Saltar ao contido

Análogo de ácido nucleico

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
ARN coas súas nucleobases á esquerda e ADN coas súas nucleobases á dereita.

Os análogos de ácido nucleico son compostos que son análogos (estruturalmente similares) aos ARNs e ADNs que aparecen na Natureza, que se usan en medicina e investigación en bioloxía molecular. Os ácidos nucleicos son cadeas de nucleótidos, que están compostos por tres partes: un esqueleto molecular formado por fosfato e un azucre pentosa, que pode ser ribosa ou desoxirribosa, ao que están unidas nucleobases. Un análogo pode ter calquera destas tres partes alterada.[1] Caracteristicamente, as nucleobases análogas confiren, entre outras cousas, diferentes apareamentos de bases e distintas propiedades de empillamento. Exemplos son as bases universais, que poden aparearse con calquera das catro bases canónicas, e os análogos do esqueleto de fosfato-azucre como o PNA, que afecta as propiedades da cadea (o PNA incluso pode formar unha hélice tripla).[2] Os análogos de ácido nucleico sintéticos tamén se chaman ácidos xenonucleicos (XNA) e representan un dos principais piares da xenobioloxía, o deseño de formas de vida de natureza nova baseadas en bioquímicas alternativas. Outro grupo de análogos de ácido nucleico son os Morpholino.

Entre os ácidos nucleicos artificiais están os ácidos peptonucleicos (PNA), os Morpholinos e os ácidos nucleicos bloqueados (LNA), así como os ácidos glicolnucleicos (GNA), ácidos treonucleicos (TNA) e os ácidos hexitolnucleicos (HNA). Cada un deles distínguese dos ADNs ou ARNs naturais polos cambios que presenta no esqueleto da molécula. Porén, a teoría do polielectrólito do xene propón que unha molécula xenética require un esqueleto cargado para funcionar.

En maio de 2014 anunciouse que se conseguira introducir dous novos nucleótidos artificias no ADN bacteriano, e ao incluírse nucleótidos artificiais individuais no medio de cultivo, estes puideron pasar ás bacerias 24 veces; pero non se crearon ARNms ou proteínas capaces de usaren os nucleótidos artificiais. Os nucleótidos artificiais posuían dous aneis aromáticos fusionados.

Medicina

[editar | editar a fonte]

Varios análogos de nucleósidos utilízanse como axentes antivirais ou anticancro. A polimerase viral incorpora estes compostos con bases non canónicas. Estes compostos son activados nas células ao seren convertidos en nucleótidos, pero son administrados como nucleósidos, xa que os nucleótidos cargados non poden atravesr doadamente as membranas celulares.[3]

Bioloxía molecular

[editar | editar a fonte]
Cambios comúns en análogos de nucleótidos

Os análogos de ácidos nucleicos utilízanse en bioloxía molecular para varios propósitos:

  • Investigación de posibles escenarios da orixe da vida. Ao probaren diferentes análogos, os investigadores tratan de responder a cuestión de se o uso polos seres vivos do ADN e ARN foi seleccionado co tempo debido ás súas propiedades, ou se foron elixidos por un azar arbitrario;[4]
  • Como ferramenta para detectar secuencias determinadas: o XNA pode usarse para etiquetar e identificar unha ampla variedade de compoñentes do ADN e ARN con alta especificidade e exactitude;[5]
  • Como encima que actúa sobre o ADN e ARN e substratos XNA. O XNA ten a capacidade de cortar enlaces e ligalos no ADN, ARN e outras moléculas de XNA de xeito similar ás accións que realizan os ribocimas de ARN;[4]
  • Como ferramenta con resistencia á hidrólise do ARN;
  • Investigación dos mecanismos usados por encimas; e
  • Investigación das características estruturais de ácidos nucleicos.

Análogos do esqueleto da molécula

[editar | editar a fonte]

Análogos do ARN resistentes á hidrólise

[editar | editar a fonte]
Estrutura química dun Morpholino.

O grupo 2' hidroxilo da ribosa reacciona co fosfato enlazado ao grupo 3' hidroxilo, facendo que o ARN sexa demasiado inestable para ser usado ou sintetizado con fiablilidade. Para superar ese problema, pode utilizarse un análogo da ribosa. Os análogos do ARN máis comúns son o ARN 2'-O-metil-substituído, o ácido nucleico bloqueado (LNA) ou ponteado (BNA), o morpholino,[6][7] e o ácido peptonucleico (PNA). Aínda que estes oligonucleótidos teñen un esqueleto molecular cun azucre (ou no caso do PNA hai un residuo de aminoácido en lugar da ribosa-fosfato), aínda se seguen unindo ao ARN ou ADN segundo o apareamento de bases de Watson e Crick á vez que son inmunes á actividade das nucleases. Non poden ser sintetizados encimaticamente e só se poden obter sinteticamente usando a estratexia da fosforamidita ou, no caso do PNA, outros métodos de síntese de péptidos.[Cómpre referencia]

Outros notables análogos usados como ferramentas

[editar | editar a fonte]

Os didesoxinucleótidos utilízanse en secuenciación. Estes nucleósidos trifosfato posúen un azucre non canónico, a didesoxirribosa, que carece do grupo 3' hidroxilo normalmente presente no ADN e, polo tanto, non se poden unir coa seguinte base. A falta do grupo 3' hidroxilo fai que termine a cadea de reacción, xa que as ADN polimerases confúndeno cun desoxirribonucleótido normal. Outro análogo terminador da cadea que carece de 3' hidroxilo e imita a adenosina denomínase Cordycepin. O Cordycepin é unha droga anitcancro que afecta a replicación do ARN. Outro análogo para secuenciación é o análogo de nucleobase 7-deaza-GTP, que se utiliza para secuenciar rexións ricas en CG, que é distinto do 7-deaza-ATP, denominado tubercidina, que é un antibiótico.[Cómpre referencia]

Precursores do mundo de ARN prebiótico

[editar | editar a fonte]
Artigo principal: Hipótese do mundo de ARN.

