حمض الببتيد النووي

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
بنية الحمض النووي الببتيدي

حمض الببتيد النووي ( PNA ) هو بوليمر تم تصنيعه صناعيًا يشبه الحمض النووي DNA أو الحمض النووي الريبي RNA . [1]

تم استخدام أوليغومرات الأحماض النووية الببتيدية الاصطناعية في السنوات الأخيرة في إجراءات البيولوجيا الجزيئية والاختبارات التشخيصية والعلاجات المضادة للجينات . [2] نظرًا لقوة ارتباطها العالية، فليس من الضروري تصميم أوليغومرات PNA طويلة لاستخدامها في هذه الأدوار، والتي تتطلب عادةً مجسات أوليجونوكليوتيد من 20 إلى 25 قاعدة. يتمثل الاهتمام الرئيسي بطول أوليغومرات PNA في ضمان الخصوصية. تُظهر أوليغومرات PNA أيضًا خصوصية أكبر في الارتباط بالحمض النووي التكميلي، حيث يكون عدم تطابق قاعدة PNA / DNA أكثر زعزعة للاستقرار من عدم تطابق مماثل في ثنائي DNA / DNA. تنطبق قوة الارتباط والخصوصية هذه أيضًا على ثنائيات PNA / RNA. لا يمكن التعرف على PNAs بسهولة بواسطة النوكليازات أو البروتيازات ، مما يجعلها مقاومة للتحلل بواسطة الإنزيمات . كما أن PNAs مستقرة أيضًا على نطاق واسع من درجة الحموضة . على الرغم من أن PNA غير المعدل لا يمكنه عبور غشاء الخلية بسهولة لدخول السيتوزول، فإن الاقتران التساهمي لببتيد اختراق الخلية مع PNA يمكن أن يحسن التوصيل في السيتوزول. [3]

لا يُعرف أن PNA يحدث بشكل طبيعي ولكن تم افتراض أن N-(2-aminoethyl)-glycine (AEG)، العمود الفقري لـ PNA، هو شكل مبكر من الجزيء الجيني للحياة على الأرض ويتم إنتاجه بواسطة البكتيريا الزرقاء وهو سم عصبي . [4]

تم اختراع PNA بواسطة بيتر إي. نيلسن (جامعة كوبنهاجن)، ومايكل إيغولم (جامعة كوبنهاغن)، ورولف إتش. بيرج (مختبر ريسو الوطني)، وأولي بوكاردت (جامعة كوبنهاغن) في عام 1991. [1]

بناء

يحتوي DNA وRNA على عمود فقري من سكر الريبوز والديوكسي ريبوز على التوالي، بينما يتكون العمود الفقري لـ PNA من وحدات N-(2-aminoethyl)-glycine المتكررة المرتبطة بروابط ببتيدية . ترتبط قواعد البيورين والبيريميدين المختلفة بالعمود الفقري بواسطة جسر ميثيلين ( -CH
2-) ومجموعة كربونيل (-(C=O)-). يتم تصوير PNAs على شكل ببتيدات ، مع الطرف الأميني في الموضع الأول (على اليسار) والطرف الكربوني في الموضع الأخير (على اليمين). [5]

ملزم

نظرًا لأن العمود الفقري لـ PNA لا يحتوي على مجموعات فوسفات مشحونة ، فإن الارتباط بين خيوط PNA/DNA أقوى من الارتباط بين خيوط DNA/DNA بسبب عدم وجود تنافر كهروستاتيكي. لسوء الحظ، يتسبب هذا أيضًا في أن يكون كارهًا للماء إلى حد ما، مما يجعل من الصعب توصيله إلى خلايا الجسم في المحلول دون طرده من الجسم أولاً. أظهرت التجارب المبكرة على خيوط هوموبيريميدين (خيوط تتكون من قاعدة بيريميدين متكررة واحدة فقط ) أن درجة حرارة الانصهار (T m ) لـ PNA/DNA ثنائي الثايمين بستة قواعد كانت 31 درجة مئوية مقارنة بـ DNA/DNA ثنائي الثايمين بستة قواعد مكافئة يتحلل عند درجة حرارة أقل من 10 درجات مئوية. جزيئات PNA ذات القواعد المختلطة هي محاكاة حقيقية لجزيئات DNA من حيث التعرف على أزواج القواعد. يكون ارتباط PNA/PNA أقوى من ارتباط PNA/DNA.

