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Che cosa sono Morpholinos?

Un morpholino è una molecola sintetica dell'oligomero che contiene le basi del DNA su una spina dorsale della morfolina del metilene, quindi la convenzione di denominazione: oligomero della morfolina.

ingegneria geneticaCredito di immagine: Foto/Shutterstock.com di Phonlamai

Sono utilizzate nella ricerca biologica per modificare o eliminare l'espressione di un gene in vitro, comunque egualmente si è applicata in vivo tramite modifica della molecola per permettere la migliore infiltrazione della membrana cellulare.

Morpholinos è stato utilizzato per generare modelli novelli knockout degli esemplari del gene e quindi delle cellule e dell'animale dei prodotti che permettono la funzione specifica dei geni e proteine da studiare e droga altamente su misura che prova per essere eseguito. Ulteriormente, i morpholinos possono svolgere un ruolo terapeutico in vivo direttamente mirando ed eliminando al RNA virus-associato, o alternativamente moderando la cella in relazione con il RNA che segnala e che promuove le risposte immunitarie verso gli agenti patogeni ed il cancro.

Struttura molecolare di Morpholino

Morpholinos è solitamente lungamente 25 basi e lega a ssDNA o a RNA complementare nel cytosol. In questo modo, l'espressione della proteina può essere alterata in una cella mirando alla sequenza pertinente mRNA o pre-mRNA.

Legando al 5' - l'estremità del mRNA impedisce la traduzione completamente mentre il complesso può più non entrare nei complessi della proteina che inizino il trattamento, mentre mirare al morpholino per legare con la mezzo sequenza pre-mRNA può bloccare una serie di rinforzatori o silenziatori della giuntura, accorciante o allungante la lunghezza del mRNA tradotta, rispettivamente e con conseguente espressione delle proteine modificate.

Molte altre interazioni che dipendono dal trattamento del DNA o il RNA da macchinario cellulare nel citoplasma può essere bloccato facendo uso dei morpholinos ed i ricercatori li hanno utilizzati per modificare l'espressione genica delle celle che provengono da una vasta gamma di sorgenti, dall'essere umano ai batteri.

RNA: Le obbligazioni del RNA sono in genere più forti del morpholino: Il RNA salda e il dsRNA è così difficile da interrompere facendo uso dei morpholinos. Tuttavia, il mRNA principalmente unico è incagliato e quando forma è avvolto o le strutture circolari contiene generalmente le regioni unico incagliate sufficienti per permettere che i morpholinos introducano indebitamente.

Mentre i morpholinos utilizzano i gruppi del phosphorodiamidate per collegare la spina dorsale del monomero della morfolina sono uncharged a pH fisiologico, a differenza di DNA, che utilizza i gruppi del fosfato. Sono solubili e stabili in acqua pura, mentre altri fili a doppia elica dell'acido nucleico respingono uno un altro dovuto le come-tasse dei fili.

L'affinità dei morpholinos verso ssDNA o RNA è migliorata in questo modo, mentre però eliminando l'affinità elettrostatica verso altre proteine. Questi entrambi assicurano che i morpholinos non siano inattivati da coniugazione con le proteine di circolazione quale albumina umana e che le proteine e gli enzimi nucleici di traduzione dell'acido-associazione non possono allineare ed interagire correttamente con il filo dell'acido nucleico, poichè questo trattamento conta sulla tassa presente sulla spina dorsale del fosfato degli acidi nucleici endogeni.

A differenza di alcuni altri oligos antisenso che sono impiegati per il gene che fa tacere quale il breve RNA d'interferenza, che provoca la degradazione enzimatica dell'obiettivo mRNA, di morpholinos traduzione del blocchetto semplicemente senza distruggere il mRNA. Alternativamente, i morpholinos possono anche inibire l'attività del mRNA legando al sito usuale dell'obiettivo del mRNA, fungendo da molecola del concorrente, o possono alterare altrimenti la funzione delle cellule nei modi sottili ma impactful. Per esempio, mirare al morpholino per bloccare il sito attivo di un enzima può migliorare o inibire i numerosi aspetti della funzione e della produzione delle cellule.

What are Morpholinos

Vivo-morpholinos

La natura idrofila della molecola necessita il microinjection o le simili tattiche per presentare la droga nel citoplasma e questa è stata raggiunta negli zygotes geneticamente per modificare gli zebrafish, i mouse ed una serie di altri animali da laboratorio comuni mentre sono nella fase unicellulare.

Mentre i morpholinos sono iniettati in questa fase la concentrazione globale della molecola nell'organismo diminuisce mentre l'embrione si sviluppa ed aumenti nel volume, un effetto che più di meno è esacerbato in embrioni che si sviluppano qui acclusi all'interno delle uova e così non cambiano il loro volume totale o non si ammassano finché non covino.

Per questo motivo, il pesce e le rane sono impiegati spesso negli studi di morpholino, poichè il microinjection nell'uovo nelle fasi inerenti allo sviluppo iniziali assicura che la concentrazione totale di morpholino rimanga costante in tutto lo sviluppo. I cocktail dei morpholinos possono essere usati per pregiudicare simultaneamente gli obiettivi multipli del RNA, per ampliare sinergico la resistenza di tramortire un singolo gene o produrre gli esemplari di multi-gene-espulsione, o entrambe.

Applicando i morpholinos agli organismi adulti è difficile dovuto i beni penetranti farmacocinetici difficili della membrana cellulare e di profilo della molecola. In vivo l'uso dei morpholinos è stato raggiunto da coniugazione con i peptidi cella-penetranti o altre molecole che sopportano un idrofobo e/o positivamente - carattere fatto pagare, permettendoli di migliorare l'incrocio la membrana cellulare. L'ottimizzazione virale del RNA egualmente è stata realizzata per i morpholinos e gli studi di esperienza hanno dimostrato il valore clinico potenziale della terapia di vivo-morpholino contro febbre rompiossa, Ebola, il Nilo occidentale ed i virus di SAR nei modelli animali.

Inquietudini della tossicità di risultato e di non specificità sono state suscitate per quanto riguarda l'uso di vivo-morpholinos. Mentre la specificità della sequenza dell'acido nucleico verso il suo partner coniugato è molto alta, esiste simili o sequenze identiche all'interno dei fili del RNA dell'non obiettivo che vivo-morpholino può incontrare e quindi indurre i cambiamenti funzionali non intenzionali al sistema. La maggior parte dei studi, tuttavia, riferiscono che molto pochi effetti secondari e bassa tossicità della maggior parte del vivo-morpholinos hanno impiegato.

In un esempio estremo, uno studio pubblicato da Ferguson et al. (2014) descrive i risultati catastrofici di un cocktail di vivo-morpholino applicato ai mouse, in cui i morpholinos dendrimer-rivestiti hanno subito l'ibridazione tra loro ed hanno creato la a positivamente - specie fatte pagare che hanno circolato nel sangue ed hanno provocato la coagulazione e la morte di sangue quasi immediate.

Comunque, il valore dell'uso prudente dei morpholinos per la ricerca sta sviluppandosi con tempo mentre le applicazioni varie della tecnologia sono realizzate. Ulteriormente, l'altra tecnologia gene-modificante quale CRISPR è stata e sempre più sarà utilizzata in tandem, concedendo modifica in vivo gestita e più espansiva del gene sia in vitro che.   

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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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