Suxeriuse que o actual mundo no que prevalece o ADN como molécula xenética foi precedido por un mundo de ARN e que este á súa vez puido ser precedido por un "mundo similar ao ARN" no que habería outros ácidos nucleicos parecidos ao ARN pero con diferente esqueleto molecular, como o PNA. Porén, as evidencias desta hipótese son polo momento escasas.[8]

Análogos de bases

[editar | editar a fonte]

Estrutura e nomenclatura das nucleobases

[editar | editar a fonte]
Purina
Pirimidina
Artigo principal: Nucleobase.

As bases que aparecen naturalmente poden dividirse en dúas clases segundo a súa estrutura:

Ademais, pódense crear nucleótidos artificiais. Inseríronse uns nucleótidos artificiais (con "pares de bases non naturais) chamados d5SICS UBP e dNaM UBP no ADN bacteriano pero estes xenes non orixinan ARNm nin inducen a síntese de proteínas. Estes nucleótidos artificiais presentan dous aneis aromáticos fusionados que forman un complexo (d5SICS–dNaM) que imita un par de bases natural (dG–dC).[9][10][11]

Mutáxenos

[editar | editar a fonte]

Un dos análogos de bases máis común é o 5-bromouracilo (5BU), a base anormal atopada no análogo de nucleótido mutaxénico BrdU. Cando un nucleótido que contén 5-bromouracilo se incorpora ao ADN, é máis probable que se aparee coa adenina; porén, pode cambiar espontaneamente a outro isómero (paso de ceto a enol) que se aparea cunha nucleobase diferente, a guanina. Se isto ocorre durante a replicación do ADN , inserirase unha guanina enfronte do análogo da base, e na seguinte replicación do ADN, esa guanina aparéase cunha citosina. Isto ten como resultado un cambio nun par de bases do ADN, concretamente unha mutación por transición.[12][13]

Adicionalmente, o ácido nitroso (HNO2) é un potente mutáxeno que actúa sobre ADN replicante e non replcante. pode causar desaminación dos grupos amino da adenina, guanina e citosina. A adenina é desaminada a hipoxantina, que se aparea coa citosina en vez de coa timina. A citosina é desaminada a uracilo, que se aparea coa adenina en vez de coa guanina. A desaminación da gunaina non é mutaxénica. As mutacións inducidas polo ácido nitroso tamén poden causar retromutacións ao tipo silvestre.[14]

Fluoróforos

[editar | editar a fonte]
Estrutura da aminoalil-uridina

Normalmente líganse fluoróforos (como a rodamina ou a fluoresceína) ao anel unido ao azucre (en posición para) por medio dun brazo molecular flexible, presumiblemente extrudíndoo do suco maior da hélice. Debido á baixa procesividade das Taq polimerases cos nucleótidos ligados a adutos voluminosos como os floróforos, normalmente a secuencia é copiada usando un nucleótido que posúe un brazo e posteriormente é acoplada co fluoróforo reactivo (etiquetado indirecto), que pode ter distintas reactividades:

  • Reactivo ao amino: os aminoalil nucleótidos conteñen un grupo amino primario sobre un enlazador (linker) que reacciona co marcador fluorescente aminorreactivo como os marcadores cianina ou Alexa Fluor, que conteñen un grupo reactivo saínte como o succinimidil éster (NHS). Os grupos amino de bases apareadas non son afectados.
  • Reactivo ao tiol: Os nucleótidos que conteñen tiol reaccionan co fluoróforo unido a un grupo sainte reactivo como a maleimida.
  • Os nucleótidos unidos a biotina dependen do mesmo principio de etiquetaxe indirecta (e da estreptavidina fluorescente) e utilízanse en chips de ADN Affymetrix.

Os fluoróforos teñen varios usos en medicina e bioquímica.

Análogos de bases fluorescentes

[editar | editar a fonte]

O análogo de bases fluorescente máis comunmente usado e dispoñible comercialmente é a 2-aminopurina (2-AP), que ten un rendemento cuántico[15] de alta fluorescencia libre en solución (0,68) que se ve considerablemente reducido (aproximadamente 100 veces menos, pero moi dependente da secuencia de bases) cando se incorpora aos ácidos nucleicos.[16] A sensibilidade de emisión da 2-AP na área que a rodea é similar á outros análogos de bases fluorescentes moi útiles e prometedores, como 3-MI, 6-MI, 6-MAP,[17] pirrolo-dC (tamén dispoñible comercialmente),[18] derivados modificados e mellorados do pirrolo-dC,[19] bases modificadas con furano[20] e moitos outros (ver as revisións recentes).[21][22][23][24][25] Esta sensibilidade ao microambiente foi utilizada en estudos de, por exemplo, a estrutura e dinámica do ADN e ARN, dinámica e xenética da interacción ADN-proteínas e na transferencia de electróns no ADN.[Cómpre referencia]

