PNA رقیب قدرتمند DNA

 

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.

 

/ 0 نظر / 100 بازدید