Gli scienziati di TSRI dimostrano repurposing del DNA per creare le nuove sostanze

Il DNA mutevole per memorizzare le informazioni genetiche, ma in linea di principio questa molecola speciale e del tipo di catena possono anche adattarsi per fare i nuovi materiali. I Chimici al The Scripps Research Institute (TSRI) ora hanno pubblicato una dimostrazione importante di questo repurposing del DNA per creare le nuove sostanze con le applicazioni mediche possibili.

Diagramma dell'enzima (arancio) che incapsula 2' - idrogel di azido-DNA/DNA (Laboratorio di Romesberg di Cortesia)

Il Floyd Romesberg di TSRI e Tingjian Chen, in uno studio pubblicato online nel giornale Angewandte Chemie di chimica, hanno indicato che potrebbero apportare parecchie modifiche chimiche potenzialmente apprezzate ai nucleotidi del DNA e produrre le quantità utili del DNA modificato. I chimici hanno dimostrato il loro nuovo approccio facendo un idrogel basato a DNA e assorbente l'acqua che infine può avere molteplici usi medici e scientifici.

“il DNA ha alcuni beni unici come materiale e con questa nuova capacità di modificarla e ripiegarla gradisca il DNA normale, possiamo realmente cominciare ad esplorare alcune applicazioni potenziali interessanti,„ ha detto Romesberg, il professor di chimica a TSRI.

Il laboratorio di Romesberg negli ultimi dieci anni ha aiutato i metodi pionieristici per la preparazione del DNA modificato, con lo scopo finale di sviluppare le nuove medicine apprezzate, le sonde e le forme di vita artificiali dei materiali anche. Il gruppo ha raggiunto l'anno scorso una pietra miliare importante con un'abilità riferita in Chimica della Natura: lo sviluppo di un enzima artificiale della DNA polimerasi che può fare le copie di DNA modificato, molto come le DNA polimerasi normali ripiegano il DNA normale.

Le modifiche del DNA provate in quello studio hanno compreso soltanto il collegamento di fluoro (F) o parti metossiliche (O-CH3) alla spina dorsale dello zucchero delle modifiche dei nucleotidi del DNA che in linea di principio migliorerebbero i beni alle delle droghe basate a DNA. Nel nuovo studio, Chen e Romesberg hanno dimostrato parecchie altre modifiche che la loro polimerasi SFM4-3 può ripiegare e, in questo modo, hanno aperto la porta alla progettazione di DNA modificato per un intervallo delle applicazioni molto più vasto.

Una di nuove modifiche aggiunge un gruppo azido (N3), un punto di collegamento conveniente per molte altre molecole via un insieme delle tecniche relativamente facile chiamate “chimica di clic,„ anche pionieristico a a TSRI. I chimici di TSRI hanno indicato che la polimerasi SFM4-3 può ripiegare i nucleotidi azido-modificati con la fedeltà adeguata e può esponenzialmente ampliare i fili di questo DNA modificato facendo uso di un metodo comune del laboratorio, reazione a catena della polimerasi (PCR). La chimica di Clic può poi essere usata per aggiungere c'è ne di un'ampia varietà di molecole differenti al DNA via il gruppo azido.

“Con la chimica di clic e di azido-DNA, potevamo produrre il DNA altamente functionalized, compreso DNA modificato con una concentrazione intensa di molecole fluorescenti del gavitello e DNA segnato con una manopola chimica chiamata biotina,„ ha detto Chen, che è un socio di ricerca postdottorale nel Laboratorio di Romesberg.

Gli scienziati in chimica di clic usata dimostrazione più avanzata per fissare i fili multipli del DNA ad una centrale, filo azido-modificato del DNA, creante “una struttura della spazzola di bottiglia„. Poi hanno utilizzato l'assembly per ampliare il DNA via la PCR per ottenere una grande maglia di DNA quello; con la loro sorpresa; ha formato un idrogel una volta esposto all'acqua.

“Gli Idrogel sono un fuoco di grande interesse attualmente perché hanno molte applicazioni potenziali, sebbene ci siano relativamente pochi modi per la loro produzione controllata,„ Romesberg hanno detto.

Il nuovo all'idrogel basato a DNA è risultato avere alcuni beni intriganti. Chen e Romesberg hanno trovato che potrebbero dissolverlo con gli enzimi di DNA-taglio e la riforma successiva in tutta la muffa desiderata facendo uso degli enzimi d'aggiunta, permettendoli di formare e riformare l'idrogel con le nuove strutture stabili. Le proteine della Prova collocate all'interno dell'idrogel egualmente hanno conservato la loro attività biochimica.

“Pensiamo che questo idrogel possa avere applicazioni variare dai moduli novelli della consegna della droga alla crescita delle celle nelle culture tridimensionali,„ Chen ha detto.

I ricercatori hanno dimostrato che la polimerasi SFM4-3 anche può essere usata per ripiegare ed ampliare il DNA che è stato modificato con altri tre tipi di aggiunte allo zucchero della spina dorsale: un gruppo (Cl) o il cloro gruppo amminico (NH2), o di idrossile (OH) quel si combina con la spina dorsale per formare uno zucchero dell'arabinosio.

Chen e Romesberg ora stanno cercando le modifiche supplementari del DNA che possono essere ripiegate facendo uso della polimerasi SFM4-3. Allo stesso tempo, i ricercatori stanno perseguendo le applicazioni specifiche del loro DNA modificato, compreso gli idrogel novelli.

“Poichè il DNA può avere sequenze differenti che comunicano i beni differenti, possiamo anche cominciare pensare ai nanomaterials evolventeci con le attività desiderate,„ Romesberg ha detto.

Sorgente: http://www.scripps.edu/news/press/2017/20171010RomesbergChin.html