Un grupo moi interesante de novo desenvolvemento de análogos de bases fluorescentes que ten un rendemento cuántico de fluorescencia que é case insensible ás bases que os rodean é a familia da citosina tricíclica. A 1,3-diaza-2-oxofhenotiazina, tC, ten un rendemento cuántico de fluorescencia de aproximadamente 0,2 tanto en ácidos nucleicos de febra simple coma de febra dobre sen importar as bases que a rodean.[26][27] Tamén o oxo-homólogo da tC chamado tCO (ambos dispoñibles comercialmente), a 1,3-diaza-2-oxofenoxazina, ten un rendemento cuántico de 0,2 en sistemas de dobre febra.[28] Porén, é algo sensible ás bases que o rodean en ácidos nucleicos de febra simple (rendementos cuánticos de 0,14–0,41). Os rendementos cuánticos altos e estables destes análogos de bases fan que sexan moi brillantes, e, en combinación coas súas boas propiedades como análogos de bases (deixan a estrutura e estabilidade do ADN case sen perturbar), son especialmente útiles en medidas de anisotropía de fluorescencia e FRET, áreas onde outros análogos de bases fluorescentes son menos exactos. Ademais, na mesma familia dos análogos da citosina, desenvolveuse un análogo de base aceptor de FRET, a tCnitro.[29] Xunto co tCO como doante de FRET este constitúe o primeiro par de FRET análogo de base de ácido nucleico que se desenvolveu. A familia tC foi usada, por exemplo, en estudos relacionados coa unión da polimerase co ADN e mecanismos de polimerización do ADN.

Bases non canónicas naturais

[editar | editar a fonte]

Nunha célula están presentes varias bases non canónicas: illas CpG no ADN (a miúdo metiladas), todos os ARNm eucariotas (cunha metil-7-guanosina ou cap no extremo), e varias bases de ARNrs (metiladas). A miúdo, os ARNt son fortemente modificados postrasncricionalmente para mellorar a súa conformación ou apareamento de bases, en especial en ou preto do anticodón: a inosina pode establecer un par de bases coa C, U, e mesmo con A, mentres que a tiouridina (con A) é máis específica que o uracilo (cunha purina).[30] Outras modificacións de bases do ARNt comúns son a pseudouridina (que lle deu o seu nome ao bucle TΨC), a dihidrouridina (que non se empilla porque non é aromática), a queuosina, a wyosina e outras. No entanto, todas estas son modificacións das bases normais e non son colocadas por unha polimerase. [30]

Apareamento de bases

[editar | editar a fonte]

As bases canónicas poden ter un grupo carbonilo ou amino nos carbonos que rodean o átomo de nitróxeno máis distante do enlace glicosídico, o que lles permite realizar o apareamento de bases de Watson e Crick por medio de enlaces de hidróxeno (amino con cetona, purina con pirimidina). A adenina e 2-aminoadenina teñen un ou dous grupos amino, mentes que a timina ten dous grupos carbonilo, e a citosinsa e guanina teñen unha mestura de amino e carbonilo (invertidos unha respecto da outra).[Cómpre referencia]

Pares de bases naturais
size size
Un par de bases GC: o carbonilo/amina da purina forma tres enlaces de hidróxeno intermoleculares co amino/carbonilo da pirimidina Un par de bases AT: o amino/- da purina forma dous enlaces de hidróxeno intermoleculares co carbonilo/carbonilo da pirimidina

A razón precisa pola que en cada ácido nucleico hai normalmente só catro nucleótidos é discutida, pero hai ademais varias posibilidades pouco frecuentes. Ademais, a adenina non é a elección máis estable para o apareamento de bases: no virus cianófago S-2L, utilízase a diaminopurina (DAP) en vez da adenina.[31] A diaminopurina pode aparearse perfectamente coa timina, xa que é idéntica á adenina pero ten un grupo amino na posición 2, formando tres enlaces de hidróxeno intramoleculares, eliminando a pincipal diferenza entre os dous tipos de pares de bases (unión débil A-T fronte a forte C-G). Esta mellora da estabilidade afecta ás interaccións de unión coa proteína que dependen destas diferenzas. Outras combinacións son:

  • A isoguanina e a isocitosina, que teñen os seus grupos amino e cetona invertidos comparados coas bases estándar guanina e citosina. Non se usan probablemente porque os tautómeros son problemáticos para o apareamento de bases, pero a isoC e a isoG poden ser amplificadas correctamente con PCR incluso en presenza das catro bases canónicas.[32]
  • Diaminopirimidina e xantina, que se unen de igual modo que a 2-aminoadenina e a timina, pero con estruturas invertidas. Este par non se usa, xa que a xantina é un produto de desaminación.
Apareamento de bases non usual
size size size
Un par de bases DAP-T: o amino/amino da purina forma tres enlaces de hidróxeno intermoleculares coa cetona/cetona da pirimidina Un par de bases X-DAP: a cetona/cetona da purina forma tres enlaces de hidróxeno intermoleculares co amino/amino da pirimidina Un par de bases iG-iC: o amino/cetona da purina forma tres enlaces de hidróxeno intermoleculares co cetona/amino da pirimidina

Porén, a estrutura correcta do ADN pode formarse incluso cando as bases non se aparean por enlaces de hidróxeno; é dicir, as bases aparéanse por hidrofobicidade, como mostraron os estudos con isósteros do ADN (os análogos co mesmo número de átomos) como o análogo da timina, o 2,4-difluorotolueno (F), ou o análogo da adenina, o 4-metilbencimidazol (Z).[33] Un par hidrófobo alternativo podería ser isoquinolina e pirrolo[2,3-b]piridina.[34]

Outros pares de bases salientables son:

  • Creáronse tamén varias bases fluorescentes, como o par de bases entre a 2-amino-6-(2-tienil)purina e o pirrole-2-carbaldehido.[35]
  • Bases coordinadas por metais, como o apareamento entre a piridina-2,6-dicarboxilato (ligando tridentado) e unha piridina (ligando monodentado) por medio dunha coordinación plana cadrada cun ión de cobre central.[36]
  • As bases universais poden aparearse indiscriminadamente con calquera outra base, mais, en xeral, rebaixan a temperatura de fusión da secuencia considerablemente; exemplos son os derivados da 2'-desoxiinosina (desoxinucleótido de hipoxantina), análogos de nitroazol, e bases que non forman enlaces de hidróxeno aromáticas hidrófobas (fortes efectos de empillamento). Estes utilízanse como probas do concepto e, en xeral, non se utilizan en cebadores dexenerados (que son unha mestura de cebadores).
  • O número de posibles pares de bases é o dobre cando se considera o ADNx. O ADNx contén bases expandidas, nas cales se engdiu un anel bencénico, o cal pode aparearse coas bases canónicas, o que ten como resultado catro posibles pares de bases adicionais (xA-T, xT-A, xC-G, xG-C) con oito bases en total (ou 16 bases se se utilizan os arranxos pouco frecuentes). Outra forma de base con benceno engadidio é o ADNy, no cal a base é máis ancha polo benceno.[37]
Novos apareamentos de bases con propiedades especiais
size size size
Un par de bases F-Z: o metilbencimidazol non forma enlaces de hidróxeno intermoleculares cos F/F do tolueno Un par de bases S-Pa: o tienil/amino da purina forma tres enlaces de hidróxeno intermoleculares co -/carbaldehido do pirrol Un par de bases xA-T: os mesmos enlaces que en A-T

Apareamento de bases con metal

[editar | editar a fonte]

No apareamento de bases con metal, os enlaces de hidróxeno de Watson e Crick son substituídos por interaccións entre un ión metálico e nucleósidos que actúan como ligandos. As posibles xeometrías do metal que permitirían a formación do dúplex con dous nucleósidos bidentados arredor do átomo metálico central son tetraédrica, dodecaédrica e plana cadrada. A formación dun complexo do metal co ADN pode ocorrer pola formación de pares de base non canónicos con nucleobases naturais con participación de ións metálicos e tamén co intercambio de átomos de hidróxeno que forman parte dos pares de bases de Watson e Crick con ións metálicos.[38] A introdución dos ións metálicos na dobre hélice do ADN mostrou ter un potencial magnético[39] ou propiedades condutoras,[40] así como un incremento de estabilidade.[41]

A formación de complexos con metais observouse que ocorre entre nucleobases naturais. Un exemplo ben documentado é a formación de T-Hg-T, que supón que dúas nucleobases timina desprotonadas quedan unidas por un ión Hg2+ e forman así un par de bases conectado a un metal.[42] Este motivo non acomoda o Hg2+ empillado nunha dobre hélice debido ao proceso de formación dunha forquita intrafebras, o que é favorecido sobre a formación da dobre hélice.[43] Dúas timinas enfrontadas non forman un par de bases de Watson e Crick; isto é un exemplo onde a discordancia do par de bases de Watson e Crick queda estabilizada pola formación do par metal-par de bases. Outro exemplo dun complexo de matal con nucleobases naturais é a formación de A-Zn-T e G-Zn-C a pH alto; o Co2+ e o Ni2+ tamén forman estes complexos. Estes son pares de bases de Watson e Crick nos que o catión divalente está en coordinación coas nucleobases. Os enlaces exactos son debatidos.[44]

Desenvolveuse unha gran variedade de nucleobases artificiais para o seu uso como pares de bases de metais. Estas nucleobases modificadas mostran propiedades electrónicas axustbles, tamaños, e afinidades de unión que poden ser optimizadas para un metal específico. Por exemplo, un nucleósido modificado cunha piridina-2,6-dicarboxilato ten a capacidade de unirse fortemente ao Cu2+, mentres que outros ións divalentes só se enlazan máis feblemente. O carácter tridentado contribúe á súa selectividade. O sitio de coordinación 4 do cobre está saturado por unha nucleobase pirimídínica situada enfronte.[45] O sistema de apareamento con metal asimétrico é ortogonal aos pares de bases de Watson e Crick. Outro exemplo dunha nucleobase artificial é con nucleobases hidroxipiridona, que son capaces de enlazarse ao Cu2+ dentro da dobre hélice de ADN. Incorporáronse a unha dobre febra cinco pares de bases hidroxipiridona-cobre consecutivas, que estaban flanqueadas por só unha nucleobase natural en ambos os extremos. Os datos EPR[46] mostraron que a distancia entre os centros de cobre se estimaba en 3,7 ± 0,1 Å, mentes que o dúplex de ADN de tipo B natural só é lixeiramente máis longo (3,4 Å).[47] Espérase que ao empillar ións metálicos dentro da dobre hélice do ADN se obteñan arames metálicos autoensamblantes nanoscópicos, se ben isto non puido ser realizado aínda.

Par de bases non natural (UBPs)

[editar | editar a fonte]

Un par de bases non natural ou UBP (do inglés unnatural base pair) é unha subunidade deseñada (ou nucleobase) de ADN que se creou en laboratorio e non aparace na Natureza. En 2012, un grupo de científicos estadounidenses liderado por Floyd Romesberg, un biólogo químico do Instituto de Investigación Scripps de San Diego, California, publicou que o seu equipo deseñara dous pares de bases non naturais chamados d5SICS e dNaM.[48] Estes nucleótidos artificiais levan nucleobases hidrófobas que posúen dous aneis aromáticos fusionados que forman un par de bases ou complexo d5SICS–dNaM no ADN.[11][49] En 2014 o mesmo equipo informou que sintetizaran un plásmido que contén os pares de bases naturais T-A e C-G xunto cos pares de bases non naturais con mellor rendemento deseñados no laboratorio de Romesberg, que se inseriron nas células da bacteria Escherichia coli, a cal conseguiu replicar os pares de bases non naturais durante oito xeracións.[50] Este é o primeiro exemplo coñecido de que un organismo vivo transmita un código xenético expandido ás seguintes xeracións.[11][51] Isto conseguiuse en parte pola adición dun xene de algas de apoio que expresa un transportador de nucleósidos trifosfato que importa eficientemente os trifosfatos de d5SICSTP ou dNaMTP ao interior da bacteria E. coli.[11] Despois, as vías da replicación bacteriana natural úsanos para replicar con precisión o plásmido que contén d5SICS–dNaM.[48]

O éxito na incorporación dun terceiro par de bases é un logro significativo cara ao obxectivo de ampliar grandemente o número de aminoácidos que se poden codificar no ADN, desde os 20 aminoácidos normais existentes ata os teoricamente posibles 172, ampliando así o potencial dos organismos vivos de poducir novas proteínas.[50] Inicialmente, as febras artificiais de ADN non codificaban nada, pero os científicos especulaban con que podían deseñalas para que fabricasen novas proteínas que poderían ter usos industriais ou farmacéuticos.[52] Recentemente conseguiuse a transcrición de ADN que codifica pares de bases non naturais e a tradución dos correspondentes ARNm. En novembro de 2017 o mesmo equipo no Instituto de Investigación Scripps que foi o primeiro en introducir dúas nucleobases extra no ADN bacteriano, informou que construíra unha bacteria E. coli semisintética capaz de facer proteínas usando ese ADN. O seu ADN contiña seis nucleobases diferentes: catro canónicas e dúas engadidas artificailmente, dNaM e dTPT3 (estas dúas formaban un par). As bacterias tiñan tamén as dúas bases correspondentes de ARN incluídas nos dous novos codóns, ARNts adicionais para recoñecer estes dous novos codóns (estes ARNts contiñan tamén dúas novas bases do ARN nos seus anticodóns) e un aminoácido adicional, todo o cal permitía que as bacterias sintetizasen proteínas "non naturais".[53][54]

Outra demostración da creación de pares de bases non naturais realizouna o grupo de Ichiro Hirao no instituo RIKEN do Xapón. En 2002 desenvolveron un par de bases non natural formado por 2-amino-8-(2-tienil)purina (chamada s) e piridina-2-ona (chamada y) que funciona in vitro na transcrición e tradución, para a incorporación específica de sitio de aminoácidos non estándar ás proteínas.[55] En 2006 crearon un terceito par de bases formado por 7-(2-tienil)imidazo[4,5-b]piridina (chamada Ds) e pirrol-2-carbaldehido (chamado Pa) para a replicación e transcrición.[56] Posteriormente, descubriuse que a Ds e o 4-[3-(6-aminohexanamido)-1-propynil]-2-nitropirrol (ou Px) formaban un par con alta fidelidade na amplificación por PCR.[57][58] En 2013, aplicaron o par Ds-Px á xeración dun aptámero de ADN por selección in vitro (SELEX) e demostraron que a ampliación do alfabeto xenético aumentaba significativamente as afinidades do aptámero de ADN a proteínas diana.[59]

Sistema ortogonal

[editar | editar a fonte]

Propúxose e estudouse a posibilidade, tanto teoricamente coma experimentalmente, de aplicar un sistema ortogonal[60] dentro das células independente do material xenético celular para construír un sistema completamente seguro,[61] co posible incremento dos potenciais de codificación.[62] Varios grupos de investigación centráronse en diferentes aspectos:

