سلول های شیزوفرنی
۱۳۸٢/٧/٢۸
شیزوفزنی (Schizophrinia)، یک بیماری روانی است که علائم آن شامل :آشفتگی شخصیتی ، توهم و از دست دادن شعور میباشد. این بیماری اکثرا در سنین حدود 19 تا 21 سالگی رخ می دهد. بیماران تصاویری را می بینند و صداها، بوها و مزه هایی را احساس می کنند که واقعی نیستند . بنظر می رسد که این بیماری یک بیماری چند عاملی یا پلی ژنیک باشد . با استفاده از داروهایی که برای درمان این بیماران بکار می رود، مشخص شده که ازدیاد فعالیت دوپامین (که یکی از نوروترانسمتیرها است) در ایجاد این بیماری نقش دارد. در حال حاضر حدود 24 میلیون نفر به این بیماری مبتلا هستند.در پنجم سپتامبر 2003 تیمی به سرپرستی دکتر Sabine Bahn از انستیتو Babraham دانشگاه کمبریج ، اعلام کردند که الیگو دندروسیتها مهمترین سلولهای عامل شیزوفرنی هستند. این تیم با برسی 22000ژن ،مشخص کرد که درالیگو دندروسیتهای افراد مبتلا به شیزوفرنی، حداقل 15 ژن درست عمل نمی کند. بر اساس این مطالعات مشخص شده است که ژن رسپتورهای دوپامین D2 وD3 (یعنی DRD2 وDRD3 )و همچنین ژن تیروزین هیدروکسیلاز با شیزوفرنی ارتباط دارد. آنزیم تیروزین هیدروکسیلاز ، تیروزین را به دی هیدروکسی فنیل آلانین که پیش ساز دوپامین است تبدیل می کند. همچنین ژن رسپتورهیستامین H2 ، (HRH2) بعنوان یکی از کاندیدهای این بیماری محسوب شده است . یکی دیگر از ژنهایی که در رابطه با این بیماری شناسایی شده است ژن CHRNA7 است که زیرواحد آلفا یکی از رسپتورهای اسید نیکوتینیک، را کد می کند.ژن کد کننده یکی از رسپتورهای سروتونین(HTR2A) نیز از دیگر ژنهایی است که با شیزوفرنی پیوستگی دارد . بانگاهی به انبوه ژنهای کاندید برای بیماری شیزوفرنی،درمی یابیم که اغلب این ژنها ، در ارتباط با نوروترتنسمیتر ها میباشند. برخی ار این ژنها رسپتورهای نوروترانسمیترها را کر میکنند و برخی دیگر در سنتز آنها نقش دارند.
ReferencesTkachev, D. et al. Oligodendrocyte dysfunction in schizophrenia and bipolar disorder. The Lancet, 362, 798 - 805, (2003).
دستاوردهای جدید در مورد ژنوم باکتریها(٢)
۱۳۸٢/٧/٢٧
نوشته: محمدرضا خزاعی
برخی پلاسمیدها خطی هستند
پلاسمیدهای خطی سالها پیش از کروموزومهای خطی در سال 1979 در باکتری Streptomyces rochei کشف شد. در آن هنگام در این باکتری خصوصیاتی مشاهده شد، که با توجه به توارث آنها، ژنهای عامل آن صفات می بایست بر روی پلاسمید قرار می گرفتند. اما بکمک روشهای عادی جداسازی پلاسمید ، در باکتری هیچ پلاسمیدی مشاهده نشد. پس جستجوهای متعدد سرانجام دانشمندان توانستند بوسیله روش PFGE (ژل- الکتروفورز با میدان الکتریکی متناوب)از باکتری پلاسمیدهایی را جداسازی کنند. اما باکمال تعجب ، با استفاده از روشهایی مانند نقشه برداری فیزیکی (با اثر دادن اندوکلئازهای محدود کننده بر روی پلاسمیدها)، الکتروفورز به روش SSCP(single -standrd conformationol poly mophism) و میکروسکوپ الکترونی مشخص شد که این پلاسمیدها، خطی هستند.این نوع پلاسمیدها همچنین دربرخی از جنسهای خانوادهای آکتینومیستالها (همانندRhodococcus opacus )استریتومایسس ها (مانندS.laurentli, S.roche, S.lasalensis, S.coelicor, S.Lividans) ومایکوباکتریهایی مانند M.avium, M.brander, M.telomeric دیده شده است. کروموزومهای خطیبدنبال شناسایی پلاسمیدهای خطی، در موارد بسیاری وجود کروموزومهای خطی در باکتریها گزارش شد.. کروموزومهای خطی دربرخی گونه های بورلیا مانندB.borgdorferi,B.afzelii,B.bermsii برخی از گونه های استرپتومایسس مانند:
S.lesalins, S.avermitilis, S.caviuligarus, S.rimosus, Srochei, S.coelicre, S.lividans, S.ambofaciens, S.lividans, S.coelicore, S.rimosus, S.Calviuligarus و برخی گونه های رودوکوکوس مانند R.fascens, R.erithropolis, R.globerulus دیده شده است. وجود کروموزومها و پلاسمیدهای خطی در باکتریها سوال بزرگی را برای دانشمندان مطرح ساخت و آن سوال این بود: انتهای کروموزومهای خطی چگونه محافظت میشود؟همانطور که میدانید در یوکاریوتها (وبرخی ویروسها) که دارای کروموزومهای خطی هستند ، در دوانتهای کروموزومها ساختارهایی بنا م تلومر وجود دارد که دو انتهای کروموزوم را از آسیبهای مختلف محافظت میکند.در صورت نبودن تلومرها انتهای کروموزومهای مختلف بوسیله لیگازهای موجود در سلول به هم متصل میشد. همچنین ، تلومرها با ایجاد توالیهای DNA اضافه ، کاهش مقداری از توالی های کروموزوم که در اثر حذف پرایمر پس از هربار همانند سازی ایجاد میشود را ، جبران میکنند.
تلومرهای باکتریایی
برسیهای بیشتر کروموزومها و پلاسمیدهای خطی منجر به شناسایی توالیهایی در دو طرف آنها شد که نقش تلومر را دارند. تلومر های باکتریایی به دوشکل کلی دیده میشوند: شکل تلومریک(telomeric type) و شکل اینورترونیک(invertronic type)در نوع تلومریک ، در دوانتهای کروموزومها یا پلاسمیدهای خطی ، توالیهای تکراری معکوس انتهایی (Terminal Inverted Repeat) یا TIR قرار دارد که دو نوکلئوئید انتهایی از هر رشته با یک پیوند کوالان بهم متصل شده اند و ساختار بسته ای را بوجود آورده اند که دو انتهای پلاسمید یا کروموزوم را محافظت می کنند .تاکنون آنزیم تلومرازی در پروکاریوتها کشف نشده است که ذر ایجاد این پیوند کوالان نقش داشته باشد.. همانند سازی این کروموزومها از نقطه ای درمیان کروموزوم آغاز می شود (ori) و بصورت دو جهتی باتشکیل پرایمر RNA پیش می رود. در نوع invertronic نیز در دو انتهای کروموزوم توالیهای تکراری معکوس یاTIR قرار دارنداما دو رشته بوسیله پیوند کوالان بهم متصل نشده اند، در عوض در انتهایَ5آزادهرطرف کروموزوم یک پروتئین متصل شده است.این سـاختـاربـاعث محـافظت دوانتهـای مولکـول می شود.پروتئین متصل به انتهایَ5 آزاد، همچنین بعنوان یک پرایمر عمل می کند؛ یعنی لازم نیست که برای همـانندسـازی DNAابتدا یک پرایمرRNA ساخته شود (در صورتی که از پرایمرRNA استفاده می گردید پس از پایان همانند سازی و حذف پرایمر ، با هر دور همانند سازی طول DNA کاهش می یافت) این پروتئین موجود در انتهای َ5 ، انتهای OH آزاد لازم برای DNA پلیمراز را فراهم می کند.همانندسازی این نوع مولکول خطی DNA با روش همانند سازی متعارف( بصورت همانندسازی رشته پیشرو(leading)و پیرو(lagging))که برای اکثر مولکولهای DNA بکار میرود تفاوت دارد.دراین نوع همانندسازی یکی ازرشته ها ازیک طرفDNAشروع به همانندسازی می کندورشته دیگرهمزمان ازطرف دیگرDNAدرجهت مخالف همانندسازی می کند.کروموزومهای چندگانه
شناسایی باکتریهایی که دارای چندین کروموزوم ویا دارای کروموزومهای همولوگ میباشند ، تحول بزرگی را در ژنتیک باکتریها ایجاد کرده است .وجود دیپلوئیدی در برخی باکتریها ((مانند باکتری Methanococcus jannaschii) ،از نظر تکاملی یک پیشرفت بزرگ محسوب میشود.این امر سبب میشود که این باکتریها در برابر عوامل مختلف جهشزا از خود مقاومت بشتری نشان دهند، چراکه در صورت بروز جهش در یک آلل، باکتری دارای آلل سالم دیگری بر روی کروموزوم همولوگ خود خواهد بود.
