Os cientistas de TSRI demonstram repurposing do ADN para criar substâncias novas

O ADN evoluído para armazenar a informação genética, mas em princípio este special, corrente-como a molécula pode igualmente ser adaptado para fazer materiais novos. Os Químicos no The Scripps Research Institute (TSRI) têm publicado agora uma demonstração importante deste repurposing do ADN para criar substâncias novas com as aplicações médicas possíveis.

Diagrama da enzima (alaranjada) que encapsula 2' - hydrogel de azido-DNA/DNA (Laboratório de Romesberg da Cortesia)

O Floyd Romesberg de TSRI e Tingjian Chen, em um estudo publicado em linha no jornal Angewandte Chemie da química, mostraram que poderia fazer diversas alterações químicas potencial valiosas aos nucleotides do ADN e produzir quantidades úteis do ADN alterado. Os químicos demonstraram sua aproximação nova fazendo um hydrogel ADN-baseado, deabsorção que finalmente pudesse ter usos médicos e científicos múltiplos.

O “ADN tem algumas propriedades originais como um material, e com esta capacidade nova para alterá-la e replicate a goste do ADN normal, nós podemos realmente começar a explorar algumas aplicações potenciais interessantes,” disse Romesberg, um professor da química em TSRI.

O laboratório de Romesberg ao longo da última década ajudou métodos pioneiros para fazer o ADN alterado, com o objectivo último de desenvolver medicinas, pontas de prova e formulários de vida artificial novos valiosos dos materiais mesmo. A equipe alcançou um marco miliário importante no ano passado com um repto relatado na Química da Natureza: a revelação de uma enzima artificial da polimerase de ADN que possa fazer cópias do ADN alterado, muito como as polimerases de ADN normais replicate o ADN normal.

As alterações do ADN testadas nesse estudo envolveram somente o acessório do flúor (f) ou das partes (O-CH3) methoxy à espinha dorsal do açúcar das alterações dos nucleotides do ADN que em princípio melhorariam as propriedades de drogas ADN-baseadas. No estudo novo, Chen e Romesberg demonstraram diversas outras alterações que sua polimerase SFM4-3 pode replicate e, assim em fazer, abriu a porta ao projecto do ADN alterado para uma escala de aplicações muito mais larga.

Uma das alterações novas adiciona um grupo azido (N3), um ponto de acessório conveniente para muitas outras moléculas através de um grupo relativamente fácil de técnicas chamadas do “química clique,” igualmente aberto caminho em TSRI. Os químicos de TSRI mostraram que a polimerase SFM4-3 pode replicate nucleotides azido-alterados com fidelidade adequada e pode exponencial amplificar costas deste ADN alterado usando um método comum do laboratório, reacção em cadeia da polimerase (PCR). A química do Clique pode então ser usada para adicionar alguma de uma grande variedade de moléculas diferentes ao ADN através do grupo azido.

“Com a química de azido-ADN e de clique, nós podíamos produzir o ADN altamente functionalized, incluindo o ADN alterado com uma concentração intensa de moléculas fluorescentes da baliza e o ADN identificado por meio de um punho químico chamado biotina,” disse Chen, que é um investigador associado pos-doctoral no Laboratório de Romesberg.

Os cientistas demonstração mais avançada em uma química usada do clique para prender costas múltiplas do ADN a uma central, costa azido-alterada do ADN, criando de “uma estrutura da escova garrafa”. Usaram então o conjunto para amplificar o ADN através do PCR para obter uma grande malha do ADN aquele; a sua surpresa; formou um hydrogel quando expor à água.

Os “Hydrogels são um foco do grande interesse actualmente porque têm muitas aplicações potenciais, embora há relativamente poucas maneiras para sua produção controlada,” Romesberg disseram.

O hydrogel ADN-baseado novo despejou ter algumas propriedades intrigantes. Chen e Romesberg encontraram que poderia o dissolver com enzimas da ADN-estaca e reforma mais atrasada ele em todo o molde desejado usando enzimas dejunta, permitindo que formem e reformem o hydrogel com estruturas estáveis novas. As proteínas do Teste colocadas dentro do hydrogel igualmente retiveram sua actividade bioquímica.

“Nós pensamos que este hydrogel pode ter aplicações variar dos formulários novos da entrega da droga ao crescimento das pilhas em culturas tridimensionais,” Chen disse.

Os pesquisadores demonstraram que a polimerase SFM4-3 igualmente pode ser usada para replicate e amplificar o ADN que foi alterado com outros três tipos de adições ao açúcar da espinha dorsal: amino (Cl) grupo (NH2), ou de hidróxilo um grupo o cloro ou (OH) esse combina com a espinha dorsal para formar um açúcar da arabinose.

Chen e Romesberg estão procurando agora as alterações adicionais do ADN que podem ser replicated usando a polimerase SFM4-3. Ao mesmo tempo, os pesquisadores estão levando a cabo as aplicações específicas de seu ADN alterado, incluindo hydrogels novos.

“Dado que o ADN pode ter as seqüências diferentes que dão propriedades diferentes, nós podemos mesmo começar pensar sobre nanomaterials em desenvolvimento com actividades desejadas,” Romesberg disse.