ترجمة PNA من الأحماض النووية الأخرى

وقد أبلغت العديد من المختبرات عن بلمرة محددة للتسلسل للأحماض النووية الببتيدية من قوالب الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي. [6] [7] [8] استخدم ليو وزملاؤه طرق البلمرة هذه لتطوير PNAs وظيفية مع القدرة على الطي في هياكل ثلاثية الأبعاد، على غرار البروتينات والأبتامرات والريبوزيمات . [6]

توصيل

في عام 2015، وصف جين وآخرون نظام توصيل أمفيثي يعتمد على الحمض النووي التفاعلي لتوصيل الأحماض النووية غير المشحونة ذات الذيل المتعدد A (UNA) بشكل ملائم مثل PNAs و morpholinos ، بحيث يمكن فحص العديد من UNA بسهولة خارج الجسم الحي . [9] [ مصدر غير أساسي مطلوب ]

فرضية العالم PNA

وقد افترض البعض أن أقدم أشكال الحياة على الأرض ربما استخدمت حمض البيروكسي نترات كمادة وراثية بسبب قوتها الشديدة وتكوينها البسيط وإمكانية البلمرة التلقائية عند 100 درجة مئوية [10] (بينما يغلي الماء عند الضغط القياسي عند هذه الدرجة من الحرارة، يغلي الماء عند الضغط العالي - كما هو الحال في أعماق المحيط - عند درجات حرارة أعلى). وإذا كان الأمر كذلك، فإن الحياة تطورت إلى نظام قائم على الحمض النووي / الحمض النووي الريبي فقط في مرحلة لاحقة. [11] [12] ومع ذلك، فإن الأدلة على فرضية عالم حمض البيروكسي نترات هذه بعيدة كل البعد عن كونها قاطعة. [13] ولكن إذا كانت موجودة، فلا بد أنها سبقت عالم الحمض النووي الريبي المقبول على نطاق واسع .

التطبيقات

تتضمن التطبيقات تغيير التعبير الجيني - سواء كمثبط أو محفز في حالات مختلفة، وعامل علاجي مضاد للجينات ومضاد للجينات، وعامل مضاد للسرطان، وعامل مضاد للفيروسات ومضاد للبكتيريا ومضاد للطفيليات، وأدوات جزيئية ومجسات للمستشعرات البيولوجية ، وكشف تسلسلات الحمض النووي، وتكنولوجيا النانو. [14] [15]

يمكن استخدام PNAs لتحسين تسلسل جينات الريبوسوم 16S عالي الإنتاجية لعينات النباتات والتربة عن طريق منع تضخيم تسلسلات البلاستيدات الملوثة والميتوكوندريا. [16]

