Plan życia, DNA, to skomplikowana struktura molekularna, która koduje instrukcje genetyczne dla wszystkich żywych organizmów. Składa się tylko z czterech nukleotydów, z których każdy składa się z cząsteczki cukru, grupy fosforanowej i jednej z czterech zasad nukleinowych: adeniny, tyminy, guaniny i cytozyny.

Te nukleotydy są ułożone w kultową podwójną helisę DNA, przypominającą spiralne schody, rozciągające się na miliony jednostek.

Wkraczanie na nowy poziom z TNA

W niezwykłym badaniu przeprowadzonym na Wydziale Chemii Uniwersytetu w Chicago naukowcy przesunęli granice inżynierii genetycznej, wykazując zdolność do rozległej modyfikacji struktur nukleotydów w laboratorium.

W badaniu wprowadzono innowacyjny wariant kwasu nukleinowego, zwany kwasem treofuranozylonukleinowym (TNA), który zawiera nową parę zasad, co stanowi znaczący krok w kierunku opracowania całkowicie sztucznych kwasów nukleinowych wyposażonych w doskonałe funkcjonalności chemiczne.

Ta pionierska praca, zatytułowana „Rozszerzanie horyzontu przestrzeni ksenonukleinowych: kwasy treosenukleinowe o zwiększonym przechowywaniu informacji”, została opisana w czasopiśmie Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego.

Ulepszenia i zalety TNA

Sztuczne kwasy nukleinowe, takie jak TNA, różnią się strukturą od swoich naturalnych odpowiedników, DNA i RNA. Modyfikacje te nie tylko zwiększają ich stabilność, ale także zmieniają funkcjonalność.

„Nasz kwas nukleinowy treofuranozylu jest bardziej stabilny niż naturalnie występujące kwasy nukleinowe DNA i RNA, co zapewnia wiele korzyści w przyszłym zastosowaniu terapeutycznym” – wyjaśnia profesor dr Stephanie Kath-Schorr.

Podczas wytwarzania TNA konwencjonalny 5-węglowy szkielet cukrowy występujący w DNA, deoksyryboza, został zastąpiony 4-węglowym wariantem cukru. Co więcej, różnorodność zasad nukleinowych wzrosła ze standardowych czterech do sześciu.

Poszerzanie horyzontów terapeutycznych

Ta innowacja strukturalna gwarantuje, że TNA uniknie rozpoznania i późniejszej degradacji przez enzymy komórkowe, co stanowi znaczące wyzwanie w dziedzinie terapii opartych na kwasach nukleinowych.

Syntetyczny RNA wprowadzony do komórek ulega szybkiemu rozkładowi, co zmniejsza jego skuteczność. TNA pozostają jednak niewykryte, co przedłuża ich działanie terapeutyczne.

„Ponadto wbudowana nienaturalna para zasad umożliwia alternatywne opcje wiązania ukierunkowane na cząsteczki w komórce” – podkreśla Hannah Depmeier, główna autorka badania.

Ta funkcja otwiera nowe możliwości precyzyjnego kontrolowania mechanizmów komórkowych poprzez rozwój nowych aptamerów — krótkich sekwencji DNA lub RNA.

Kath-Schorr optymistycznie ocenia potencjalne zastosowania TNA, począwszy od ukierunkowanego dostarczania leków do określonych narządów, po zastosowania diagnostyczne, takie jak wykrywanie białek wirusowych lub biomarkerów.

Obietnica TNA w medycynie genetycznej

Podsumowując, naukowcy z Uniwersytetu w Chicago dokonali przełomu, tworząc w laboratorium syntetyczny kwas nukleinowy, kwas nukleinowy treofuranozylu (TNA).

Wprowadzając bardziej stabilną i wszechstronną syntetyczną formę kwasu nukleinowego, ta innowacja toruje drogę zaawansowanym zastosowaniom terapeutycznym, ukierunkowanemu dostarczaniu leków i precyzyjnej diagnostyce.

W miarę jak korzystamy z możliwości oferowanych przez TNA, od zwiększania skuteczności leczenia po rewolucjonizację sposobu podejścia do chorób, przyszłość medycyny i badań genetycznych stoi u progu transformacji.

Podróż w tę niezbadaną granicę genetyczną obiecuje nie tylko pogłębienie naszego zrozumienia molekularnych podstaw życia, ale także odblokowanie bezprecedensowych możliwości poprawy zdrowia ludzi na całym świecie.

Pełne badanie opublikowano w czasopiśmie Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego.

—–

Podoba Ci się to, co czytasz? Zapisz się do naszego biuletynu, aby otrzymywać ciekawe artykuły, ekskluzywne treści i najnowsze aktualizacje.

Sprawdź nas w EarthSnap, bezpłatnej aplikacji udostępnionej przez Erica Rallsa i Earth.com.

—–