La première molécule bifacial peut envahir l'ADN bicaténaire ou l'ARN

Les chercheurs d'université de Carnegie Mellon ont développé une molécule synthétique qui peut déceler et gripper à l'ADN bicaténaire ou à l'ARN dans des conditions physiologiques normales. La molécule a pu fournir une plate-forme neuve pour des méthodes se développantes pour le diagnostic et la demande de règlement des conditions génétiques. Leurs découvertes sont publiées en chimie de transmissions, un tourillon neuf de nature.

Les travaux ont été menés à bien par une équipe internationale des experts, y compris le professeur de Carnegie Mellon de la chimie Danith LY, un expert en matière de modèle d'acide nucléique de peptide, postdoc Shivaji Thadke de chimie et étudiant de troisième cycle Dinithi Perera de chimie, professeur de chimie et expert en matière Roberto Gil de résonance magnétique nucléaire, et Arnab Mukherjee, un informaticien à l'institut indien de l'éducation et de la recherche de la Science chez Pune.

« Depuis que la structure double-hélicoïdale de l'ADN a été élucidée la première fois par Watson et torticolis, les scientifiques avaient essayé de concevoir les molécules qui peuvent gripper à l'ADN et permettre à un de régler le flux d'information génétique, » ont dit la LY. « C'est la première molécule bifacial qui peut envahir l'ADN bicaténaire ou l'ARN dans des conditions biologiquement appropriées. »

L'ADN, qui contient toute l'information génétique d'un organisme, se compose de deux boucles des nucléotides. Les nucléotides branchent les uns avec les autres utilisant des liaisons hydrogènes, formant un réseau hélicoïdal des paires de bases de Watson-Torticolis. Tandis que ces paires de bases fournissent un indicatif relativement simple à notre information génétique, entrer dans la double helice pour changer l'indicatif est dû difficile aux obligations intenses entre les paires de bases.

La LY et ses collègues à l'institut universitaire de Carnegie Mellon pour le modèle et la découverte biomoléculaires (IBD) et au centre pour la science et technologie d'acides nucléiques (CNAST) sont des chefs dans le modèle et le développement des acides nucléiques de peptide gamma (PNAs gamma). Des analogues synthétiques à l'ADN et l'ARN, PNAs gamma peuvent être programmés pour gripper au matériel génétique (ADN ou ARN) cette maladie de causes, leur permettant de rechercher des séquences et le grippage nuisibles à eux pour empêcher un gène de fonctionner mal.

Le groupe a produit le gamma appelé gamma malhonnête PNAs de PNAs Janus. Nommé après le dieu romain hypocrite, Janus PNAs peuvent déceler et gripper avec les deux boucles d'un ADN ou d'une molécule d'ARN.

Le concept de la reconnaissance bifacial, qui est la base de Janus PNAs gamma, a été la première fois conçu il y a plus de pendant deux décennies par Jean-Marie Lehn, un Prix Nobel connu pour son travail dans le domaine de la chimie supramoléculaire, et exposé en circuit par d'autres chercheurs dans le domaine.

L'avancement de cette recherche a été retenu de retour par deux obstacles. D'abord, les chercheurs avaient pu effectuer seulement un nombre restreint de bases de Janus, et ces bases ont varié considérablement dans la taille et forme. Ces limitations ont signifié que les différentes bases de Janus pourraient seulement identifier des répétitions du même ensemble de paires de bases et ne pourraient pas être employées ensemble comme des synthons pour identifier des séquences plus complexes en ADN ou ARN.

Deuxièmement, il était difficile de synthétiser des bases de Janus pour les paires de bases canoniques. La nature complémentaire des deux côtés des bases de Janus effectuées les molécules hybrident et grippent entre eux, les empêchant de comporter dans l'ADN et l'ARN.

Dans l'étude actuelle, la LY et les collègues surmontent ces obstacles. Ils ont produit un ensemble entièrement neuf d'éléments bifacial de reconnaissance d'acide nucléique, 16 au total, qui a représenté chaque combinaison possible des nucleobases qui pourraient être trouvés dans code génétique. Janus PNAs gamma peut être employé pour identifier n'importe quelle combinaison des paires de bases et être mélangé et apparié pour trouver et gripper aux séquences génétiques complexes.

Thadke a résolu le problème de synthèse chimique en concevant une méthode en phase solide de solution et synthétique nouvelle pour développer le gamma PNAs de Janus. Il a également déployé un tour inhérent au preorganization hélicoïdal dans le réseau général du gamma PNA pour empêcher les bases auto-complémentaires de Janus d'hybrider à une un un autre.

Ces Janus neuf PNAs gamma ont une énergie de liaison extraordinairement élevée et sont le premier à pouvoir envahir une double helice base-appareillée canonique d'ADN ou d'ARN à une concentration ionique et à une température physiologique appropriées.

Elles font ceci en tirant profit de quand l'ADN bicaténaire et les molécules d'ARN « respirent » et les obligations entre les paires de bases s'ouvrent pour des fractions de seconde. Quand ceci se produit, Janus PNA s'insère entre les boucles séparées. Si les paires de bases ne s'assortissent pas, Janus PNA est éjecté de la molécule d'ADN. Mais si elles s'assortissent, Janus PNA grippe aux deux boucles de la molécule.

Janus PNAs gamma ont un large éventail d'utilisations biologiques et biomédicales. Elles peuvent être conçues pour viser l'ADN génomique pour la retouche de gène et le règlement transcriptionnel. Elles pourraient également être conçues pour gripper la séquence-particulier et sélecteur aux structures secondaires et tertiaires de l'ARN, quelque chose que les agents et les ligands antisens traditionnels de petite molécule ne peuvent pas faire. Par exemple, Janus PNAs gamma pourrait être programmé pour gripper aux extensions ARN-répétées, qui pourraient mener aux demandes de règlement neuves pour un certain nombre de troubles neuromusculaires et neurodegenerative, y compris le type 1 de dystrophie myotonique et la maladie de Huntington, ou à noncoding RNAs, y compris l'agent pathogène ribosomique et l'ARN de télomérase, pour combattre génétique et des maladies infectieuses.

La technologie est explorée par des mises en train ainsi que par des sociétés pharmaceutiques pour des développements thérapeutiques.