حمض نووي ثريوز

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

حمض الثريوز النووي ( TNA ) هو بوليمر وراثي اصطناعي، استُبدل فيه سكر الريبوز الطبيعي ذو الخمس ذرات كربون الموجود في الحمض النووي الريبي (RNA) بسكر ثريوز غير طبيعي ذي أربع ذرات كربون . [ 1 ] ابتكره ألبرت إشنموسر في إطار سعيه لاستكشاف الأصل الكيميائي للحمض النووي الريبي (RNA). [ 2 ] أصبح حمض الثريوز النووي (TNA) بوليمرًا وراثيًا اصطناعيًا مهمًا يُعرف باسم الحمض النووي الغريب (XNA)، وذلك لقدرته على تكوين أزواج قواعد فعالة مع التسلسلات المكملة من الحمض النووي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA). [ 1 ] يكمن الاختلاف الرئيسي بين حمض الثريوز النووي (TNA) والحمض النووي (DNA/RNA) في بنيتهما الأساسية. ففي الحمض النووي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA)، تربط سلاسل الفوسفات الطرف 5' لكل سكر بالطرف 3' للسكر التالي، بينما يربط حمض الثريوز النووي (TNA) الطرفين 2' و3'. يقع كلا الموقعين على الحلقة نفسها، وليس على ذرة كربون ممتدة، كما أن التكوين الفراغي عند الطرف 3' معكوس. يجعل هذا الهيكل المعدل [ 3 ] الحمض النووي الثلاثي، على عكس الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين والحمض النووي الريبي، مقاومًا تمامًا للهضم بواسطة النيوكلياز ، مما يجعله نظيرًا واعدًا للأحماض النووية للتطبيقات العلاجية والتشخيصية. [ 4 ]

تم تصنيع قليل النوكليوتيدات TNA لأول مرة باستخدام التخليق الآلي على الطور الصلب بتقنية الفوسفوراميديت. وقد خضعت طرق تصنيع مونومرات TNA كيميائيًا (الفوسفوراميديتات وثلاثي فوسفات النيوكليوسيد) لتحسينات كبيرة لدعم مشاريع البيولوجيا التركيبية التي تهدف إلى تطوير أبحاث TNA. [ 5 ] ومؤخرًا، أسفرت جهود هندسة البوليميراز عن إنتاج بوليميرازات TNA قادرة على نسخ المعلومات الوراثية ذهابًا وإيابًا بين DNA وTNA. [ 6 ] [ 7 ] يحدث تضاعف TNA من خلال عملية تحاكي تضاعف RNA. في هذه الأنظمة، يُنسخ TNA عكسيًا إلى DNA، ثم يُضخّم DNA بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل ، ثم يُنسخ مرة أخرى إلى TNA.

أتاح توفر بوليميرازات الحمض النووي ثلاثي النوكليوتيد (TNA) إمكانية اختيار الأبتاميرات المستقرة بيولوجيًا من الحمض النووي ثلاثي النوكليوتيد (TNA) في المختبر ، وذلك لاستهداف كل من الجزيئات الصغيرة والبروتينات. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] تُظهر هذه التجارب أن خصائص الوراثة والتطور لا تقتصر على البوليمرات الجينية الطبيعية للحمض النووي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA). [ 11 ] يشير الاستقرار البيولوجي العالي للحمض النووي ثلاثي النوكليوتيد (TNA) مقارنةً بأنظمة الأحماض النووية الأخرى القادرة على الخضوع للتطور الدارويني، إلى أن الحمض النووي ثلاثي النوكليوتيد (TNA) مرشح قوي لتطوير الأبتاميرات العلاجية من الجيل التالي.

دُرست آلية تخليق الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (TNA) بواسطة بوليميراز TNA مُطوَّر مخبريًا باستخدام تقنية علم البلورات بالأشعة السينية، وذلك لتحديد الخطوات الخمس الرئيسية لإضافة النيوكليوتيدات. [ 12 ] تُظهر هذه البنى عدم دقة التعرف على ثلاثي فوسفات نيوكليوتيد TNA الداخل، وتؤكد الحاجة إلى مزيد من تجارب التطور الموجه لإنتاج بوليميرازات TNA ذات نشاط مُحسَّن. كما حُدِّدت البنية الثنائية لإنزيم النسخ العكسي TNA باستخدام تقنية علم البلورات بالأشعة السينية، مما كشف عن أهمية المرونة البنيوية كآلية محتملة للتعرف على القالب. [ 13 ]

