Аналог нуклеиновой кислоты
Соединение, аналогичное природным РНК и ДНК
РНК с азотистыми основаниями слева и ДНК справа.

Аналоги нуклеиновых кислот — это соединения, которые аналогичны (структурно схожи) с естественными РНК и ДНК , используемыми в медицине и в исследованиях молекулярной биологии. Нуклеиновые кислоты — это цепочки нуклеотидов, которые состоят из трех частей: фосфатного остова, пентозного сахара, либо рибозы , либо дезоксирибозы , и одного из четырех азотистых оснований . Аналог может иметь любое из них измененным. [1] Обычно аналоговые азотистые основания придают, помимо прочего, различные свойства спаривания оснований и укладки оснований. Примерами служат универсальные основания, которые могут образовывать пары со всеми четырьмя каноническими основаниями, и аналоги фосфатно-сахарного остова, такие как ПНК , которые влияют на свойства цепи (ПНК может даже образовывать тройную спираль ). [2] Аналоги нуклеиновых кислот также называются ксенонуклеиновыми кислотами и представляют собой один из основных столпов ксенобиологии , проектирования новых для природы форм жизни на основе альтернативной биохимии.

Искусственные нуклеиновые кислоты включают пептидные нуклеиновые кислоты (PNA), морфолино и запертые нуклеиновые кислоты (LNA), а также гликолевые нуклеиновые кислоты (GNA), треозонуклеиновые кислоты (TNA) и гекситолнуклеиновые кислоты (HNA). Каждая из них отличается от встречающихся в природе ДНК или РНК изменениями в остове молекулы. Однако полиэлектролитная теория гена предполагает, что генетической молекуле для функционирования требуется заряженный остов.

В мае 2014 года исследователи объявили, что им удалось успешно ввести два новых искусственных нуклеотида в бактериальную ДНК, и, включив отдельные искусственные нуклеотиды в питательную среду, им удалось провести пассаж бактерий 24 раза; они не создали мРНК или белки, способные использовать искусственные нуклеотиды. Искусственные нуклеотиды имели 2 слитых ароматических кольца.

Лекарство

Несколько аналогов нуклеозидов используются в качестве противовирусных или противораковых средств. Вирусная полимераза включает эти соединения с неканоническими основаниями. Эти соединения активируются в клетках, превращаясь в нуклеотиды, их вводят в виде нуклеозидов, поскольку заряженные нуклеотиды не могут легко пересекать клеточные мембраны. [ необходима цитата ]

Молекулярная биология

Распространенные изменения в аналогах нуклеотидов

Аналоги нуклеиновых кислот используются в молекулярной биологии для нескольких целей:

  • Исследование возможных сценариев происхождения жизни: тестируя различные аналоги, исследователи пытаются ответить на вопрос, было ли использование ДНК и РНК жизнью выбрано с течением времени из-за ее преимуществ или же они были выбраны случайным образом; [3]
  • Как инструмент для обнаружения определенных последовательностей: XNA может использоваться для маркировки и идентификации широкого спектра компонентов ДНК и РНК с высокой специфичностью и точностью; [4]
  • Как фермент, действующий на субстраты ДНК, РНК и XNA, XNA, как было показано, обладает способностью расщеплять и лигировать молекулы ДНК, РНК и других XNA, аналогично действию РНК- рибозимов ; [3]
  • Как средство, устойчивое к гидролизу РНК ;
  • Исследование механизмов, используемых ферментом; и
  • Исследование структурных особенностей нуклеиновых кислот.

Аналоги магистральных каналов

Устойчивые к гидролизу аналоги РНК

Химическая структура морфолино

2'-гидроксигруппа рибозы реагирует с 3'-гидроксигруппой, связанной с фосфатом, что делает РНК слишком нестабильной для надежного использования или синтеза. Чтобы преодолеть это, можно использовать аналог рибозы. Наиболее распространенными аналогами РНК являются 2'-O-метилзамещенная РНК, закрытая нуклеиновая кислота (LNA) или мостиковая нуклеиновая кислота (BNA), морфолино , [5] [6] и пептидная нуклеиновая кислота ( PNA ). Хотя эти олигонуклеотиды имеют другой сахар в основной цепи — или, в случае PNA, аминокислотный остаток вместо фосфата рибозы — они по-прежнему связываются с РНК или ДНК в соответствии с парой Уотсона и Крика, будучи при этом невосприимчивыми к активности нуклеазы. Их нельзя синтезировать ферментативно, и их можно получить только синтетически с использованием стратегии фосфорамидита или, для PNA, других методов синтеза пептидов . [ необходима цитата ]

Другие известные аналоги, используемые в качестве инструментов

Дидезоксинуклеотиды используются в секвенировании . Эти нуклеозидтрифосфаты обладают неканоническим сахаром, дидезоксирибозой, в которой отсутствует 3'-гидроксильная группа, обычно присутствующая в ДНК, и поэтому она не может связываться со следующим основанием. Отсутствие 3'-гидроксильной группы прекращает цепную реакцию, поскольку ДНК-полимеразы ошибочно принимают ее за обычный дезоксирибонуклеотид. Другой аналог, обрывающий цепь, в котором отсутствует 3'-гидроксильная группа и который имитирует аденозин , называется кордицепин . Кордицепин — это противораковый препарат, нацеленный на репликацию РНК . Другой аналог в секвенировании — это аналог нуклеинового основания, 7-деаза-ГТФ, который используется для секвенирования богатых CG областей, вместо этого 7-деаза-АТФ называется туберцидином, антибиотиком. [ необходима цитата ]

Предшественники мира РНК

Было высказано предположение, что миру РНК мог предшествовать «РНК-подобный мир», в котором существовали другие нуклеиновые кислоты с другим остовом, такие как GNA , PNA и TNA , однако доказательства этой гипотезы были названы «слабыми». [7]

Базовые аналоги

Структура и номенклатура азотистых оснований

Природные основания можно разделить на два класса в зависимости от их структуры:

  • Пиримидины представляют собой шестичленные гетероциклические соединения с атомами азота в положениях 1 и 3.
  • Пурины являются бициклическими соединениями, состоящими из пиримидина, конденсированного с имидазольным кольцом.

