Замкнутая нуклеиновая кислота
Замкнутая нуклеиновая кислота (, LNA), также известная как мостиковая нуклеиновая кислота (BNA) и часто называемая недоступной РНК, представляет собой модифицированный нуклеотид РНК, в котором фрагмент рибозы модифицирован дополнительным мостиком, соединяющим 2'-кислородную группу. и 4' углерод. Мостик «запирает» рибозу в 3'- эндо (северной) конформации, которая часто встречается в дуплексах А-формы. Эта структура обеспечивает повышенную устойчивость к ферментативному расщеплению. LNA также предлагает повышенную специфичность и аффинность при спаривании оснований в качестве мономера или компонента олигонуклеотида. Нуклеотиды LNA могут быть смешаны с остатками ДНК или РНК в олигонуклеотиде.

Синтез 
Обика и др. были первыми, кто химически синтезировал LNA в 1997 году, а в 1998 году независимо друг от друга последовала группа Джеспера Венгеля. Это стало возможным после того, как Замечник и Стивенсон в 1978 году заложили основу для возможности того, что олигонуклеотиды могут быть отличными агентами для контроля экспрессии генов. На сегодняшний день было показано, что два разных подхода, называемые соответственно линейной и конвергентной стратегиями, обеспечивают высокую производительность и эффективность LNA. Линейная стратегия синтеза была впервые подробно описана в работах Обика и др. В этом подходе в качестве исходного материала можно использовать уридин (или любой доступный нуклеозид РНК). Конвергентная стратегия требует синтеза промежуточного сахара, который служит донором гликозила, необходимым для связывания с азотистыми основаниями. Обычно D-глюкоза используется для получения промежуточного сахара, который впоследствии реагирует с азотистыми основаниями с использованием модифицированной процедуры Форбрюгена, позволяющей стереоселективное связывание.

Добавление различных фрагментов остается возможным при сохранении ключевых физико-химических свойств, таких как высокое сродство и специфичность, очевидные в первоначально синтезированном LNA. Такие олигомеры синтезируются химическим путем и коммерчески доступны.

Включение в ДНК/РНК 
LNA может быть включен в ДНК и РНК с помощью неразборчивости определённых ДНК- и РНК-полимераз. ДНК-полимераза Phusion, коммерчески разработанный фермент, основанный на ДНК-полимеразе Pfu, эффективно включает LNA в ДНК.

Характеристики 
LNA обеспечивает повышенную биостабильность по сравнению с биологическими нуклеиновыми кислотами. Олигонуклеотиды, модифицированные LNA, продемонстрировали улучшенную термодинамику при гибридизации с РНК, одноцепочечной ДНК и двуцепочечной ДНК.

Применение

LNAзимы 
ДНКзимы могут быть модифицированы для включения остатков LNA с образованием LNAзимов (LNA-модифицированных ДНКзимов). Эти модифицированные олигонуклеотиды, как и их родственные ДНКзимы, обычно представляют собой эндонуклеазы, которые связываются со специфическими целевыми последовательностями РНК и расщепляют фосфодиэфирную связь, существующую между нуклеотидами. Однако они демонстрируют более эффективное расщепление фосфодиэфирных связей по сравнению с их немодифицированными аналогами. Модификация плеч распознавания субстрата ДНКзимов мономерами LNA дает LNAзим, который распознает вирус Коксаки A21 (CAV-21) и расщепляет его целевую последовательность РНК, аналогичную последовательности в 5'-нетранслируемой области (5’UTR) риновируса человека −14 (ВСР-14); последовательность, не распознаваемая немодифицированными ДНКзимами.

Терапия 
Терапевтическое использование олигонуклеотидов на основе LNA является новой областью биотехнологии. Различные олигонуклеотиды LNA были оценены на предмет их фармакокинетических профилей и профилей токсичности. Исследования пришли к выводу, что токсичность LNA обычно не зависит от последовательности олигонуклеотидов и демонстрирует предпочтительный профиль безопасности для переводимых терапевтических применений.

LNA был исследован на предмет его терапевтических свойств при лечении рака и инфекционных заболеваний. Заблокированная антисмысловая молекула фосфоротиоата нуклеиновой кислоты, названная SPC2996, была разработана для нацеливания на мРНК, кодирующую онкобелок Bcl-2, белок, который ингибирует апоптоз в клетках хронического лимфоцитарного лейкоза (ХЛЛ). Клинические испытания фазы I и II продемонстрировали дозозависимое снижение циркулирующих клеток ХЛЛ примерно у 30 % выборки, что предполагает дальнейшее изучение SPC2996.

LNA также был применен к Miravirsen, экспериментальному терапевтическому средству, предназначенному для лечения гепатита C, представляющему собой 15-нуклеотидную фосфоротиоатную последовательность со специфичностью связывания с MiR-122 (миРНК, экспрессируемая в гепатоцитах).

Обнаружение и диагностика 
Аллель-специфическая ПЦР с использованием LNA позволяет создавать более короткие праймеры без ущерба для специфичности связывания.

LNA был включен в флуоресцентную гибридизацию in situ (FISH). FISH — это распространенный метод, используемый для визуализации генетического материала в различных клетках, но исследования показали, что этот метод был ограничен низкой эффективностью гибридизации зондов. Наоборот, зонды с включением LNA продемонстрировали повышенную эффективность гибридизации как в ДНК, так и в РНК . Улучшенная эффективность FISH с включением LNA привела к FISH-анализу хромосом человека, нескольких типов нечеловеческих клеток и микрочипов.

Также были проведены анализы генотипирования LNA, специально для обнаружения мутации в аполипопротеине B.

Из-за его высокой способности к различению несоответствий LNA был изучен на предмет его применения в диагностических инструментах. Иммобилизованные зонды LNA были введены в мультиплексный анализ генотипирования SNP.

Редактирование генов 
LNA-модифицированные ssODN (синтетические одноцепочечные олигонуклеотиды ДНК) можно использовать, как и обычные ssODN, для редактирования генов с одним основанием. Использование LNA в предполагаемом месте модификации или рядом с ним позволяет избежать репарации несоответствия ДНК из-за более высокой термодинамической стабильности, которой он обладает.

Использованная литература 

Нуклеиновые кислоты
Страницы с непроверенными переводами