Les scientifiques de TSRI expliquent repurposing de l'ADN pour produire les substances neuves

L'ADN évolué pour stocker l'information génétique, mais en principe cette molécule spéciale et réseau réseau peuvent également être adaptés pour effectuer les matériaux neufs. Les Pharmaciens au The Scripps Research Institute (TSRI) ont maintenant publié une démonstration importante de ce repurposing de l'ADN pour produire les substances neuves avec des applications médicales possibles.

Tableau de l'enzyme (orange) encapsulant 2' - hydrogel d'azido-DNA/DNA (Laboratoire de Romesberg d'Accueil)

Floyd Romesberg de TSRI et Tingjian Chen, dans une étude publiée en ligne dans le tourillon Angewandte Chemie de chimie, ont prouvé qu'ils pourraient apporter plusieurs modifications chimiques potentiellement précieuses aux nucléotides d'ADN et produire des quantités utiles de l'ADN modifié. Les pharmaciens ont expliqué leur élan neuf en effectuant un hydrogel ADN-basé et eau-absorbant qui éventuel peut avoir des utilisations médicales et scientifiques multiples.

Le « ADN a quelques seules propriétés comme matériau, et avec cette capacité neuve de la modifier et de la reproduire aimez l'ADN normal, nous pouvons réellement commencer à explorer quelques applications possibles intéressantes, » a dit Romesberg, un professeur de chimie à TSRI.

Le laboratoire de Romesberg au cours de la dernière décennie a aidé des méthodes pionnières pour effectuer l'ADN modifié, avec l'objectif ultime de développer les médicaments, les sondes et les formes de vie artificielle neufs précieux de matériaux même. L'équipe a atteint l'année dernière une étape importante avec un exploit enregistré en Chimie de Nature : le développement d'une enzyme artificielle d'ADN polymérase qui peut tirer des copies de l'ADN modifié, beaucoup comme les ADNs polymérase normaux reproduisent l'ADN normal.

Les modifications d'ADN testées dans cette étude ont comporté seulement la connexion du fluor (f) ou des parties (O-CH3) méthoxy au circuit principal de sucre des modifications de nucléotides d'ADN qui en principe amélioreraient les propriétés des médicaments ADN-basés. Dans l'étude neuve, Chen et Romesberg ont expliqué plusieurs autres modifications que leur polymérase SFM4-3 peut reproduire et, ce faisant, ont ouvert la trappe au design de l'ADN modifié pour une gamme d'applications beaucoup plus grande.

Une des modifications neuves ajoute un groupe azido (N3), un point d'attache pratique pour beaucoup d'autres molécules par l'intermédiaire d'un ensemble relativement facile chimie appelée de claquement de techniques de « , » également frayé à TSRI. Les pharmaciens de TSRI ont prouvé que la polymérase SFM4-3 peut reproduire les nucléotides azido-modifiés avec la fidélité adéquate et peut exponentiellement amplifier des torons de cet ADN modifié suivre une méthode commune de laboratoire, amplification en chaîne par polymérase (PCR). La chimie de Claquement peut alors être employée pour ajouter n'importe laquelle d'une grande variété de différentes molécules à l'ADN par l'intermédiaire du groupe azido.

« Avec la chimie d'azido-ADN et de claquement, nous pouvions produire l'ADN fortement functionalized, y compris l'ADN modifié avec une forte concentration de molécules fluorescentes de radiophare et l'ADN par une biotine appelée de traitement chimique, » a dit Chen, qui est un associé post-doctoral de recherches dans le Laboratoire de Romesberg.

Les scientifiques en chimie de claquement utilisée par démonstration plus avancée pour attacher les Brins d'ADN multiples à un central, Brin d'ADN azido-modifié, produisant une structure « de brosse de bouteille ». Ils ont alors utilisé l'assemblage pour amplifier l'ADN par l'intermédiaire de l'ACP pour obtenir une grande maille d'ADN cela ; à leur surprise ; a formé un hydrogel une fois exposé à l'eau.

Les « Hydrogels sont un centre d'intérêt grand de nos jours parce qu'ils ont beaucoup d'applications possibles, bien qu'il y ait relativement peu de voies pour leur production réglée, » Romesberg ont dit.

L'hydrogel ADN-basé neuf s'est avéré avoir quelques propriétés intrigantes. Chen et Romesberg ont constaté qu'ils pourraient le dissoudre avec des enzymes d'ADN-coupe et la réforme postérieure il dans n'importe quel moulage désiré utilisant les enzymes de ADN-jointure, leur permettant de former et reprendre l'hydrogel avec les structures stables neuves. Les protéines de Test mises dans l'hydrogel ont également maintenu leur activité biochimique.

« Nous pensons que cet hydrogel peut avoir des applications s'échelonner des formes nouvelles de l'accouchement de médicament à l'élevage des cellules dans les cultures en trois dimensions, » Chen a dit.

Les chercheurs ont expliqué que la polymérase SFM4-3 peut également être employée pour reproduire et amplifier l'ADN qui a été modifié avec trois autres types d'ajouts au sucre de circuit principal : un groupe (Cl) le chloro ou aminé groupe (NH2), ou d'hydroxyle (OH) ce combine avec le circuit principal pour former un sucre d'arabinose.

Chen et Romesberg recherchent maintenant les modifications supplémentaires d'ADN qui peuvent être reproduites utilisant la polymérase SFM4-3. En même temps, les chercheurs poursuivent des applications particulières de leur ADN modifié, y compris les hydrogels nouveaux.

« Donné que l'ADN peut avoir de différentes séquences qui transmettent les différentes propriétés, nous pouvons même commencer à penser aux nanomaterials en évolution avec des activités désirées, » Romesberg a dit.