Искусственные нуклеотиды ( неестественные пары оснований (UBP), называемые d5SICS UBP и dNaM UBP ) были вставлены в бактериальную ДНК, но эти гены не были шаблоном мРНК или не индуцировали синтез белка. Искусственные нуклеотиды имели два слитых ароматических кольца, которые образовывали комплекс (d5SICS–dNaM), имитирующий естественную пару оснований (dG–dC). [8] [9] [10]

Мутагены

Одним из наиболее распространенных аналогов оснований является 5-бромурацил (5BU), аномальное основание, обнаруженное в мутагенном аналоге нуклеотида BrdU. Когда нуклеотид, содержащий 5-бромурацил, встраивается в ДНК, он, скорее всего, образует пару с аденином; однако он может спонтанно перейти в другой изомер , который образует пару с другим нуклеиновым основанием , гуанином . Если это происходит во время репликации ДНК, гуанин будет вставлен как противоположный аналог основания, а в следующей репликации ДНК этот гуанин образует пару с цитозином. Это приводит к изменению одной пары оснований ДНК, в частности, к переходной мутации . [ необходима цитата ]

Кроме того, азотистая кислота (HNO2) является мощным мутагеном, который действует на реплицирующую и нереплицирующую ДНК. Она может вызывать дезаминирование аминогрупп аденина, гуанина и цитозина. Аденин дезаминируется в гипоксантин , который образует пару с цитозином вместо тимина. Цитозин дезаминируется в урацил, который образует пару с аденином вместо гуанина. Дезаминирование гуанина не является мутагенным. Мутации, вызванные азотистой кислотой, также вызывают мутацию обратно в дикий тип. [ необходима цитата ]

Флуорофоры

Структура аминоаллил-уридина

Обычно флуорофоры (такие как родамин или флуоресцеин ) связаны с кольцом, связанным с сахаром (в пара) через гибкую руку, предположительно выдвигающуюся из большой бороздки спирали. Из-за низкой процессивности нуклеотидов, связанных с объемными аддуктами, такими как флорофоры, посредством [Taq-полимеразы], последовательность обычно копируется с помощью нуклеотида с рукой и позже соединяется с реактивным флуорофором (косвенная маркировка):

  • Амин-реактивный: аминоаллильные нуклеотиды содержат первичную аминогруппу на линкере, который реагирует с амино-реактивным красителем, таким как цианин или красители Alexa Fluor , которые содержат реактивную уходящую группу, такую ​​как сукцинимидиловый эфир (NHS). Спаривающиеся с основаниями аминогруппы не затрагиваются.
  • Реактивность тиола: нуклеотиды, содержащие тиол, реагируют с флуорофором, связанным с реакционноспособной уходящей группой, такой как малеимид.
  • Связанные с биотином нуклеотиды основаны на том же принципе непрямой маркировки (и флуоресцентном стрептавидине) и используются в ДНК-чипах Affymetrix .

Флуорофоры находят разнообразное применение в медицине и биохимии.

Аналоги флуоресцентных оснований

Наиболее часто используемый и коммерчески доступный аналог флуоресцентного основания, 2-аминопурин (2-AP), имеет высокий квантовый выход флуоресценции в свободном растворе (0,68), который значительно снижается (примерно в 100 раз, но сильно зависит от последовательности оснований) при включении в нуклеиновые кислоты. [11] Чувствительность эмиссии 2-AP к непосредственному окружению разделяют и другие перспективные и полезные аналоги флуоресцентных оснований, такие как 3-MI, 6-MI, 6-MAP, [12] пирроло-dC (также коммерчески доступны), [13] модифицированные и улучшенные производные пирроло-dC, [14] фуран-модифицированные основания [15] и многие другие (см. недавние обзоры). [16] [17] [18] [19] [20] Эта чувствительность к микроокружению использовалась в исследованиях, например, структуры и динамики как в ДНК, так и в РНК, динамики и кинетики взаимодействия ДНК-белок и переноса электронов в ДНК. [ необходима ссылка ]