في عام 2001، أبلغ شتراوس وزملاؤه عن تصميم تطبيق لأوليجومرات PNA في الخلايا الثديية الحية. تم توضيح منطقة ربط الكروماتين Xist لأول مرة في الخلايا الليفية الأنثوية للفأر والخلايا الجذعية الجنينية من خلال استخدام خصم جزيئي PNA. أظهر نهج PNA الجديد بشكل مباشر وظيفة lncRNA. يرتبط RNA الطويل غير المشفر (lncRNA)، Xist، بشكل مباشر بالكروموسوم X غير النشط. كشفت تجارب تثبيط PNA الوظيفية أن مناطق التكرار المحددة في RNA Xist كانت مسؤولة عن ربط الكروماتين، وبالتالي يمكن اعتبارها مناطق مجالية لنسخة RNA. تم إعطاء الخصم الجزيئي PNA للخلايا الحية وتثبيط وظيفيًا ارتباط Xist بالكروموسوم X غير النشط باستخدام نهج لدراسة وظيفة RNA غير المشفرة في الخلايا الحية يسمى رسم خرائط تداخل الحمض النووي الببتيدي (PNA). في التجارب المذكورة، تسبب بروتين PNA واحد مضاد للحس يبلغ طوله 19 زوجًا قاعديًا ويخترق الخلايا ويستهدف منطقة معينة من RNA Xist في تعطيل Xi. كما يتعطل ارتباط Xi بالهيستون الكبير H2A من خلال رسم خريطة تداخل PNA. [17]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ ab Nielsen PE, Egholm M, Berg RH, Buchardt O (ديسمبر 1991). "التعرف الانتقائي على الحمض النووي من خلال إزاحة الخيوط باستخدام بولي أميد بديل للثايمين". Science . 254 (5037): 1497–500. Bibcode :1991Sci...254.1497N. doi :10.1126/science.1962210. PMID  1962210.
  2. ^ جوبتا أ، ميشرا أ، بوري ن (أكتوبر 2017). "الأحماض النووية الببتيدية: أدوات متقدمة للتطبيقات الطبية الحيوية". مجلة التكنولوجيا الحيوية . 259 : 148-159. doi :10.1016/j.jbiotec.2017.07.026. PMC 7114329. PMID  28764969 . 
  3. ^ Zhao XL, Chen BC, Han JC, Wei L, Pan XB (نوفمبر 2015). "توصيل مركبات حمض نووي ببتيد-ببتيد نافذ للخلايا عن طريق التجميع على سقالة أوليجونوكليوتيد". التقارير العلمية . 5 : 17640. رمز Bibcode : 2015NatSR...517640Z. doi : 10.1038/srep17640. PMC 4661726. PMID  26612536 . 
  4. ^ Banack SA, Metcalf JS, Jiang L, Craighead D, Ilag LL, Cox PA (7 نوفمبر 2012). "البكتيريا الزرقاء تنتج N-(2-Aminoethyl)Glycine، العمود الفقري للأحماض النووية الببتيدية التي ربما كانت أول جزيئات وراثية للحياة على الأرض". PLOS ONE . 7 (11): e49043. doi : 10.1371/journal.pone.0049043 . PMC 3492184. PMID  23145061 . 
  5. ^ Egholm M, Buchardt O, Christensen L, Behrens C, Freier SM, Driver DA, Berg RH, Kim SK, Norden B, Nielsen PE (أكتوبر 1993). "PNA تهجين إلى أوليغونوكليوتيدات تكميلية تخضع لقواعد الرابطة الهيدروجينية Watson-Crick". Nature . 365 (6446): 566–8. Bibcode :1993Natur.365..566E. doi :10.1038/365566a0. PMID  7692304. S2CID  4318153.
  6. ^ ab Brudno Y, Birnbaum ME, Kleiner RE, Liu DR (فبراير 2010). "نظام ترجمة واختيار وتضخيم للأحماض النووية الببتيدية في المختبر". Nature Chemical Biology . 6 (2): 148–55. doi :10.1038/nchembio.280. PMC 2808706. PMID 20081830  . 
  7. ^ Kleiner RE, Brudno Y, Birnbaum ME, Liu DR (أبريل 2008). "DNA-templated polymerization of side-chain-functionalized nucleic acid aldehydes". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 130 (14): 4646–59. doi :10.1021/ja0753997. PMC 2748799. PMID  18341334 . 
  8. ^ Ura Y, Beierle JM, Leman LJ, Orgel LE, Ghadiri MR (يوليو 2009). "الأحماض النووية الببتيدية ذاتية التجميع المتكيفة مع التسلسل". Science . 325 (5936): 73–7. Bibcode :2009Sci...325...73U. doi :10.1126/science.1174577. PMID  19520909. S2CID  13327028.
  9. ^ Jain HV, Verthelyi D, Beaucage SL (2015). "عناصر الحمض النووي الفوسفوروثيائي المتفاعلة مع البرمائيات تتوسط توصيل تسلسلات الأحماض النووية غير المشحونة في الخلايا الثديية". RSC Advances . 5 (80): 65245–65254. Bibcode :2015RSCAd...565245J. doi : 10.1039/C5RA12038A .
  10. ^ Wittung P, Nielsen PE, Buchardt O, Egholm M, Nordén B (أبريل 1994). "DNA-like double helix formed by peptide nucleic acid". Nature . 368 (6471): 561–3. Bibcode :1994Natur.368..561W. doi :10.1038/368561a0. PMID  8139692. S2CID  551986.
  11. ^ Nelson KE, Levy M, Miller SL (أبريل 2000). "الأحماض النووية الببتيدية بدلاً من الحمض النووي الريبي ربما كانت أول جزيء وراثي". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 97 (8): 3868-71. Bibcode :2000PNAS...97.3868N. doi : 10.1073 /pnas.97.8.3868 . PMC 18108. PMID  10760258. 
  12. ^ ألبرتس ب، جونسون أ، لويس ج (مارس 2002). علم الأحياء الجزيئي للخلية (الطبعة الرابعة). روتليدج. رقم ISBN 978-0-8153-3218-3.
  13. ^ زيمر سي (يناير 2009). "الجذور التطورية. حول أصل الحياة على الأرض". ساينس . 323 (5911): 198-9. doi :10.1126/science.323.5911.198. PMID  19131603. S2CID  206583796.
  14. ^ Anstaett P, Gasser G (2014). "حمض الببتيد النووي - فرصة للتكنولوجيا الحيوية النانوية" (PDF) . CHIMIA . 68 (4): 264–8. doi :10.2533/chimia.2014.264. PMID  24983612.
  15. ^ D'Souza AD, Belotserkovskii BP, Hanawalt PC (فبراير 2018). "وضع جديد لتثبيط النسخ بوساطة حلقات R المستحثة بواسطة PNA مع نموذج لنظام في المختبر". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - آليات تنظيم الجينات . 1861 (2): 158–166. doi :10.1016/j.bbagrm.2017.12.008. PMC 5820110. PMID  29357316 . 
  16. ^ Lundberg DS، Yourstone S، Mieczkowski P، Jones CD، Dangl JL (أكتوبر 2013). "ابتكارات عملية لتسلسل الأمبليكون عالي الإنتاجية". Nature Methods . 10 (10): 999–1002. doi :10.1038/nmeth.2634. PMID  23995388. S2CID  1751531.
  17. ^ "Beletskii et al 2001"/ Beletskii, Anton; Strauss, William (2001). "PNA interference mapping demonstratesfunctional domains in the noncoding RNA Xist". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 98 (16): 9215–20. Bibcode :2001PNAS...98.9215B. doi : 10.1073/pnas.161173098 . PMC 55400. PMID  11481485 . 

