DNA przenosi informację genetyczną wszystkich żywych organizmów i składa się tylko z czterech różnych elementów składowych, nukleotydów. Nukleotydy składają się z trzech odrębnych części: cząsteczki cukru, grupy fosforanowej i jednej z czterech zasad nukleinowych: adeniny, tyminy, guaniny i cytozyny. Nukleotydy są ułożone miliony razy i tworzą podwójną helisę DNA, przypominającą spiralne schody. Naukowcy z Katedry Chemii UoC wykazali teraz, że strukturę nukleotydów można w dużym stopniu modyfikować w laboratorium. Naukowcy opracowali tak zwany kwas nukleinowy treofuranozylu (TNA) z nową, dodatkową parą zasad. To pierwsze kroki na drodze do w pełni sztucznych kwasów nukleinowych o ulepszonych funkcjonalnościach chemicznych. Badanie „Expanding the Horizon of the Xeno Nucleic Acid Space: Threose Nucleic Acids with Zwiększone przechowywanie informacji” opublikowano w czasopiśmie Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego.

Sztuczne kwasy nukleinowe różnią się budową od swoich oryginałów. Zmiany te wpływają na ich stabilność i funkcjonalność. „Nasz kwas nukleinowy treofuranozylu jest bardziej stabilny niż naturalnie występujące kwasy nukleinowe DNA i RNA, co zapewnia wiele korzyści w przyszłym zastosowaniu terapeutycznym” – powiedziała profesor dr Stephanie Kath-Schorr. Na potrzeby badania 5-węglowy cukier deoksyryboza, który tworzy szkielet DNA, został zastąpiony cukrem 4-węglowym. Ponadto zwiększono liczbę zasad nukleinowych z czterech do sześciu. Wymieniając cukier, TNA nie jest rozpoznawany przez własne enzymy rozkładające komórkę. Stanowi to problem w przypadku leków na bazie kwasów nukleinowych, ponieważ syntetycznie wytworzony RNA wprowadzony do komórki ulega szybkiemu rozkładowi i traci swoje działanie. Wprowadzenie TNA do komórek, które pozostają niewykryte, może teraz utrzymać efekt na dłużej. „Ponadto wbudowana nienaturalna para zasad umożliwia alternatywne opcje wiązania ukierunkowane na cząsteczki w komórce” – dodała Hannah Depmeier, główna autorka badania. Kath-Schorr jest pewna, że ​​taką funkcję można wykorzystać zwłaszcza przy opracowywaniu nowych aptamerów, krótkich sekwencji DNA lub RNA, które można wykorzystać do ukierunkowanej kontroli mechanizmów komórkowych. TNA mogą znaleźć także zastosowanie w celowanym transporcie leków do określonych narządów organizmu (ukierunkowane dostarczanie leków) oraz w diagnostyce; mogą być również przydatne do rozpoznawania białek wirusowych lub biomarkerów.