Недавно разработанная и очень интересная группа аналогов флуоресцентных оснований, квантовый выход флуоресценции которых практически нечувствителен к их непосредственному окружению, — это семейство трициклических цитозинов. 1,3-диаза-2-оксофенотиазин, tC, имеет квантовый выход флуоресценции приблизительно 0,2 как в одно-, так и в двухцепочечных системах независимо от окружающих оснований. [21] [22] Также оксогомолог tC, называемый tC O (оба коммерчески доступны), 1,3-диаза-2-оксофеноксазин, имеет квантовый выход 0,2 в двухцепочечных системах. [23] Однако он несколько чувствителен к окружающим основаниям в одноцепочечных системах (квантовые выходы 0,14–0,41). Высокие и стабильные квантовые выходы этих аналогов оснований делают их очень яркими, и в сочетании с их хорошими свойствами аналогов оснований (оставляет структуру ДНК и стабильность рядом с невозмущенными) они особенно полезны в измерениях анизотропии флуоресценции и FRET, областях, где другие аналоги флуоресцентных оснований менее точны. Кроме того, в том же семействе аналогов цитозина был разработан аналог основания FRET-акцептора, tC nitro . [24] Вместе с tC O в качестве донора FRET это составляет первую когда-либо разработанную пару аналогов оснований нуклеиновых кислот FRET. Например, семейство tC использовалось в исследованиях, связанных с механизмами связывания ДНК полимеразой и полимеризации ДНК.

Естественные неканонические основания

В клетке присутствует несколько неканонических оснований: CpG-островки в ДНК (часто метилированные), все эукариотические мРНК (кэпированные метил-7-гуанозином) и несколько оснований рРНК (метилированные). Часто тРНК сильно модифицируются посттранскрипционно, чтобы улучшить их конформацию или спаривание оснований, в частности, в антикодоне или около него: инозин может образовывать пары оснований с C, U и даже с A, тогда как тиоуридин (с A) более специфичен, чем урацил (с пурином). [25] Другими распространенными модификациями оснований тРНК являются псевдоуридин (который дал название петле TΨC ), дигидроуридин (который не складывается, поскольку не является ароматическим), квеуозин, виозин и т. д. Тем не менее, все это модификации обычных оснований, и они не размещаются полимеразой. [25]

Спаривание оснований

Канонические основания могут иметь либо карбонильную, либо аминогруппу на атомах углерода, окружающих атом азота, наиболее удаленный от гликозидной связи, что позволяет им образовывать пары оснований (пары Уотсона-Крика) посредством водородных связей (амин с кетоном, пурин с пиримидином). Аденин и 2-аминоаденин имеют одну/две аминогруппы, тогда как тимин имеет две карбонильные группы, а цитозин и гуанин являются смешанными амином и карбонилом (инвертированными по отношению друг к другу). [ необходима цитата ]

Естественные пары оснований
размерразмер
Пара оснований GC: пуриновый карбонил/амин образует три межмолекулярные водородные связи с пиримидиновым амином/карбониломПара оснований AT: пуриновый амин/- образует две межмолекулярные водородные связи с пиримидиновым карбонилом/карбонилом

Точная причина, по которой существует только четыре нуклеотида, обсуждается, но есть несколько неиспользованных возможностей. Кроме того, аденин не является самым стабильным выбором для спаривания оснований: в Cyanophage S-2L вместо аденина используется диаминопурин (DAP). [26] Диаминопурин идеально спаривается с тимином, поскольку он идентичен аденину, но имеет аминогруппу в положении 2, образуя 3 внутримолекулярные водородные связи, устраняя основное различие между двумя типами пар оснований (слабый AT против сильного CG). Эта улучшенная стабильность влияет на взаимодействия связывания белков, которые зависят от этих различий. Другие комбинации включают:

  • Изогуанин и изоцитозин, которые имеют инвертированные амины и кетон по сравнению со стандартными гуанином и цитозином. Они не используются, вероятно, поскольку таутомеры проблематичны для спаривания оснований, но isoC и isoG могут быть правильно амплифицированы с помощью ПЦР даже в присутствии 4 канонических оснований. [27]
  • Диаминопиримидин и ксантин, которые связываются подобно 2-аминоаденину и тимину, но с инвертированными структурами. Эта пара не используется, поскольку ксантин является продуктом дезаминирования.
Неиспользуемые расположения пар оснований
размерразмерразмер
Основание DAP-T: пуриновый амин/амин образует три межмолекулярные водородные связи с пиримидиновым кетоном/кетономОснование X-DAP: пуриновый кетон/кетон образует три межмолекулярные водородные связи с пиримидиновым амином/аминомОснование iG-iC: пуриновый амин/кетон образует три межмолекулярные водородные связи с пиримидиновым кетоном/амином

Однако правильная структура ДНК может формироваться даже тогда, когда основания не спарены посредством водородных связей; то есть, основания спариваются благодаря гидрофобности, как показали исследования с изостерами ДНК (аналогами с одинаковым числом атомов), такими как аналог тимина 2,4-дифтортолуол (F) или аналог аденина 4-метилбензимидазол (Z). [28] Альтернативной гидрофобной парой могут быть изохинолин и пирроло[2,3-b]пиридин [29]

Другие заслуживающие внимания пары оснований:

  • Также было создано несколько флуоресцентных оснований, таких как пара оснований 2-амино-6-(2-тиенил)пурина и пиррол-2-карбальдегида. [30]
  • Металл-координированные основания, такие как спаривание пиридин-2,6-дикарбоксилата (тридентатный лиганд) и пиридина (монодентатный лиганд) через квадратную плоскую координацию с центральным ионом меди. [31]
  • Универсальные основания могут спариваться без разбора с любым другим основанием, но, в общем, значительно снижают температуру плавления последовательности; примеры включают производные 2'-дезоксиинозина (гипоксантиндезоксинуклеотида), аналоги нитроазола и гидрофобные ароматические основания без водородных связей (сильные эффекты стекирования). Они используются в качестве доказательства концепции и, в общем, не используются в вырожденных праймерах (которые представляют собой смесь праймеров).
  • Число возможных пар оснований удваивается, когда рассматривается xDNA . xDNA содержит расширенные основания, в которые добавлено бензольное кольцо, которое может образовывать пары с каноническими основаниями, что приводит к четырем дополнительным возможным парам оснований (xA-T, xT-A, xC-G, xG-C) с восемью основаниями (или 16 оснований, если используются неиспользованные расположения). Другой формой оснований с добавлением бензола является yDNA, в которой основание расширено бензолом. [32]
Новые пары оснований с особыми свойствами
размерразмерразмер
Основание FZ: метилбензимидазол не образует межмолекулярных водородных связей с толуолом F/FОснование S-Pa: пуриновый тиенил/амин образует три межмолекулярные водородные связи с пиррол-/карбальдегидомОснование xA-T: такое же соединение, как и у AT


Металлические пары оснований

В спаривании оснований металлов водородные связи Уотсона-Крика заменяются взаимодействием иона металла с нуклеозидами, действующими в качестве лигандов. Возможные геометрии металла, которые допускают образование дуплекса с двумя бидентатными нуклеозидами вокруг центрального атома металла, — это тетраэдрическая , додекаэдрическая и квадратная планарная . Комплексообразование металлов с ДНК может происходить путем образования неканонических пар оснований из природных нуклеиновых оснований с участием ионов металлов, а также путем обмена атомами водорода, которые являются частью спаривания оснований Уотсона-Крика, ионами металлов. [33] Было показано, что введение ионов металлов в дуплекс ДНК имеет потенциальные магнитные [34] или проводящие свойства, [35], а также повышенную стабильность. [36]

Было показано, что комплексообразование металлов происходит между природными азотистыми основаниями . Хорошо документированным примером является образование T-Hg-T, которое включает два депротонированных азотистых основания тимина , которые объединяются Hg 2+ и образуют связанную пару металл-основание. [37] Этот мотив не вмещает сложенные Hg 2+ в дуплекс из-за процесса образования внутрицепочечной шпильки, который предпочтительнее образования дуплекса. [38] Два тимина друг напротив друга не образуют пару оснований Уотсона-Крика в дуплексе; это пример, когда несоответствие пар оснований Уотсона-Крика стабилизируется образованием пары металл-основание. Другим примером комплексообразования металла с природными азотистыми основаниями является образование A-Zn-T и G-Zn-C при высоком pH; Co 2+ и Ni 2+ также образуют эти комплексы. Это пары оснований Уотсона-Крика, где двухвалентный катион координируется с нуклеиновыми основаниями. Точное связывание обсуждается. [39]

Было разработано большое разнообразие искусственных азотистых оснований для использования в качестве пар оснований металлов. Эти модифицированные азотистые основания демонстрируют настраиваемые электронные свойства, размеры и сродство связывания, которые можно оптимизировать для конкретного металла. Например, нуклеозид, модифицированный пиридин-2,6-дикарбоксилатом, показал, что прочно связывается с Cu2 + , тогда как другие двухвалентные ионы связаны лишь слабо. Тридентатный характер способствует этой селективности. Четвертый координационный участок на меди насыщен противоположно расположенным пиридиновым азотистым основанием. [40] Асимметричная система пар металлических оснований ортогональна парам оснований Уотсона-Крика. Другим примером искусственного азотистого основания является азотистое основание с гидроксипиридоновыми азотистыми основаниями, которые способны связывать Cu2 + внутри дуплекса ДНК. Пять последовательных пар оснований медь-гидроксипиридон были включены в двойную цепь, которая была фланкирована только одним естественным нуклеооснованием на обоих концах. Данные ЭПР показали, что расстояние между медными центрами оценивалось в 3,7 ± 0,1 Å, в то время как естественный дуплекс ДНК B-типа лишь немного больше (3,4 Å). [41] Привлекательность укладки ионов металлов внутри дуплекса ДНК заключается в надежде получить наноскопические самоорганизующиеся металлические провода, хотя это пока не было реализовано.

Неестественная пара оснований (UBP)

Неестественная пара оснований (UBP) — это спроектированная субъединица (или нуклеиновая кислота ) ДНК , которая создается в лаборатории и не встречается в природе. В 2012 году группа американских ученых под руководством Флойда Ромесберга, химического биолога из Научно-исследовательского института Скриппса в Сан-Диего, Калифорния, опубликовала информацию о том, что его команда разработала две неестественные пары оснований, названные d5SICS и dNaM . [42] С технической точки зрения, эти искусственные нуклеотиды , несущие гидрофобные нуклеиновые кислоты, имеют два слитых ароматических кольца , которые образуют комплекс d5SICS–dNaM или пару оснований в ДНК. [10] [43] В 2014 году та же группа сообщила, что они синтезировали плазмиду, содержащую естественные пары оснований TA и CG вместе с наиболее эффективным UBP, разработанным лабораторией Ромесберга, и вставили его в клетки обычной бактерии E. coli , которая успешно реплицировала неестественные пары оснований на протяжении нескольких поколений. [44] Это первый известный пример того, как живой организм передал расширенный генетический код последующим поколениям. [10] [45] Это было частично достигнуто путем добавления поддерживающего гена водоросли, который экспрессирует транспортер нуклеотидтрифосфата , который эффективно импортирует трифосфаты как d5SICSTP, так и dNaMTP в бактерии E. coli . [10] Затем естественные пути бактериальной репликации используют их для точной репликации плазмиды, содержащей d5SICS–dNaM. [ необходима цитата ]

