, où les morpholinos dendrimer-enduits ont subi l'hybridation entre eux et ont produit a franchement - la substance chargée qui a diffusé dans le sang et a eu comme conséquence des caillots sanguins et la mort presque immédiats.

En tous cas, la valeur de l'utilisation prudente des morpholinos pour des recherches se développe avec du temps pendant que les applications diverses de la technologie deviennent réalisées. Supplémentaire, l'autre technologie de gène-retouche telle que CRISPR a été et de plus en plus sera utilisée en tandem, laissant une modification plus commandée et plus expansive de gène in vitro et in vivo.   

Sources

Further Reading

Last Updated: Apr 12, 2021

Michael Greenwood

Written by

Michael Greenwood

Michael graduated from Manchester Metropolitan University with a B.Sc. in Chemistry in 2014, where he majored in organic, inorganic, physical and analytical chemistry. He is currently completing a Ph.D. on the design and production of gold nanoparticles able to act as multimodal anticancer agents, being both drug delivery platforms and radiation dose enhancers.

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