نظام ما قبل الحمض النووي

في سياق التخليق الحيوي الأولي ، يُحتمل أن يكون الحمض النووي الثلاثي (TNA) نظامًا وراثيًا مبكرًا وسلفًا للحمض النووي الريبي (RNA). [ 14 ] يتميز الحمض النووي الثلاثي ببساطته مقارنةً بالحمض النووي الريبي، ويمكن تصنيعه من مادة أولية واحدة. كما أنه قادر على نقل المعلومات ذهابًا وإيابًا مع الحمض النووي الريبي، ومع سلاسله المُكملة له. وقد ثبت أن الحمض النووي الثلاثي يتخذ بنى ثلاثية الأبعاد ذات خصائص ارتباط محددة بالليجاندات. [ 8 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 شونينغ، ك.-أ.؛ شولز، ب.؛ غونثا، س.؛ وو، ش.؛ كريشنامورثي، ر.؛ إشنموسر، أ. (17-11-2000). "الأسباب الكيميائية لبنية الأحماض النووية: نظام أوليغونوكليوتيد ألفا-ثريوفورانوزيل-(3'→2')" . مجلة ساينس . 290 (5495): 1347-1351 . doi : 10.1126/science.290.5495.1347 . ISSN 0036-8075 . 
  2. ↑ إشنموسر، ألبرت (25-06-1999). "الأسباب الكيميائية لبنية الأحماض النووية" . مجلة ساينس . 284 (5423): 2118-2124 . doi : 10.1126/science.284.5423.2118 . ISSN 0036-8075 . 
  3. ↑ دان، ماثيو ر.؛ لارسن، أندرو س.؛ زهورانسيك، والتر ج.؛ فهمي، نور الدين؛ مايرز، مادلين؛ سو، زوكاي؛ شابوت، جون س. (2015-04-01). "تخليق بوليمرات حمض الثريوز النووي (TNA) غير المتحيزة بواسطة بوليميراز الحمض النووي يتطلب 7-ديأزاغوانين لكبح عدم تطابق G:G أثناء نسخ TNA" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 137 (12): 4014-4017 . doi : 10.1021/ja511481n . ISSN 0002-7863 . مؤرشف من الأصل في 2022-10-26 . تم الاسترجاع في 2023-09-17 . 
  4. ^ كولبيرتسون، ميشيل سي. تمبورنيكار، كارتيك دبليو؛ ساو، سوجاي ب. لياو، جين يو؛ بالا، سيكات؛ شابوت ، جون سي. (15/05/2016). "تقييم استقرار TNA في ظل ظروف فسيولوجية محاكاة" . رسائل الكيمياء الحيوية والطبية . 26 (10): 2418–2421 . دوى : 10.1016/j.bmcl.2016.03.118 .
  5. ↑ ساو، سوجاي ب.؛ فهمي، نور الدين؛ لياو، جين يو.؛ بالا، سايكات؛ شابوت، جون سي. (18 مارس 2016). "تخليق قابل للتطوير لوحدات أحادية من حمض ألفا-ل-ثريوز النووي" . مجلة الكيمياء العضوية . 81 (6): 2302-2307 . doi : 10.1021/acs.joc.5b02768 . ISSN 0022-3263 . 
  6. ↑ لارسن، أندرو سي؛ دان، ماثيو آر؛ هاتش، أندرو؛ ساو، سوجاي بي؛ يونغبول، كودي؛ شابوت، جون سي. (2016-04-05). "استراتيجية عامة لتوسيع وظيفة البوليميراز باستخدام تقنية الموائع الدقيقة للقطرات" . نيتشر كوميونيكيشنز . 7 (1). doi : 10.1038/ncomms11235 . ISSN 2041-1723 . PMC 4822039. PMID 27044725 .   
  7. ↑ نيكومانزار، علي؛ فاليخو، ديريك؛ شابوت، جون سي. (21-06-2019). "توضيح محددات خصوصية البوليميراز من خلال المسح الطفري العميق القائم على تقنية الموائع الدقيقة" . مجلة ACS للبيولوجيا التركيبية . 8 (6): 1421-1429 . doi : 10.1021/acssynbio.9b00104 . ISSN 2161-5063 . 
  8. يو ، هانيانغ؛ تشانغ، سو؛ شابوت، جون سي. ( 10 يناير 2012). "التطور الدارويني لنظام وراثي بديل يدعم اعتبار الحمض النووي الريبوزي (TNA) سلفًا للحمض النووي الريبوزي (RNA)" . مجلة نيتشر كيمستري . 4 (3): 183-187 . doi : 10.1038/nchem.1241 . ISSN 1755-4330 . 
  9. ↑ مي، هوي؛ لياو، جين-يو؛ خيمينيز، راندي م.؛ وانغ، ياجون؛ بالا، سايكات؛ ماكلوسكي، كايلين؛ سويتزر، كريستوفر؛ شابوت، جون سي. (2018-05-02). "تخليق وتطوير أبتامر حمض نووي ثريوزي يحمل بقايا غوانوزين مستبدلة في الموضع 7-ديأزا-7" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 140 (17): 5706-5713 . doi : 10.1021/jacs.7b13031 . ISSN 0002-7863 . 
  10. ↑ رانجيل، ألكسندرا إي؛ تشين، تشي؛ أييلي، تيوديروس إم؛ هيمسترا، جينيفر إم (19 سبتمبر 2018). "الاختيار المختبري لأبتامر XNA القادر على التعرف على الجزيئات الصغيرة" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 46 (16): 8057-8068 . doi : 10.1093/nar/gky667 . ISSN 0305-1048 . PMC 6144807. PMID 30085205 .   
  11. ↑ بينهيرو، فيتور ب.؛ تايلور، ألكسندر إ.؛ كوزنز، كريستوفر؛ أبراموف، ميخائيل؛ ريندرز، مارلين؛ تشانغ، سو؛ شابوت، جون س.؛ وينجل، يسبر؛ بيك-تشو، سيو-يو؛ ماكلولين، ستيفن هـ.؛ هيردوين، بيت؛ هوليجر، فيليب (2012-04-20). "بوليمرات جينية اصطناعية قادرة على الوراثة والتطور" . مجلة ساينس . 336 (6079): 341-344 . doi : 10.1126 / science.1217622 . ISSN 0036-8075 . PMC 3362463. PMID 22517858 .   
  12. ↑ تشيم، نيكولاس؛ شي، تشانغوا؛ ساو، سوجاي ب.؛ نيكومانزار، علي؛ شابوت، جون س. (27-11-2017). "الأساس البنيوي لتخليق الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (TNA) بواسطة بوليميراز TNA مُهندس" . نيتشر كوميونيكيشنز . 8 (1). doi : 10.1038/s41467-017-02014-0 . ISSN 2041-1723 . PMC 5703726. PMID 29180809 .   
  13. ↑ جاكسون، لينيت ن؛ تشيم، نيكولاس؛ شي، تشانغوا؛ شابوت، جون سي (26 يوليو 2019). "البنية البلورية لبوليميراز الحمض النووي الطبيعي الذي يعمل كإنزيم نسخ عكسي لـ XNA" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 47 (13): 6973-6983 . doi : 10.1093/nar / gkz513 . ISSN 0305-1048 . PMC 6649750. PMID 31170294 .   
  14. ↑ أورجل، ليزلي (17 نوفمبر 2000). "حمض نووي أبسط" . مجلة ساينس . 290 (5495): 1306-1307 . doi : 10.1126/science.290.5495.1306 . ISSN 0036-8075 . 

