Штучна спіральна молекула повторила поверхневі властивості ДНК

Французькі хіміки синтезували ароматичний олігоамід, за своїми поверхневими властивостями - розташуванням і заряду хімічних груп - повністю аналогічний подвійний спіралі ДНК. Отриману молекулу можна використовувати як інгібітор реакції між ДНК і тими ферментами, для яких не важлива послідовність нуклеотидів, а взаємодія заснована тільки на поверхневих властивостях нуклеїнової кислоти, пишуть вчені в статті в.

Кодування інформації та утворення подвійної спіральної структури в молекулі ДНК відбувається, в першу чергу, за рахунок потрібної послідовності азотистих підстав. Однак багато неспецифічних взаємодій з білками всередині клітини визначаються не внутрішньою структурою подвійної спіралі ДНК, а її зовнішньою поверхнею, на яку потрапляють негативно заряджені фосфатні групи. І якщо синтетичних аналогів ДНК, здатних кодувати інформацію за рахунок тих чи інших послідовностей хімічних груп, було запропоновано чимало, то створити штучний аналог подвійної спіралі ДНК, який володів би такими ж поверхневими властивостями (в першу чергу, володіють тим же просторовим розташуванням зовнішніх хімічних груп і їх зарядом), до теперішнього моменту створено не було. Проте такі сполуки можуть виявитися досить корисними для створення лікарських препаратів, заснованих на регуляції взаємодії між ферментами і нуклеїновими кислотами.

Французькі хіміки під керівництвом Івана Юка (Ivan Huc) з Університету Бордо синтезували спіральну молекулу, яка за рахунок своєї структури зовні імітує подвійну спіраль ДНК: в ній точно таким же чином розташовані так само заряджені хімічні групи. Складається запропонована молекула з трьох типів ароматичних молекул на основі хіноліну, що містять у своєму складі карбоксильну та аміногрупу, а також приєднану фосфатну ділянку. За рахунок реакції між карбоксильною і аміногрупою кілька таких молекул можуть об'єднуватися в єдиний ароматичний олігоамід з витягнутою закрученою структурою. Назовні з цієї спіральної структури виявляються спрямовані заряджені негативно фосфатні групи.

Залежно від порядку чергування структурних одиниць у цьому олігоаміді, можна отримувати кілька видів спіральних молекул з різним ступенем «закрученості», з кутом повороту спіралі на кожному кроці від 5 до 70 градусів. Один з типів молекул, при якому кожен наступний фосфат у ланцюжку повернуть відносно попереднього на приблизно на 35 градусів, дуже близький за своєю структурою до подвійного ланцюжку ДНК, в якому практично такий же кут повороту.

Виявилося, що крім зовнішньої структурної подоби, синтезовані ароматичні олігоаміди мають і хімічну схожість. Вони, так само як і олігонуклеотиди, можуть реагувати з тими ферментами, для яких взаємодія з молекулою ДНК не залежить від послідовності нуклеотидів, а визначається тільки зовнішньою структурою. Зокрема, ці олігоаміди вдалося пов'язати з топоізомеразою-1 та інтегразою ВИЧ-1 і вбудувати штучні аналоги ДНК рівно на те місце, куди зазвичай приєднується молекула ДНК.

Вчені стверджують, що отримані ними штучні аналоги ДНК з аналогічним розташуванням і зарядом поверхневих груп, вже зараз можна використовувати для розробки нових лікарських препаратів, в яких ці молекули будуть виконувати роль інгібіторів реакцій між ферментами і ДНК, просто вбудовуючись на місце нуклеїнової кислоти.

Вивчення штучних аналогів нуклеїнових кислот не обмежується пошуком речовин, які за своїми властивостями нагадують або повторюють природні сполуки. Інший напрямок подібних досліджень - розширення можливостей кодування інформації за допомогою нуклеїнових кислот. Наприклад, за допомогою додавання в структуру ДНК третьої пари азотистих підстав вченим вдалося закодувати амінокислоту, розширивши таким чином природний генетичний код. До цього та ж група вчених вбудувала третю пару підстав в ДНК бактерій і фактично створила перший напівсинтетичний живий організм