Notas

[editar | editar a fonte]
  1. ↑ Singer, Emily (19 de xullo de 2015). "Chemists Invent New Letters for Nature's Genetic Alphabet". Wired. Consultado o 20 de xullo de 2015. 
  2. ↑ Petersson B, Nielsen BB, Rasmussen H, Larsen IK, Gajhede M, Nielsen PE, Kastrup JS (febreiro de 2005). "Crystal structure of a partly self-complementary peptide nucleic acid (PNA) oligomer showing a duplex-triplex network". Journal of the American Chemical Society 127 (5): 1424–30. PMID 15686374. doi:10.1021/ja0458726. 
  3. ↑ Seley-Radtke, KL; Yates, MK (xuño de 2018). "The evolution of nucleoside analogue antivirals: A review for chemists and non-chemists. Part 1: Early structural modifications to the nucleoside scaffold.". Antiviral Research 154: 66–86. PMC 6396324. PMID 29649496. doi:10.1016/j.antiviral.2018.04.004. 
  4. ↑ 4,0 4,1 Taylor AI, Pinheiro VB, Smola MJ, Morgunov AS, Peak-Chew S, Cozens C, Weeks KM, Herdewijn P, Holliger P (febreiro de 2015). "Catalysts from synthetic genetic polymers". Nature 518 (7539): 427–30. Bibcode:2015Natur.518..427T. PMC 4336857. PMID 25470036. doi:10.1038/nature13982.  Erro no estilo Vancouver: wikilink (Axuda)
  5. ↑ Wang Q, Chen L, Long Y, Tian H, Wu J (2013). "Molecular beacons of xeno-nucleic acid for detecting nucleic acid". Theranostics 3 (6): 395–408. PMC 3677410. PMID 23781286. doi:10.7150/thno.5935. 
  6. ↑ Summerton J, Weller D (xuño de 1997). "Morpholino antisense oligomers: design, preparation, and properties". Antisense & Nucleic Acid Drug Development 7 (3): 187–95. PMID 9212909. doi:10.1089/oli.1.1997.7.187. 
  7. ↑ Summerton J (decembro de 1999). "Morpholino antisense oligomers: the case for an RNase H-independent structural type". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Structure and Expression 1489 (1): 141–58. PMID 10807004. doi:10.1016/s0167-4781(99)00150-5. 
  8. ↑ Robertson, M. P.; Joyce, G. F. (2012-05-01). "The Origins of the RNA World". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology (en inglés) 4 (5): a003608. ISSN 1943-0264. PMC 3331698. PMID 20739415. doi:10.1101/cshperspect.a003608. 
  9. ↑ Pollack, Andrew (7 de maio de 2014). "Researchers Report Breakthrough in Creating Artificial Genetic Code". New York Times. Consultado o 7 de maio de 2014. 
  10. ↑ Callaway, Ewen (7 de maio de 2014). "First life with 'alien' DNA". Nature. doi:10.1038/nature.2014.15179. 
  11. ↑ 11,0 11,1 11,2 11,3 Malyshev DA, Dhami K, Lavergne T, Chen T, Dai N, Foster JM, Corrêa IR, Romesberg FE (maio de 2014). "A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet". Nature 509 (7500): 385–88. Bibcode:2014Natur.509..385M. PMC 4058825. PMID 24805238. doi:10.1038/nature13314. 
  12. ↑ Roger S. Lasken and Myron F. Goodman. The Biochemical Basis of 5-Bromouracil-induced Mutagenesis. The Journal of Biological Chemistry de The American Society of Biological Chemists, Inc. Vol. 259, No. 18, 25 de setembro 1984, pp. 11491-11495
  13. ↑ Kaufman ER. Replication of DNA containing 5-bromouracil can be mutagenic in Syrian hamster cells. Mol Cell Biol. novembro de 1984; 4(11):2449-54. doi: 10.1128/mcb.4.11.2449-2454.1984. PMID 6513925 ; PMCID: PMC369076.
  14. ↑ Hartman, Z.; Henrikson, E. N.; Hartman, P. E.; Cebula, T. A. (1994). "Molecular models that may account for nitrous acid mutagenesis in organisms containing double-stranded DNA". Environmental and Molecular Mutagenesis 24 (3): 168–175. ISSN 0893-6692. PMID 7957120. doi:10.1002/em.2850240305. 
  15. ↑ Eficiencia da enerxía transferida da luz incidente á fluorescencia emitida (o número de fotóns emitidos por fotóns absorbidos).
  16. ↑ Ward DC, Reich E, Stryer L (marzo de 1969). "Fluorescence studies of nucleotides and polynucleotides. I. Formycin, 2-aminopurine riboside, 2,6-diaminopurine riboside, and their derivatives". The Journal of Biological Chemistry 244 (5): 1228–37. PMID 5767305. doi:10.1016/S0021-9258(18)91833-8. 
  17. ↑ Hawkins ME (2001). "Fluorescent pteridine nucleoside analogs: a window on DNA interactions". Cell Biochemistry and Biophysics 34 (2): 257–81. PMID 11898867. doi:10.1385/cbb:34:2:257. 
  18. ↑ Berry DA, Jung KY, Wise DS, Sercel AD, Pearson WH, Mackie H, Randolph JB, Somers RL (2004). "Pyrrolo-dC and pyrrolo-C: fluorescent analogs of cytidine and 2 '-deoxycytidine for the study of oligonucleotides". Tetrahedron Lett. 45 (11): 2457–61. doi:10.1016/j.tetlet.2004.01.108. 
  19. ↑ Wojciechowski F, Hudson RH (setembro de 2008). "Fluorescence and hybridization properties of peptide nucleic acid containing a substituted phenylpyrrolocytosine designed to engage Guanine with an additional H-bond". Journal of the American Chemical Society 130 (38): 12574–75. PMID 18761442. doi:10.1021/ja804233g. 
  20. ↑ Greco NJ, Tor Y (agosto de 2005). "Simple fluorescent pyrimidine analogues detect the presence of DNA abasic sites". Journal of the American Chemical Society 127 (31): 10784–85. PMID 16076156. doi:10.1021/ja052000a. 
  21. ↑ Rist MJ, Marino JP (2002). "Fluorescent nucleotide base analogs as probes of nucleic acid structure, dynamics and interactions". Curr. Org. Chem. 6 (9): 775–93. doi:10.2174/1385272023373914. 
  22. ↑ Wilson JN, Kool ET (decembro de 2006). "Fluorescent DNA base replacements: Reporters and sensors for biological systems". Organic & Biomolecular Chemistry 4 (23): 4265–74. PMID 17102869. doi:10.1039/b612284c. 
  23. ↑ Wilhelmsson and Tor (2016). Fluorescent Analogs of Biomolecular Building Blocks: Design and Applications. Nova Jersey: Wiley. ISBN 978-1-118-17586-6. 
  24. ↑ Wilhelmsson LM (maio de 2010). "Fluorescent nucleic acid base analogues". Quarterly Reviews of Biophysics 43 (2): 159–83. PMID 20478079. doi:10.1017/s0033583510000090. 
  25. ↑ Sinkeldam RW, Greco NJ, Tor Y (maio de 2010). "Fluorescent analogs of biomolecular building blocks: design, properties, and applications". Chemical Reviews 110 (5): 2579–619. PMC 2868948. PMID 20205430. doi:10.1021/cr900301e. 
  26. ↑ Wilhelmsson LM, Holmén A, Lincoln P, Nielsen PE, Nordén B (2001). "A highly fluorescent DNA base analogue that forms Watson-Crick base pairs with guanine". J. Am. Chem. Soc. 123 (10): 2434–35. PMID 11456897. doi:10.1021/ja0025797. 
  27. ↑ Sandin P, Wilhelmsson LM, Lincoln P, Powers VE, Brown T, Albinsson B (2005). "Fluorescent properties of DNA base analogue tC upon incorporation into DNA – negligible influence of neighbouring bases on fluorescence quantum yield". Nucleic Acids Research 33 (16): 5019–25. PMC 1201328. PMID 16147985. doi:10.1093/nar/gki790. 
  28. ↑ Sandin P, Börjesson K, Li H, Mårtensson J, Brown T, Wilhelmsson LM, Albinsson B (xaneiro de 2008). "Characterization and use of an unprecedentedly bright and structurally non-perturbing fluorescent DNA base analogue". Nucleic Acids Research 36 (1): 157–67. PMC 2248743. PMID 18003656. doi:10.1093/nar/gkm1006. 
  29. ↑ Börjesson K, Preus S, El-Sagheer AH, Brown T, Albinsson B, Wilhelmsson LM (abril de 2009). "Nucleic acid base analog FRET-pair facilitating detailed structural measurements in nucleic acid containing systems". Journal of the American Chemical Society 131 (12): 4288–93. PMID 19317504. doi:10.1021/ja806944w. 
  30. ↑ 30,0 30,1 Rodriguez-Hernandez A, Spears JL, Gaston KW, Limbach PA, Gamper H, Hou YM, Kaiser R, Agris PF, Perona JJ (outubro de 2013). "Structural and mechanistic basis for enhanced translational efficiency by 2-thiouridine at the tRNA anticodon wobble position". Journal of Molecular Biology 425 (20): 3888–906. PMC 4521407. PMID 23727144. doi:10.1016/j.jmb.2013.05.018. 
  31. ↑ Kirnos MD, Khudyakov IY, Alexandrushkina NI, Vanyushin BF (novembro de 1977). "2-aminoadenine is an adenine substituting for a base in S-2L cyanophage DNA". Nature 270 (5635): 369–70. Bibcode:1977Natur.270..369K. PMID 413053. doi:10.1038/270369a0. 
  32. ↑ Johnson SC, Sherrill CB, Marshall DJ, Moser MJ, Prudent JR (2004). "A third base pair for the polymerase chain reaction: inserting isoC and isoG". Nucleic Acids Research 32 (6): 1937–41. PMC 390373. PMID 15051811. doi:10.1093/nar/gkh522. 
  33. ↑ Taniguchi Y, Kool ET (xullo de 2007). "Nonpolar isosteres of damaged DNA bases: effective mimicry of mutagenic properties of 8-oxopurines". Journal of the American Chemical Society 129 (28): 8836–44. PMID 17592846. doi:10.1021/ja071970q. 
  34. ↑ Hwang GT, Romesberg FE (novembro de 2008). "Unnatural substrate repertoire of A, B, and X family DNA polymerases". Journal of the American Chemical Society 130 (44): 14872–82. PMC 2675700. PMID 18847263. doi:10.1021/ja803833h. 
  35. ↑ Kimoto M, Mitsui T, Harada Y, Sato A, Yokoyama S, Hirao I (2007). "Fluorescent probing for RNA molecules by an unnatural base-pair system". Nucleic Acids Research 35 (16): 5360–69. PMC 2018647. PMID 17693436. doi:10.1093/nar/gkm508. 
  36. ↑ Atwell, Shane; Meggers, Eric; Spraggon, Glen; Schultz, Peter G. (Dec 2001). "Structure of a Copper-Mediated Base Pair in DNA". Journal of the American Chemical Society (en inglés) 123 (49): 12364–12367. ISSN 0002-7863. PMID 11734038. doi:10.1021/ja011822e. 
  37. ↑ Liu H, Gao J, Lynch SR, Saito YD, Maynard L, Kool ET (outubro de 2003). "A four-base paired genetic helix with expanded size". Science 302 (5646): 868–71. Bibcode:2003Sci...302..868L. PMID 14593180. doi:10.1126/science.1088334. 
  38. ↑ Wettig SD, Lee JS (2003). "Thermodynamic investigation of M-DNA: a novel metal ion–DNA complex". Journal of Inorganic Biochemistry 94 (1–2): 94–99. PMID 12620678. doi:10.1016/S0162-0134(02)00624-4. 
  39. ↑ Zhang HY, Calzolari A, Di Felice R (agosto de 2005). "On the magnetic alignment of metal ions in a DNA-mimic double helix". The Journal of Physical Chemistry B 109 (32): 15345–48. PMID 16852946. doi:10.1021/jp052202t. 
  40. ↑ Aich P, Skinner RJ, Wettig SD, Steer RP, Lee JS (agosto de 2002). "Long range molecular wire behaviour in a metal complex of DNA". Journal of Biomolecular Structure & Dynamics 20 (1): 93–98. PMID 12144356. doi:10.1080/07391102.2002.10506826. 
  41. ↑ Clever GH, Polborn K, Carell T (2005). "Ein hochgradig DNA-Duplex-stabilisierendes Metall-Salen-Basenpaar". Angew. Chem. Int. Ed. 117 (44): 7370–74. Bibcode:2005AngCh.117.7370C. doi:10.1002/ange.200501589. 
  42. ↑ Buncel E, Boone C, Joly H, Kumar R, Norris AR (1985). "Metal ion-biomolecule interactions. XII. 1H and 13C NMR evidence for the preferred reaction of thymidine over guanosine in exchange and competition reactions with mercury (II) and methylmercury (II)". Inorg. Biochem. 25: 61–73. doi:10.1016/0162-0134(85)83009-9. 
  43. ↑ Ono A, Togashi H (agosto de 2004). "Highly selective oligonucleotide-based sensor for mercury(II) in aqueous solutions". Angewandte Chemie 43 (33): 4300–02. PMID 15368377. doi:10.1002/anie.200454172. 
  44. ↑ Meggers E, Holland PL, Tolman WB, Romesberg FE, Schultz PG (2000). "A Novel Copper-Mediated DNA Base Pair". J. Am. Chem. Soc. 122 (43): 10714–15. doi:10.1021/ja0025806. 
  45. ↑ Lee JS, Latimer LJ, Reid RS (1993). "A cooperative conformational change in duplex DNA induced by Zn2+ and other divalent metal ions". Biochemistry and Cell Biology 71 (3–4): 162–68. PMID 8398074. doi:10.1139/o93-026. 
  46. ↑ EPR = Electron paramagnetic resonance (resonancia paramagnética electrónica).
  47. ↑ Tanaka K, Tengeiji A, Kato T, Toyama N, Shionoya M (febreiro de 2003). "A discrete self-assembled metal array in artificial DNA". Science 299 (5610): 1212–13. Bibcode:2003Sci...299.1212T. PMID 12595687. doi:10.1126/science.1080587. 
  48. ↑ 48,0 48,1 Malyshev DA, Dhami K, Quach HT, Lavergne T, Ordoukhanian P, Torkamani A, Romesberg FE (xullo de 2012). "Efficient and sequence-independent replication of DNA containing a third base pair establishes a functional six-letter genetic alphabet". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 109 (30): 12005–10. Bibcode:2012PNAS..10912005M. PMC 3409741. PMID 22773812. doi:10.1073/pnas.1205176109. 
  49. ↑ Callaway, Ewan (7 de maio de 2014). "Scientists Create First Living Organism With 'Artificial' DNA". Nature News (Huffington Post). Consultado o 8 de maio de 2014. 
  50. ↑ 50,0 50,1 Fikes, Bradley J. (8 de maio de 2014). "Life engineered with expanded genetic code". San Diego Union Tribune. Consultado o 8 de maio de 2014. 
  51. ↑ Sample, Ian (7 de maio de 2014). "First life forms to pass on artificial DNA engineered by US scientists". The Guardian. Consultado o 8 de maio de 2014. 
  52. ↑ Pollack, Andrew (7 de maio de 2014). "Scientists Add Letters to DNA's Alphabet, Raising Hope and Fear". New York Times. Consultado o 8 de maio de 2014. 
  53. ↑ Zhang Y, Ptacin JL, Fischer EC, Aerni HR, Caffaro CE, San Jose K, Feldman AW, Turner CR, Romesberg FE (2017). "A semi-synthetic organism that stores and retrieves increased genetic information". Nature 551 (7682): 644–47. Bibcode:2017Natur.551..644Z. PMC 5796663. PMID 29189780. doi:10.1038/nature24659. 
  54. ↑ 'Unnatural' microbe can make proteins. BBC News. 29 de novembro de 2017.
  55. ↑ Hirao I, Ohtsuki T, Fujiwara T, Mitsui T, Yokogawa T, Okuni T, Nakayama H, Takio K, Yabuki T, Kigawa T, Kodama K, Yokogawa T, Nishikawa K, Yokoyama S (febreiro de 2002). "An unnatural base pair for incorporating amino acid analogs into proteins". Nature Biotechnology 20 (2): 177–82. PMID 11821864. doi:10.1038/nbt0202-177. 
  56. ↑ Hirao I, Kimoto M, Mitsui T, Fujiwara T, Kawai R, Sato A, Harada Y, Yokoyama S (setembro de 2006). "An unnatural hydrophobic base pair system: site-specific incorporation of nucleotide analogs into DNA and RNA". Nature Methods 3 (9): 729–35. PMID 16929319. doi:10.1038/nmeth915. 
  57. ↑ Kimoto M, Kawai R, Mitsui T, Yokoyama S, Hirao I (febreiro de 2009). "An unnatural base pair system for efficient PCR amplification and functionalization of DNA molecules". Nucleic Acids Research 37 (2): e14. PMC 2632903. PMID 19073696. doi:10.1093/nar/gkn956. 
  58. ↑ Yamashige R, Kimoto M, Takezawa Y, Sato A, Mitsui T, Yokoyama S, Hirao I (marzo de 2012). "Highly specific unnatural base pair systems as a third base pair for PCR amplification". Nucleic Acids Research 40 (6): 2793–806. PMC 3315302. PMID 22121213. doi:10.1093/nar/gkr1068. 
  59. ↑ Kimoto M, Yamashige R, Matsunaga K, Yokoyama S, Hirao I (maio de 2013). "Generation of high-affinity DNA aptamers using an expanded genetic alphabet". Nature Biotechnology 31 (5): 453–57. PMID 23563318. doi:10.1038/nbt.2556. 
  60. ↑ O termo ortogonal utilizouse orixinalmente para indicar que dous vectores son perpendiculares. Cambios na magnitude dun vector non afectan a magnitude do outro. En exeñaría, os sistemas ortogonais facilitan a simplicidade de deseños complexos, garantindo que a modificación dun compoñente do sistema non produce efectos colaterais noutros compoñentes. Isto pode aplicarse tamén en bioloxía para conseguir unha ortogonalidade metabólica e bioquímica (por exemplo, que unha nova proteína creada non afecte a outras). Xenobiology: A new form of life as the ultimate biosafety tool
  61. ↑ Schmidt M. "Xenobiology: a new form of life as the ultimate biosafety tool" Bioessays Vol 32(4):322–31
  62. ↑ Herdewijn P, Marlière P (xuño de 2009). "Toward safe genetically modified organisms through the chemical diversification of nucleic acids". Chemistry & Biodiversity 6 (6): 791–808. PMID 19554563. doi:10.1002/cbdv.200900083. 
  63. ↑ Shinkai A, Patel PH, Loeb LA (xuño de 2001). "The conserved active site motif A of Escherichia coli DNA polymerase I is highly mutable". The Journal of Biological Chemistry 276 (22): 18836–42. PMID 11278911. doi:10.1074/jbc.M011472200. 
  64. ↑ Rackham O, Chin JW (agosto de 2005). "A network of orthogonal ribosome x mRNA pairs". Nature Chemical Biology 1 (3): 159–66. PMID 16408021. doi:10.1038/nchembio719. 

Véxase tamén

[editar | editar a fonte]

Outros artigos

[editar | editar a fonte]
Traído desde «https://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=Análogo_de_ácido_nucleico&oldid=6871623»