Успешное включение третьей пары оснований является значительным прорывом на пути к цели значительного расширения числа аминокислот , которые могут быть закодированы ДНК, с существующих 20 аминокислот до теоретически возможных 172, тем самым расширяя потенциал живых организмов для производства новых белков . [44] Ранее искусственные цепочки ДНК ничего не кодировали, но ученые предположили, что они могут быть разработаны для производства новых белков, которые могли бы иметь промышленное или фармацевтическое применение. [46] Транскрипция ДНК, содержащей неестественные пары оснований, и трансляция соответствующей мРНК были фактически недавно достигнуты. В ноябре 2017 года та же группа в Исследовательском институте Скриппса , которая впервые ввела два дополнительных азотистых основания в бактериальную ДНК, сообщила о создании полусинтетической бактерии E. coli , способной производить белки с использованием такой ДНК. Ее ДНК содержала шесть различных азотистых оснований : четыре канонических и два искусственно добавленных, dNaM и dTPT3 (эти два образуют пару). У бактерий были два соответствующих основания РНК, включенных в два новых кодона, дополнительные тРНК, распознающие эти новые кодоны (эти тРНК также содержали два новых основания РНК в своих антикодонах) и дополнительные аминокислоты, что позволяло бактериям синтезировать «неестественные» белки. [47] [48]

Еще одна демонстрация UBP была достигнута группой Ичиро Хирао в институте RIKEN в Японии. В 2002 году они разработали неестественную пару оснований между 2-амино-8-(2-тиенил)пурином (s) и пиридин-2-оном (y), которая функционирует in vitro в транскрипции и трансляции для сайт-специфического включения нестандартных аминокислот в белки. [49] В 2006 году они создали 7-(2-тиенил)имидазо[4,5-b]пиридин (Ds) и пиррол-2-карбальдегид (Pa) в качестве третьей пары оснований для репликации и транскрипции. [50] После этого Ds и 4-[3-(6-аминогексанамидо)-1-пропинил]-2-нитропиррол (Px) были обнаружены как пара с высокой точностью в ПЦР-амплификации. [51] [52] В 2013 году они применили пару Ds-Px для генерации ДНК-аптамеров путем отбора in vitro (SELEX) и продемонстрировали, что расширение генетического алфавита значительно увеличивает сродство ДНК-аптамеров к целевым белкам. [53]

Ортогональная система

Была предложена и изучена, как теоретически, так и экспериментально, возможность внедрения ортогональной системы внутри клеток, независимой от клеточного генетического материала, с целью создания полностью безопасной системы [54] с возможным увеличением кодирующих потенциалов. [55] Несколько групп сосредоточились на различных аспектах:

Смотрите также

Ссылки

  1. ↑ Singer E (19 июля 2015 г.). «Химики изобретают новые буквы для генетического алфавита природы». Wired . Получено 20 июля 2015 г.
  2. ^ Petersson B, Nielsen BB, Rasmussen H, Larsen IK, Gajhede M, Nielsen PE, Kastrup JS (февраль 2005 г.). «Кристаллическая структура частично самокомплементарного олигомера пептидной нуклеиновой кислоты (PNA), демонстрирующего дуплексно-триплексную сеть». Журнал Американского химического общества . 127 (5): 1424– 30. doi :10.1021/ja0458726. PMID  15686374.
  3. ^ ab Taylor AI, Pinheiro VB, Smola MJ, Morgunov AS, Peak-Chew S, Cozens C, Weeks KM, Herdewijn P, Holliger P (февраль 2015 г.). "Катализаторы из синтетических генетических полимеров". Nature . 518 (7539): 427– 30. Bibcode :2015Natur.518..427T. doi :10.1038/nature13982. PMC 4336857 . PMID  25470036. 
  4. ^ Ван Q, Чен L, Лонг Y, Тянь H, У J (2013). «Молекулярные маяки ксенонуклеиновой кислоты для обнаружения нуклеиновой кислоты». Theranostics . 3 (6): 395– 408. doi :10.7150/thno.5935. PMC 3677410 . PMID  23781286. 
  5. ^ Summerton J, Weller D (июнь 1997). "Морфолино антисмысловые олигомеры: дизайн, приготовление и свойства". Antisense & Nucleic Acid Drug Development . 7 (3): 187– 95. doi :10.1089/oli.1.1997.7.187. PMID  9212909. S2CID  19372403.
  6. ^ Summerton J (декабрь 1999 г.). «Морфолино-антисмысловые олигомеры: случай структурного типа, независимого от РНКазы H». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Структура и экспрессия генов . 1489 (1): 141– 58. doi :10.1016/s0167-4781(99)00150-5. PMID  10807004.
  7. ^ Робертсон, MP; Джойс, GF (2012-05-01). "Происхождение мира РНК". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 4 (5): a003608. doi :10.1101/cshperspect.a003608. ISSN  1943-0264. PMC 3331698. PMID 20739415  . 
  8. ^ Pollack A (7 мая 2014 г.). «Исследователи сообщают о прорыве в создании искусственного генетического кода». New York Times . Получено 7 мая 2014 г.
  9. ^ Callaway E (7 мая 2014 г.). «Первая жизнь с 'инопланетной' ДНК». Nature . doi :10.1038/nature.2014.15179. S2CID  86967999.
  10. ^ abcd Малышев DA, ​​Дхами K, Лавернь T, Чен T, Дай N, Фостер JM, Корреа IR, Ромесберг FE (май 2014). «Полусинтетический организм с расширенным генетическим алфавитом». Nature . 509 (7500): 385– 88. Bibcode :2014Natur.509..385M. doi :10.1038/nature13314. PMC 4058825 . PMID  24805238. 
  11. ^ Ward DC, Reich E, Stryer L (март 1969). «Флуоресцентные исследования нуклеотидов и полинуклеотидов. I. Формицин, 2-аминопурин рибозид, 2,6-диаминопурин рибозид и их производные». Журнал биологической химии . 244 (5): 1228–37 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)91833-8 . PMID  5767305.
  12. ^ Хокинс М. Э. (2001). «Флуоресцентные аналоги нуклеозидов птеридина: окно во взаимодействия ДНК». Биохимия и биофизика клеток . 34 (2): 257– 81. doi :10.1385/cbb:34:2:257. PMID  11898867. S2CID  12134698.
  13. ^ Berry DA, Jung KY, Wise DS, Sercel AD, Pearson WH, Mackie H, Randolph JB, Somers RL (2004). "Pyrrolo-dC и pyrrolo-C: флуоресцентные аналоги цитидина и 2'-дезоксицитидина для изучения олигонуклеотидов". Tetrahedron Lett . 45 (11): 2457– 61. doi :10.1016/j.tetlet.2004.01.108.
  14. ^ Wojciechowski F, Hudson RH (сентябрь 2008 г.). «Флуоресцентные и гибридизационные свойства пептидной нуклеиновой кислоты, содержащей замещенный фенилпирролоцитозин, предназначенный для связывания гуанина с дополнительной водородной связью». Журнал Американского химического общества . 130 (38): 12574– 75. doi :10.1021/ja804233g. PMID  18761442.
  15. ^ Greco NJ, Tor Y (август 2005). «Простые флуоресцентные аналоги пиримидина обнаруживают наличие участков ДНК без оснований». Журнал Американского химического общества . 127 (31): 10784– 85. doi :10.1021/ja052000a. PMID  16076156.
  16. ^ Рист МДж, Марино ДжП (2002). «Флуоресцентные аналоги нуклеотидных оснований как зонды структуры, динамики и взаимодействий нуклеиновых кислот». Curr. Org. Chem . 6 (9): 775–93 . doi :10.2174/1385272023373914.
  17. ^ Wilson JN, Kool ET (декабрь 2006 г.). «Флуоресцентные замены оснований ДНК: репортеры и сенсоры для биологических систем». Органическая и биомолекулярная химия . 4 (23): 4265–74 . doi :10.1039/b612284c. PMID  17102869.
  18. ^ Вильгельмссон и Тор (2016). Флуоресцентные аналоги биомолекулярных строительных блоков: дизайн и применение . Нью-Джерси: Wiley. ISBN 978-1-118-17586-6.
  19. ^ Wilhelmsson LM (май 2010). «Флуоресцентные аналоги оснований нуклеиновых кислот». Quarterly Reviews of Biophysics . 43 (2): 159– 83. doi :10.1017/s0033583510000090. PMID  20478079. S2CID  10783202.
  20. ^ Sinkeldam RW, Greco NJ, Tor Y (май 2010). «Флуоресцентные аналоги биомолекулярных строительных блоков: дизайн, свойства и применение». Chemical Reviews . 110 (5): 2579– 619. doi :10.1021/cr900301e. PMC 2868948 . PMID  20205430. 
  21. ^ Wilhelmsson LM, Holmén A, Lincoln P, Nielsen PE, Nordén B (2001). «Высокофлуоресцентный аналог основания ДНК, который образует пары оснований Уотсона-Крика с гуанином». J. Am. Chem. Soc . 123 (10): 2434– 35. doi :10.1021/ja0025797. PMID  11456897.
  22. ^ Sandin P, Wilhelmsson LM, Lincoln P, Powers VE, Brown T, Albinsson B (2005). «Флуоресцентные свойства аналога основания ДНК tC при включении в ДНК – незначительное влияние соседних оснований на квантовый выход флуоресценции». Nucleic Acids Research . 33 (16): 5019– 25. doi :10.1093/nar/gki790. PMC 1201328. PMID  16147985 . 
  23. ^ Sandin P, Börjesson K, Li H, Mårtensson J, Brown T, Wilhelmsson LM, Albinsson B (январь 2008 г.). «Характеристика и использование беспрецедентно яркого и структурно невозмущающего флуоресцентного аналога основания ДНК». Nucleic Acids Research . 36 (1): 157– 67. doi :10.1093/nar/gkm1006. PMC 2248743. PMID  18003656 . 
  24. ^ Börjesson K, Preus S, El-Sagheer AH, Brown T, Albinsson B, Wilhelmsson LM (апрель 2009 г.). «Аналоговая пара оснований нуклеиновых кислот FRET, облегчающая детальные структурные измерения в системах, содержащих нуклеиновые кислоты». Журнал Американского химического общества . 131 (12): 4288– 93. doi :10.1021/ja806944w. PMID  19317504.
  25. ^ ab Rodriguez-Hernandez A, Spears JL, Gaston KW, Limbach PA, Gamper H, Hou YM, Kaiser R, Agris PF, Perona JJ (октябрь 2013 г.). «Структурная и механистическая основа повышенной трансляционной эффективности с помощью 2-тиоуридина в положении колебания антикодона тРНК». Журнал молекулярной биологии . 425 (20): 3888– 906. doi : 10.1016 /j.jmb.2013.05.018. PMC 4521407. PMID  23727144. 
  26. ^ Кирнос МД, Худяков ИЮ, Александрушкина НИ, Ванюшин БФ (ноябрь 1977). "2-аминоаденин — это аденин, заменяющий основание в ДНК цианофага S-2L". Nature . 270 (5635): 369– 70. Bibcode :1977Natur.270..369K. doi :10.1038/270369a0. PMID  413053. S2CID  4177449.
  27. ^ Джонсон SC, Шеррилл CB, Маршалл DJ, Мозер MJ, Прудент JR (2004). «Третья пара оснований для полимеразной цепной реакции: вставка isoC и isoG». Nucleic Acids Research . 32 (6): 1937– 41. doi :10.1093/nar/gkh522. PMC 390373. PMID  15051811 . 
  28. ^ Taniguchi Y, Kool ET (июль 2007). «Неполярные изостеры поврежденных оснований ДНК: эффективная имитация мутагенных свойств 8-оксопуринов». Журнал Американского химического общества . 129 (28): 8836– 44. doi :10.1021/ja071970q. PMID  17592846.
  29. ^ Hwang GT, Romesberg FE (ноябрь 2008 г.). «Неестественный субстратный репертуар ДНК-полимераз семейств A, B и X». Журнал Американского химического общества . 130 (44): 14872– 82. doi :10.1021/ja803833h. PMC 2675700. PMID  18847263 . 
  30. ^ Кимото М., Мицуи Т., Харада И., Сато А., Ёкояма С., Хирао И. (2007). «Флуоресцентное зондирование молекул РНК с помощью неестественной системы пар оснований». Nucleic Acids Research . 35 (16): 5360– 69. doi :10.1093/nar/gkm508. PMC 2018647. PMID  17693436. 
  31. ^ Этвелл, Шейн; Меггерс, Эрик; Спраггон, Глен; Шульц, Питер Г. (декабрь 2001 г.). «Структура пары оснований, опосредованной медью, в ДНК». Журнал Американского химического общества . 123 (49): 12364– 12367. doi :10.1021/ja011822e. ISSN  0002-7863. PMID  11734038.
  32. ^ Liu H, Gao J, Lynch SR, Saito YD, Maynard L, Kool ET (октябрь 2003 г.). «Четырехосновная спаренная генетическая спираль с расширенным размером». Science . 302 (5646): 868– 71. Bibcode :2003Sci...302..868L. doi :10.1126/science.1088334. PMID  14593180. S2CID  37244007.
  33. ^ Wettig SD, Lee JS (2003). «Термодинамическое исследование M-ДНК: новый комплекс ионов металла и ДНК». Журнал неорганической биохимии . 94 ( 1– 2): 94– 99. doi :10.1016/S0162-0134(02)00624-4. PMID  12620678.
  34. ^ Zhang HY, Calzolari A, Di Felice R (август 2005 г.). «О магнитном выравнивании ионов металлов в двойной спирали, имитирующей ДНК». Журнал физической химии B. 109 ( 32): 15345– 48. doi :10.1021/jp052202t. PMID  16852946.
  35. ^ Aich P, Skinner RJ, Wettig SD, Steer RP, Lee JS (август 2002 г.). «Поведение молекулярной проволоки на больших расстояниях в металлическом комплексе ДНК». Журнал биомолекулярной структуры и динамики . 20 (1): 93–98 . doi :10.1080/07391102.2002.10506826. PMID  12144356. S2CID  41568646.
  36. ^ Clever GH, Полборн К., Карелл Т. (2005). «Ein hochgradig DNA-Duplex-stabilisierendes Metall-Salen-Basenpaar». Энджью. хим. Межд. Эд . 117 (44): 7370–74 . Бибкод : 2005AngCh.117.7370C. дои : 10.1002/ange.200501589.
  37. ^ Buncel E, Boone C, Joly H, Kumar R, Norris AR (1985). "Взаимодействия ионов металлов и биомолекул. XII. 1H и 13C ЯМР-доказательства предпочтительной реакции тимидина по сравнению с гуанозином в обменных и конкурентных реакциях с ртутью (II) и метилртутью (II)". Inorg. Biochem . 25 : 61–73 . doi :10.1016/0162-0134(85)83009-9.
