Ribóza

6.11.3.2 Modifikace Cukru

Modifikace ribózy poskytují vysokou míru kontroly nad cukru konformaci v nukleotidu, který určuje NA vazebnou afinitu ke komplementární pramen a duplexní struktury. Cukrové svraštění může být změněno gauche a anomerickými účinky sousedních hydroxylových skupin nebo sterickými omezeními.56 většina nukleotidových cukrů a analogů přijímá konformace charakterizované buď jako „Sever“ (C 3′ – endo a C 2′-exo), nebo „Jih“(C 2 ‚- endo a C 3‘-exo). V B-formě, nejrozšířenější ve dvouvláknové DNA, ribózy přijímají“ Jižní „konformaci, zatímco ve formě A, nejrozšířenější ve dvouvláknové RNA, ribózy přijímají“ Severní “ konformaci.

2′-O-methyl (2′-O-Me) nukleosidový analog je jednou z nejpoužívanějších modifikací v ON therapeutics. Ve srovnání s DNA strand, začlenění 2′-O-Mi jednotek v rámci ONs zvyšuje vazebnou afinitu k RNA complements57 a zvyšuje nuclease stabilitu.58 2 ‚ – O-Me ribóza dává přednost Severní cukrové konformaci59 a tvoří duplexy ve formě A.59b modifikace 2‘ – O-Me byla široce aplikována v antisense na výzkum, zvláště když je začleněna do tzv. 2 ‚ – O-Me modifikované ONs jsou v mnoha klinických zkouškách60 a lze je nalézt v prvním APTAMERU schváleném FDA, Macugen.61 tyto analogy jsou také vhodné pro modifikaci siRNA. Vskutku, 2′-O-Me jednotky jsou dobře snášen v sirna,23,27 a i když tato změna není tolerováno na každém místě pro RNA duplex, zejména na vodící vlákno.Bylo prokázáno, že 62 2‘-O-Me modifikací snižuje imunostimulační vlastnosti siRNA.63

modifikace 2′-O-MOE (2′-O-(2-methoxyethyl)) byla použita u několika terapeutických kandidátů podstupujících klinické studie.37 podobně jako u 2′-O-Me zvyšuje modifikace 2′-O-MOE afinitu k vazbě na cíl (2°C na vložku)64 a zlepšuje stabilitu nukleázy.Modifikace 64a 2′ – O-MOE přijímají konformaci Severního cukru.37,64 a 2′-O-MOE skupiny byly úspěšně aplikovány na antisense při použití výše uvedené konstrukce gapmer a v siRNA, zejména v oblasti cestujících.65 jedním ze schválených antisense therapeutik, Mipomersen, je antisense druhé generace obsahující fosforothioátové vazby a 2′-O-MOE cukry.4a

modifikace 2′ – fluoru je další populární chemická modifikace, zejména pro siRNA. 2′-fluoro, jako jsou 2′-O-Me, je RNA napodobovat, přednostně přijmout Severní cukru zvrásnění,66 alespoň částečně vzhledem k silné gauche efekt předal 2′-fluor. Podobně jako 2′ – O-Me zvyšuje 2 ‚ – fluor vazebnou afinitu pro cílové RNA sekvence (2-3°C na vložku versus DNA) 37,64 b, 67. 2′-Fluoro modifikace je velmi dobře snášen v siRNA, v obou průvodce a osobní prameny 62b,68. 2′-fluoro substituce umožnilo úplné odstranění RNAs z sirna, aniž by byla ohrožena inkorporace do RISC, čímž duplexy s zvýšenou stabilitu a sílu, že stále působí prostřednictvím aktivace RNAi dráhy.69 podobně jako 2‘-O-Me, 2 ‚ – fluoro modifikace lze nalézt také v APTAMERU schváleném FDA, Macugen.61

Zamčené nukleové kyseliny (LNA) nebo 2′,4′-bicyklický nukleové kyseliny (2′,4′-BNA) je chemicky modifikovaný RNA analogové kde methylen most je vytvoření kovalentní vazby mezi 2′-OH a C-4′ cukru.70 tyto nukleosidové analogy jsou v podstatě uzamčeny v Severní cukrové konformaci, která úzce napodobuje a-formu převládající v RNA, která účinně předorganizuje LNA pro vazbu RNA.70,71 LNA vykazuje nejvyšší účinky duplexní stability ze všech chemických modifikací, se stabilizací 5-6°C na vložku.70a v důsledku toho se LNA ukázaly jako velmi užitečné v aplikacích anti-miRNA,72 antisense ON,71 a siRNA 62b, 73. Díky silným vazebným vlastnostem LNA jsou zvláště užitečné v aplikacích proti miRNA, kde mohou být pro specificitu miRNA nezbytné krátké sekvence. Bylo zjištěno, že LNAs jsou vynikající antisense na modifikacích při použití v konstrukcích gapmer.74 modifikací LNA je také kompatibilní s požadavky siRNA chemistry.73 modifikací LNA vykazuje zlepšenou rezistenci nukleázy74 a může snížit imunostimulační odpověď siRNA.63

v průběhu let byly zavedeny další bicyklické nukleové kyseliny (Bna).65 analog BNA, který byl úspěšně aplikován na generace 2.5 terapeutické antisense ONs, je (S) – cEt BNA, kde (S) – cet Bna jsou smíchány do 2′-O-MOE boků MŽP gapmer. (S)-cet a LNA vykazují podobné aktivity Tm a in vitro a in vivo. Nicméně, (S)-cet BNA ONs vykazoval zlepšený profil toxicity ve srovnání s LNA ONs. Tyto údaje naznačují, že (S)-cEt BNA má potenciál zlepšit terapeutický index antisense léčiv.65 nukleosidové analogy na bázi Bicyklohexanu (nukleosidy 2p-deoxy-methanocarba) přijímají konformaci Severního cukru, zvyšují tepelnou stabilitu duplexů a zvyšují stabilitu séra siRNA.75 další konformačně omezený nukleosidový analog, tricyklo-DNA (tc-DNA), ukázal slib v raném vývoji.76 je založen spíše na tricyklickém než bicyklickém prstencovém systému. TC-DNA vykazuje zvýšenou vazebnou afinitu k RNA, neaktivuje Rnázu H a je stabilní vůči nukleázám.76

Na rozdíl od rigidní povahy LNA je také vyvinuta vysoce flexibilní modifikace odemčené nukleové kyseliny (UNA) (nebo „seconukleosid“) pro aplikaci na terapeutika. UNA, chybí kovalentní vazba C2’–C3 ‚ ribózového cukru, není konformačně omezena a může být použita k ovlivnění pružnosti.77 una může snížit duplex Tm až na 5-10°C na vložku77, 78, ale stále usnadňuje výběr antisense vlákna do komplexu RISC. Modifikace UNA umístěné do oblasti osiva vodicího řetězce siRNA mohou významně snížit účinky mimo cíl.79