یکی از مسائلی که ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است چگونگی segregation این دو کروموزوم همولوگ در هنگام تقسیم سلولی است. اشتیاق دانشمندا ن به دانستن این موضوع زمانی شدت یافت که گزارشهایی از مشاهده رشته هایی شبیه دوک تقسیم میتوز توسط میروسکوپ الکترونی ، در این باکتریها انتشار یافت. هنوز در این باکتریها پروتئینی که مسئول ایجاد چنین ساختارهایی باشد شناسایی نشده است. گروه دیگری از از باکتریهایی که دارای چندین کروموزوم میباشند ، بصورت منوپلوئید اند.یعنی این کوموزومها با هم همولوگ نیستند. در این باکتریها بین دو تا چهار کروموزوم مختلف وجود دارد که برخی از آنها خطی میباشند.مثلا Rhodobacter sphaeriode دارای دو کروموزوم است، اگروباکتریوم نیز دارای دو کروموزوم می باشد که کروموزوم II آن بصورت خطی می باشد. برخی گونه های جنس بروسلا دارای دو کروموزوم و برخی دارای یک کروموزوم می باشند. مثلاً .B.suisB1 ، B.melitensis وB. neotoma, B.abortus, دارای دوکروموزوم(کروموزومI,II) و B.suisB3 و B.canis درای یک کروموزوم می باشند. باکتری سودوموناس سپاسیا(P.cepacia)دارای سه کروموزوم است(کروموزوم I,II.III) و باکتری لپتوموناس اینتروگانس(L.interogans) دارای دو کروموزوم است. این باکتری یک استثناء مهم در ژنتیک باکتریهاست، زیرا برخی ژنهای آن مانند ژنهای 16srRNA,23srRNA در بیش از یک اپرون در یک کروموزوم قرار دارند که در پروکاریوتها غیر معمول است.
در کروموزومهای غیر همولوگ باکتریهایی که چندین کروموزوم دارند ژنهای مختلفی وجود دارد .در برخی موارد ممکن است ژنهای مشابهی در هر یک از چندین کروموزوم ، یک باکتری وجود داشته باشد، اما این ژنها تحت کنترل پروموترهای متفاوتی قرار دارند. و تنظیم بیان آنها متفاوت است. مثلاً درهر یک از دوکروموزمII,I باکتری رودوباکتراسفروئید، یک اپرون rRNA وجود دارد، اما زمان بیان هر یک از این دو اپرون در مراحل مختلف چرخه سلولی باکتری، متفاوت است بنابر این، این موارد را نمیتوان جزء دیپلوئیدی نسبی (Partial Diploidy) بحساب آورد.
Suwanto, A., and S. Kaplan. 1989. Physical and genetic mapping of the Rhodobacter sphaeroides 2.4.1 genome: presence of two unique circular chromosomes. J. Bacteriol. 171: 5850-5859
Suwanto, A and S. Kaplan. 1992. Chromosome transfer in Rhodobacter sphaeroides: Hfr formation and genetic evidence for two unique circular chromosomes. J. Bacteriol. 174: 1135-1145
Trucksis et al. 1998. The Vibrio cholerae genome contains two unique circular chromosomes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 14464-14469
Volff, J.-N., and J. Altenbuchner. 2000. A new beginning with new ends: linearisation of circular chromosomes during bacterial evolution. FEMS Microbiol. Lett. 186: 143-150.
دستاوردهای جدید در مورد ژنوم باکتریها (1)
۱۳۸٢/٧/٢٤
نوشته:محمدرضا خزاعی:
مقدمه:
ژنوم باکتریها از دو قسمت تشکیل شده است؛ ژنوفور و پلاسمید. گاهی به ژنوفور، کروموزوم گفته میشود ولی نام درست آن ژنوفور است.
سالها است تصور می شود که ژنوم باکتریها فقط از یک کروموزوم حلقوی، متشکل از DNA دو رشته ای (ds DNA) و در مواردی یک یا چند پلاسمید(ds DNA)حلقوی تشکیل شده است .اما آیا واقعا این پندار درست است ؟ امروزه باکتریهای زیادی کشف شده اند که از این قانون پیروی نمیکنند.تعداد زیادی از باکتریها دارای چند کروموزوم مختلف اند(n کروموزومی)تعدادی از باکتریها نیز دارای دو کروموزوم مشابه میباشند (دیپلوئیدیا 2n کروموزومی). همچنین برخی از باکتریها دارای کروموزومهای خطی هستند.شناسایی این باکتریها ، بسیاری از تصورات میکروبیولوژیستها در مورد مکانیسمهای مختلف همانند سازی ، رونویسی ، جداشدن کروموزومهااز هم(Segregation) ،کراسینگ آور و وجود هموزیگوسیتی و هتروزیگوسیتی کامل در باکتریها را دگرگون ساخت وبا شناسایی رشته هایی همانند دوک تقسیم میتوز بوسیله میکروسکوپ الکترونی در برخی از باکتریها، فرضیه وقوع میتوز در باکتریها بوسیله برخی از باکترولوژیستهای مولکولی ارائه شد.
پلاسمیدها چه تفاوتی با کروموزومهای باکتری دارند:
از آنجا که از سالها پیش مشخص شده بودکه در برخی از باکتریها پلاسمیدهای مختلفی وجود دارد و اکثرا این پلاسمیدها بصورت پلی پلوئید میباشند، برای عده ای از باکتیولوژیستها این شبهه پیش آمد که شاید کروموزومهای چند گانه ویا کروموزومهای دیپلوئید در باکتریها ، در واقع پلاسمیدهای بسیار بزرگی باشند که بعلت اندازه آنها با کروموزوم باکتری اشتباه شده اند.اما هنگامی که تعریف دقیق کروموزوم و پلاسمید وتفاوتهای آنها توسط عده دیگری از دانشمندان ارائه شد ، این شبهه نیز مرتفع شد.. پلاسمیدها عناصر ژنتیکی هستند که چندان ضرورتی برای باکتری ندارند و تنها برخی خصوصیات ویژه را به باکتریها می دهند که به بقاء آنها کمک می کند،و در صورتیکه پلاسمیدهای باکتری حذف شوند ، باکتری میتواند به حیات خود ادامه دهد. همچنین همانند سازی پلاسمید ها ارتباطی با چرخه سلولی و تقسیم باکتری ندارد و پلاسمیدها میتوانند مستقل از سیکل سلولی به تعداد نامشخص(تعداد را نیاز سلول و شرایط محیطی تعیین میکند) تکثیر شوند.در هر سلول ممکن است چندین پلاسمید مشابه وجود داشته باشد. در صورتیکه کروموزومها بسیار برای باکتریها حیاتی هستند و درصورت حذف هر یک ازکروموزومها، باکتری خواهد مرد. تعداد دقیق کروموزومها بسیار برای تعادل ژنتیکی باکتری ضروری است حتی اگر یکی از کروموزومهای همولوگ در باکتریهای دیپلوئید حذف شوند باکتری خواهد مرد. همانند سازی کروموزومها دقیقاً منطبق با چرخه سلولی است و در هر سیکل سلولی فقط یک با ر همانند سازی میکنند. بنابراین تفاوت پلاسمیدها با کروموزومها در اندازه آنها نیست امروزه پلاسمیدها یی شناسایی شده اند که می توانند از کروموزومها بسیار بزرگتر باشند(kbp 500-2500). این پلاسمیدها که مگاپلاسمید نام دارند، در جنسهای: Agrobacterium, Paracoccus, Pseudomonas, Alcaligenes, Rhizobium, Thermus دیده شده است.
.
برخی پلاسمیدها خطی هستند
پلاسمیدهای خطی سالها پیش از کروموزومهای خطی در سال 1979 در باکتری Streptomyces rochei کشف شد. در آن هنگام در این باکتری خصوصیاتی مشاهده شد، که با توجه به توارث آنها، ژنهای عامل آن صفات می بایست بر روی پلاسمید قرار می گرفتند. اما بکمک روشهای عادی جداسازی پلاسمید ، در باکتری هیچ پلاسمیدی مشاهده نشد. پس جستجوهای متعدد سرانجام دانشمندان توانستند بوسیله روش PFGE (ژل- الکتروفورز با میدان الکتریکی متناوب)از باکتری پلاسمیدهایی را جداسازی کنند. اما باکمال تعجب ، با استفاده از روشهایی مانند نقشه برداری فیزیکی (با اثر دادن اندوکلئازهای محدود کننده بر روی پلاسمیدها)، الکتروفورز به روش SSCP(single -standrd conformationol poly mophism) و میکروسکوپ الکترونی مشخص شد که این پلاسمیدها، خطی هستند.این نوع پلاسمیدها همچنین دربرخی از جنسهای خانوادهای آکتینومیستالها (همانندRhodococcus opacus)استریتومایسس ها (مانند S.laurentli, S.roche, S.lasalensis, S.coelicor, S.Lividans) ومایکوباکتریهایی مانند M.avium, M.brander, M.telomeric دیده شده است.
اساس ژنتیکی اکثر بیماریهای قلبی-عروقی
۱۳۸٢/٧/٢۳
::محمد رضا خزاعی::
امروزه یکی از دلایل عمده مرگ و میر ، بیماریهای قلبی و عروقی هستند. اما با توه به کشفیات جدید در زمینه ژنتیک پزشکی ، عقیده دانشمندان در مورد علل بروز این بیماریها کمی تغییر کرده است. اخیرا با کشف ژنهای جدیدی در این رابطه ، یکی از دلایل عمده بروز این بیماریها پیش زمینه ژنتیکی در نظر گرفت می شود.
امروزه توجه متخصصان قلب و عروق به پاتولوژی مولکولی بیماریهای قلب و عروق و همچنین عوامل ژنتیکی موثر در بیماریهای قلبی و عروقی مختلف مانند تصلب شرائین ، فشار خون ،ترومبوز (لخته شدن خون در رگها) CAD , ، رستنوز و ایسکمی قلب (نرسیدن خون به بافتهای قلب ) و درمان ژنتیکی آنها ، معطوف شده است با تکمیل پروژه ژنوم انسان و شناسایی ژنهای بسیاری که در بیماریهای قلبی و عروقی دخالت دارند ، امیدهای تازه ای برای پیشگیری و درمان بیماریهای قلبی عروقی بدست آمده است. همچنین بسیاری از تومورهای قلبی مانند Myxoma(تومور در دهلیز چپ) یا Rhabdomyoma اساس ژنتیکی دارند و به طریقه ژن درمانی می توان آنها را درمان کرد و یا از گسترش آنها جلوگیر کرد. تصلب شرائین (Athrosclerosis) 
تصلب شرائین یکی از دلایل عمده حملات قلبی، انفارکتوس میوکارد، سکته مغزی ، بیماریهای عروقی وآتروما ، است . اما خود این بیماری بعنوان یکی از اثرات جانبی بسیاری از بیماریهای دیگر مانند افزایش لیپوپروتئینهای خون ،فشار خون بالا ، هموسیستینوری (افزایش هموسیستین در خون) و … ایجاد می شود. آترواسکلروسیز یک بیماری مولتی فاکتوریال (چند عاملی ) است که در اثر عوامل مختلف ژنتیکی و محیطی ایجاد می شود . در اثر وارد آمدن آسیب به سلولهای اندوتلیال دیوارة رگ ،طی مکانیسمی، LDL هایی که در محل آسیب بر سطح دیواره رگها رسوب کرده اند، اکسید می شوند .سپس ماکروفاژها و لنفوسیتها به سطح رگها در محل آسیب متصل شده وLDLهای اکسید شده را جذب میکنند. سپس این سلولها،که لیپوپروتئینهای زیادی در آنها تجمع یافته بحالت متورم در می آیند. با اتصال لنفوسیتها و پلاکتها به محل آسیب، سلولهای ماهیچه ای صاف در اثر فاکتورهایی که پلاکتها ، ماکروفاژها و لنفوسیتها ، ترشح می کنند ملتهب شده و بطور غیر عادی تکثیر میشوند.ترشح فاکتورهایی مانند PDGF بوسیله پلاکتهاو FGFوECGF بوسیله ماکروفاژها، باعث تکثیر ماهیچه های صاف و تشکیل ماتریکس خارج سلولی می شوند. لنفوسیتها و مونوسیتها با ترشح سایتوکینهایی مانند اینترفرون (γIFN) γ و اینترلوکین 1 (IL-1) اثر یکدیگر را تشدید می کنندو باعث تورم بیشتر ماهیچه های صاف میشوند. در اثر عوامل فوق لیپیدها بر سطح دیواره رگ تجمع یافته و با تجمع پلاکتها ، پلاکهای آتروماتوزایجاد می شود. این مراحل به تدریج در طول سالیان دراز صورت می گیرد و در حدود سنین 50 تا 60 سالگی با عوارضی مانند اینفارکتوس (مرگ سلولهای کاردیاک بعلت مسدود شدن رگهای کرونر) و ثرومبوسیز (لخته شدن خون، بعلت پارگی پلاکتها در اثر تماس با پلاکها ) خود را نشان می دهد . همچنین ، افزایش هموسیستئین باعث افزایش اکسیداسیون LDL ها و در نتیجه تسریع در تشکیل پلاکهای آثروماتوز ، می شود.علاوه بر عوامل و فاکتورهایی که ذکر شد بسیاری از فاکتورهای دیگر نیز در آسیب رساندن به دیوارة رگها و ایجاد پلاکها نقش دارند که بیشتر آنها منشا ژنتیکی دارند.آسیب به دیواره رگها میتواند به دلایل مکانیکی ، عفونت ویروسی و یا ایمونولوژیک باشد . افزایش میزان فیبرینوژن در خون، افزایش میزان فاکتورهای انعقاد خون مانند فاکتورهایVIII,VII,V بعلت جهش در ژنهای کد کننده آنها(VIII,VII,V )خطر ابتدا به آترواسکلروسیز را افزایش می دهند.
یک نوع بیماری ژنتیکی است که در اثر جهش در ژن کد کننده آنزیمهای دخیل در کاتابولیسم متیونین، مانند ژن کدکننده سیستاتیون β- سینتاز( 21q22) ایجاد میشود.
شناسایی ژن عامل هموکروماتوز زودرس
۱۳۸٢/٧/۱٥
پژوهشگران موسسه زنوژنتیکس (xenogenetics) در تاریخ 1 دسامبر اعلام کردند که ژن عامل بیماری هموکروماتوز زودرس را کشف کردند.این ژن HFE2 میباشد و زنوژنتیکس پروتئینی که توسط این ژن کد می شود را هموجونیلین (hemojuvelin) نامیده است.
بیماران مبتلا به این بیماری نمیتوانند جذب اهن از طریق روده را کنترل کنند و مقدار جذب آهن در این بیماران بسیار زیاد میباشد این مقدار ریاد اهن برای بدن سمی میباشد که عوارض آن آرتریت، لتارژی، دیابت، ناراحتیهای قلبی و… است.این بیماری در سنین پایین(حدود 20 سال ) بروز میکند.
پروتئین هموجونیلین با همکاری پروتئین هپسیدین (که در کبد سنتز می شود) در مسیر انتقال پیامی (signal transductio) که برای تنظیم جذب آهن بکار میرود، نقش دارد.
For further information: please contact: Simon Pimstone, President & COO, Xenon Genetics Inc., Tel: 604-484-3300
http://www.xenongenetics.com
PNA رقیب قدرتمند DNA
۱۳۸٢/٧/٦
محمد رضا خزاعی
بیش از سه دهه پیش، دانشمندان ساختار مارپیچ سه رشته ای DNA (triple helix)، را در محیطهای زیستی کشف کردند. در این نوع مارپیچها، رشته سوم DNA از طریق نوع جدیدی از پیوند هیدروژنی بنام پیوند هوگستین، با مارپیچ دورشته ای DNA (dsDNA ) هیبرید میشود.
رشته سوم، نسبت به رشته ای که به آن باند شده بصورت موازی (پارالل) می باشد.
مارپیچ سه رشته ای DNA بصورت راستگرد بوده و دارای سه شیار میباشد. چندی نگذشت که مارپیچ سه رشته ای DNA کاربردهای فراوانی یافت. از رشته سوم میتوان به عنوان آنتی ژن ( توالی که به dsDNA متصل شده و مانع بیان آن ناحیه میشود) در ژن درمانی استفاده کرد. هچنین میتوان رشه سوم را طوری تغییر داد که با خاصیت آنزیمی خود (نوعی DNA-enzyme) فعالیت رستریکشن اندونوکلئازی داشته باشد. اما یکی از مشکلات ایجاد ساختارهای مارپیچ سه رشته ای DNA این بود که به علت بار دار بودن رشته های DNA و ایجاد دافعه الکترواستاتیکی، پیوند به سختی انجام میشد. در سال 1991، سه دانشمند به نامهای نیلسن،بوخارت و ایگهولم، توانستد با جایگزین کردن یک ستون پلی آمید بجای ستون قند فسفات در DNA این مشکل را رفع کنند. این دانشمندان مولکولی طراحی کرده بودن که PNA (پپتید نوکلئیک اسید ) نام گرفت. این مولکول از زیر واحدهای N-(2-آمینواتیل)-N-( پریمیدین -1-ایل استیل)گلایسین ، یا N-(2-آمینواتیل)-N-( پورین -9-ایل استیل)گلایسین، که با پیوندهای پپتیدی بهم متصل میشوند ساخته میشود. دلیل انتخاب این ساختار این بود که فاصله پیوندها و فواصل بین مونومرها در آن خیلی شبیه نوکلئوتیدها میباشد.
رشته های PNA رشته هایی بی بار و آکایرال هستند و گرایش خیلی زیادی نسبت به پیوند با اسیدهای نوکلئیک دارند. بطوریکه هیبریدهای دورشته ای PNA-DNA یا PNA-RNA بسیار مقاومند و در دماهای نسبتا بالا نیز واسرشت نمی شوند. اتصال PNA به DNA یا RNA تک رشته ای برای ایجاد هیبریدهای دورشته ای PNA-DNA یا PNA-RNA از طریق پیوندهای هیدروژنی متعارف واتسون-کریک، صورت میگیرد. اما PNA در برهمکنش با dsDNA از طریق پیوندهای هیدروژنی هوگستین، با آن ساختار مارپیچ سه رشته ای (triple helix ) تشکیل میدهد.PNA در برابر انواع نوکلئازها و پروتئازها مقاوم است و در شرایط in vivo نیز پایدار است. بعلت میل شدید PNA در هیبرید شدن با رشته اسید نوکلئیک مکمل خود، این پلیمر کاربردهایی فراتر از آنچه برای آن طراحی شده بود یافت. از مسائل مهم در بیولوژی مولکولی شناسایی توالی خاصی در DNA و اتصال به آن توسط مولکولهایی، برای انجام مقاصدی ویژه است. با سنتز PNAهایی که توالی مکمل توالی مورد نظر دارند، می توان آن را به سوی آن توالی نشانه رفت. در این هنگام هرگونه عملیات مورد نظر بر روی آن توالی انجام پذیر است. این اعمال غالبا بوسیله آرایش کردن PNA انجام می شود.برای مثال با اتصال بیوکمپلکسهای فلزات دوظرفیتی به PNA و واکنشهای اکسایش و کاهش، می توان توالی خاصی را در DNA برش داد (فعالیت رستریکشن اندونوکلئازی).PNA همچنین میتواند بعنوان بازدارنده در سطوح مختلف بکار رود . با نشانه رفتن PNA به یک توالی خاص ( اغلبب پروموتر)، می توان از قرار گرفتن فاکتورهای رونویسی بر روی آن توالی جلوگیری کرد و از بیان ژن مربوطه جلوگیری کرد(آنتی ژن). همچنین با اصال PNA به mRNA می توان از ترجمه آن جلوگیری کرد (آنتی سنس). برخی از پروتئینها یا فاکتورهایی که در تنظیم بیان ژنها نقش دارند، توالی خاصی را شناسایی میکنند و به آن توالی متصل میشوند، PNAهایی که دارای این توالیها باشند، می توانند به طور اختصاصی به این فاکتورها متصل شده و آنها را غیر فعال کنند. از این فعالیتهای بازدارندگی PNA بطور وسیع در ژن درمانی و در مان بیماریهای ویروسی و سرطانها استفاده کرد.از کاربردهای دیگر PNA می توان به نقشه برداری ژنومهای بزرگ، تشخیص جهشهای نقطه ای و دست یابی به توالیهای درون کروموزومی، اشاره کرد.