  38. ^ Оно А, Тогаси Х (август 2004 г.). «Высокоселективный сенсор на основе олигонуклеотидов для определения ртути (II) в водных растворах». Angewandte Chemie . 43 (33): 4300– 02. doi :10.1002/anie.200454172. PMID  15368377.
  39. ^ Meggers E, Holland PL, Tolman WB, Romesberg FE, Schultz PG (2000). «Новая пара оснований ДНК, опосредованная медью». J. Am. Chem. Soc . 122 (43): 10714– 15. doi :10.1021/ja0025806.
  40. ^ Ли Дж. С., Латимер Л. Дж., Рид Р. С. (1993). «Кооперативное конформационное изменение в дуплексной ДНК, вызванное Zn2+ и другими двухвалентными ионами металлов». Биохимия и клеточная биология . 71 ( 3– 4): 162– 68. doi :10.1139/o93-026. PMID  8398074.
  41. ^ Tanaka K, Tengeiji A, Kato T, Toyama N, Shionoya M (февраль 2003 г.). «Дискретный самоорганизующийся металлический массив в искусственной ДНК». Science . 299 (5610): 1212– 13. Bibcode :2003Sci...299.1212T. doi :10.1126/science.1080587. PMID  12595687. S2CID  22413126.
  42. ^ Малышев ДА, Дхами К, Куах ХТ, Лавергн Т, Ордоуханян П, Торкамани А, Ромесберг ФЭ (июль 2012 г.). «Эффективная и независимая от последовательности репликация ДНК, содержащей третью пару оснований, устанавливает функциональный шестибуквенный генетический алфавит». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (30): 12005– 10. Bibcode : 2012PNAS..10912005M. doi : 10.1073/pnas.1205176109 . PMC 3409741. PMID  22773812 . 
  43. ^ Callaway E (7 мая 2014 г.). «Ученые создали первый живой организм с «искусственной» ДНК». Nature News . Huffington Post . Получено 8 мая 2014 г.
  44. ^ ab Fikes BJ (8 мая 2014 г.). «Жизнь, созданная с помощью расширенного генетического кода». San Diego Union Tribune . Получено 8 мая 2014 г.
  45. ↑ Образец I (7 мая 2014 г.). «Первые формы жизни, передающие искусственную ДНК, разработанную американскими учеными». The Guardian . Получено 8 мая 2014 г.
  46. ^ Pollack A (7 мая 2014 г.). «Ученые добавляют буквы в алфавит ДНК, усиливая надежду и страх». New York Times . Получено 8 мая 2014 г.
  47. ^ Чжан Ю., Птацин Дж.Л., Фишер EC, Эрни HR, Каффаро CE, Сан-Хосе К., Фельдман AW, Тернер CR, Romesberg FE (2017). «Полусинтетический организм, который хранит и извлекает увеличенную генетическую информацию». Природа . 551 (7682): 644–47 . Бибкод : 2017Natur.551..644Z. дои : 10.1038/nature24659. ПМК 5796663 . ПМИД  29189780. 
  48. ^ «Неестественный» микроб может производить белки. BBC News . 29 ноября 2017 г.
  49. ^ Хирао И, Оцуки Т, Фудзивара Т, Мицуи Т, Ёкогава Т, Окуни Т, Накаяма Х, Такио К, Ябуки Т, Кигава Т, Кодама К, Ёкогава Т, Нисикава К, Ёкояма С (февраль 2002 г.). «Неестественная пара оснований для включения аналогов аминокислот в белки». Природная биотехнология . 20 (2): 177–82 . doi : 10.1038/nbt0202-177. PMID  11821864. S2CID  22055476.
  50. ^ Хирао И, Кимото М, Мицуи Т, Фудзивара Т, Каваи Р, Сато А, Харада И, Ёкояма С (сентябрь 2006 г.). «Неестественная гидрофобная система пар оснований: сайт-специфическое включение аналогов нуклеотидов в ДНК и РНК». Nature Methods . 3 (9): 729– 35. doi :10.1038/nmeth915. PMID  16929319. S2CID  6494156.
  51. ^ Кимото М., Каваи Р., Мицуи Т., Ёкояма С., Хирао И. (февраль 2009 г.). «Неестественная система пар оснований для эффективной ПЦР-амплификации и функционализации молекул ДНК». Nucleic Acids Research . 37 (2): e14. doi :10.1093/nar/gkn956. PMC 2632903. PMID  19073696 . 
  52. ^ Yamashige R, Kimoto M, Takezawa Y, Sato A, Mitsui T, Yokoyama S, Hirao I (март 2012 г.). «Высокоспецифичные неестественные системы пар оснований в качестве третьей пары оснований для амплификации ПЦР». Nucleic Acids Research . 40 (6): 2793– 806. doi :10.1093/nar/gkr1068. PMC 3315302. PMID  22121213 . 
  53. ^ Кимото М., Ямашигэ Р., Мацунага К., Ёкояма С., Хирао И. (май 2013 г.). «Создание высокоаффинных ДНК-аптамеров с использованием расширенного генетического алфавита». Nature Biotechnology . 31 (5): 453–57 . doi :10.1038/nbt.2556. PMID  23563318. S2CID  23329867.
  54. ^ Шмидт М. «Ксенобиология: новая форма жизни как конечный инструмент биологической безопасности» Биоэссеи Том 32(4):322–31
  55. ^ Herdewijn P, Marlière P (июнь 2009). «К безопасным генетически модифицированным организмам через химическую диверсификацию нуклеиновых кислот». Химия и биоразнообразие . 6 (6): 791– 808. doi :10.1002/cbdv.200900083. PMID  19554563. S2CID  8572188.
  56. ^ Shinkai A, Patel PH, Loeb LA (июнь 2001 г.). «Консервативный мотив активного сайта A полимеразы ДНК I Escherichia coli является высокомутабельным». Журнал биологической химии . 276 (22): 18836– 42. doi : 10.1074/jbc.M011472200 . PMID  11278911.
  57. ^ Rackham O, Chin JW (август 2005 г.). «Сеть ортогональных пар рибосома x мРНК». Nature Chemical Biology . 1 (3): 159– 66. doi :10.1038/nchembio719. PMID  16408021. S2CID  37181098.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Аналог_нуклеиновых_кислот&oldid=1266200517#Аналоги_оснований"