للمزيد من القراءة

  • أورجل ، ل. (نوفمبر 2000). "أصل الحياة: حمض نووي أبسط". مجلة ساينس . 290 (5495): 1306-1307 . doi : 10.1126/science.290.5495.1306 . PMID 11185405. S2CID 83662769 .  
  • إيشيدا، جاستن ك.؛ زو، كيونغ؛ هورهوتا، ألين؛ يو، بياو؛ ماكلولين، لاري و.؛ شوستاك، جاك و. (2005). " نظام اختيار مخبري لـ TNA" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 127 (9): 2802-2803 . doi : 10.1021/ja045364w . PMC 5072288. PMID 15740086 .   وُصِف هذا العمل في: وات، غريغوري (فبراير 2005). "الأحماض النووية المعدلة معروضة". مجلة نيتشر للكيمياء الحيوية . doi : 10.1038/nchembio005 .
  • شونينغ ك، شولز ب، غونثا س، وو إكس، كريشنامورثي ر، إشنموسر أ (نوفمبر 2000). "الأسباب الكيميائية لبنية الأحماض النووية: نظام ألفا-ثريوفورانوزيل-(3'→2') أوليغونوكليوتيد". مجلة ساينس . 290 (5495): 1347-1351 . Bibcode : 2000Sci...290.1347S . doi : 10.1126/science.290.5495.1347 . PMID 11082060 .