قراءة إضافية

  • نيلسن بي إي (ديسمبر 2008). "اللولب الثلاثي: تصميم جزيء جديد للحياة". ساينتفك أمريكان . 299 (6): 64-71. doi :10.1038/scientificamerican1208-64. PMID  19143446.
  • Krämer R, Mokhir A (2012). "الفصل 12. مشتقات معقدة معدنية من الأحماض النووية الببتيدية (PNA)". في Sigel A, Helmut Sigel H, Sigel RK (المحررون). التفاعل بين الأيونات المعدنية والأحماض النووية . الأيونات المعدنية في علوم الحياة. المجلد 10. Springer. ص 319-340. doi :10.1007/978-94-007-2172-2_12. ISBN 978-94-007-2171-5. PMID  22210345.
  • Shakeel S, Karim S, Ali A (يونيو 2006). "حمض الببتيد النووي (PNA) - مراجعة". مجلة التكنولوجيا الكيميائية والتكنولوجيا الحيوية . 81 (6): 892-9. doi :10.1002/jctb.1505.
  • بهادوريا، فيجاي (يونيو 2017). تسلسل الجيل التالي والمعلوماتية الحيوية لعلم النبات. دار نشر كايستر الأكاديمية. doi :10.21775/9781910190654. ISBN 978-1-910190-66-1.
  • Kaihatsu K, Janowski BA, Corey DR (يونيو 2004). "التعرف على الحمض النووي الكروموسومي بواسطة PNAs". الكيمياء والأحياء . 11 (6): 749–58. doi : 10.1016/j.chembiol.2003.09.014 . PMID  15217608.
  • Ng PS, Bergstrom DE (يناير 2005). "نظائر الأحماض النووية البديلة للتجميع القابل للبرمجة: تهجين LNA إلى PNA". Nano Letters . 5 (1): 107–11. Bibcode :2005NanoL...5..107N. doi :10.1021/nl048246f. PMID  15792422.
  • Paulasova P, Pellestor F (2004). "الأحماض النووية الببتيدية (PNAs): جيل جديد من المجسات للتحليلات الجينية والخلوية". Annales de Génétique . 47 (4): 349–58. doi :10.1016/j.anngen.2004.07.001. PMID  15581832.
  • كاستلفيكي د (يونيو 2004). "لعبة حياة جديدة". مدونة على ووردبريس.كوم .
  • نيلسن بي إي، إيجولم إم (1999). "مقدمة إلى حمض الببتيد النووي" (ملف PDF) . القضايا الحالية، مجلة البيولوجيا الجزيئية . 1 (2): 89-104. PMID  11475704.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=حمض_نووي_ببتيدي&oldid=1252581859"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate