ryboza

6.11.3.2 Modyfikacje cukru

Modyfikacje rybozy zapewniają niezwykły poziom kontroli nad konformacją cukru w nukleotydzie, która określa powinowactwo wiązania ON do jego komplementarnej nici i struktury dupleksu. Cukier puckering może zmieniać przez gauche i anomeryczny wpływ sąsiednich grup hydroksylowych lub poprzez ograniczenia steryczne.Większość cukrów nukleotydowych i analogów przyjmuje konformacje charakteryzowane jako ” Północne „(C 3′-endo i C 2′-exo) lub” Południowe „(C 2′-endo i C 3′-exo). W formie B, najbardziej rozpowszechnionej w dwuniciowym DNA, rybozy przyjmują konformację „Południową”, podczas gdy w formie a, najbardziej rozpowszechnioną w dwuniciowym RNA, rybozy przyjmują konformację „Północną”.

analog nukleozydu 2′-o-metylu (2′-O-Me) jest jedną z najczęściej stosowanych modyfikacji w terapii. W porównaniu z nicią DNA, wbudowanie jednostek 2 ’ – O-Me w ONs zwiększa powinowactwo wiązania do dopełniaczy rna57 i zwiększa stabilność nukleazy.58 ryboza 2 ’ – O-Me preferuje budowę cukru Północnego59 i tworzy dupleksy typu A.59B modyfikacja 2 ’- O-Me była szeroko stosowana w antysensach w badaniach, zwłaszcza gdy została włączona do tzw.” gapmera ” w konstrukcjach. Zmodyfikowane 2 ’ – O-Me są w wielu badaniach klinicznych60 i można je znaleźć w pierwszym aptamerze zatwierdzonym przez FDA, Macugen.61 te analogi są również dobrze przystosowane do modyfikacji siRNA. Rzeczywiście,jednostki 2 ’ – O-Me są dobrze tolerowane w sirna,23, 27 a, chociaż ta modyfikacja nie jest tolerowana w każdym miejscu dupleksu RNA, szczególnie w nici przewodniej.Wykazano, że modyfikacje 2′-O-Me zmniejszają właściwości immunostymulujące sirna.

modyfikacja 2′-o-MOE (2′-O-(2-metoksyetylo)) była stosowana w kilku kandydatach do leczenia poddawanych badaniom klinicznym.37 podobnie jak w przypadku 2′-O-Me, modyfikacja 2 ’ – o-MOE zwiększa powinowactwo wiązania celu (2°c na wkładkę)64 i poprawia stabilność nukleazy.64A modyfikacje 2 ’ – o-MOE przyjmują konformację cukru Północnego.37,64 grupy 2′-O-MOE zostały z powodzeniem zastosowane w celu antysensownego wykorzystania wspomnianej konstrukcji gapmera oraz w siRNA, zwłaszcza w pasmie pasażerskim.Jeden z zatwierdzonych środków antysensownych, Mipomersen, jest antysensem drugiej generacji zawierającym wiązania fosforotionianowe i cukry 2 ’ – o-MOE.4a

modyfikacja 2′-fluoro jest kolejną popularną modyfikacją chemiczną, szczególnie dla siRNA. 2′-fluoro, podobnie jak 2 ’-O-Me, jest mimikiem RNA, preferencyjnie przyjmującym cukier północny, 66 przynajmniej częściowo ze względu na silny efekt gauche’a nadany przez 2′ -fluor. Podobnie jak 2′-O-Me, 2 ’ – fluoro zwiększa powinowactwo wiązania do docelowych sekwencji RNA (2-3°C na wkładkę w porównaniu z DNA) 37,64 b,67. Modyfikacja 2 ’ – Fluoro jest bardzo dobrze tolerowana w siRNA, zarówno w przewodniku,jak i pasmach 62B, 68. Podstawienie 2 ’ – fluoro pozwoliło na całkowitą eliminację RNA z sirna bez narażania włączenia do RISC, zapewniając tym samym dupleksy o zwiększonej stabilności i sile działania, które nadal działają poprzez aktywację szlaku RNAi.69 podobnie jak modyfikacje 2′-O-Me, 2 ’ – fluoro można również znaleźć w zatwierdzonym przez FDA aptamerze Macugen.

zamknięty kwas nukleinowy (LNA) lub 2′,4′-bicykliczny kwas nukleinowy (2′,4′-BNA) jest chemicznie zmodyfikowanym analogiem RNA, w którym mostek metylenowy tworzy kowalencyjne połączenie między 2′-OH i C-4′ cukru.Te analogi nukleozydów są zasadniczo zamknięte w północnej konformacji cukru, która ściśle naśladuje formę a występującą w RNA, która skutecznie preorganizuje LNA do wiązania RNA.70,71 LNA wykazuje najwyższy efekt stabilności dupleksu wszystkich modyfikacji chemicznych, przy stabilizacji 5-6°C na wkładkę.70a w rezultacie lna okazały się bardzo przydatne w zastosowaniach anty-miRNA,72 antysensowne ON,71 i siRNA 62B, 73. Silne właściwości wiążące LNA sprawiają, że są one szczególnie przydatne w zastosowaniach anty-miRNA, gdzie krótkie sekwencje mogą być niezbędne do specyficzności miRNA. Stwierdzono, że lna są doskonałym antysensem w modyfikacjach, gdy są stosowane w konstrukcjach gapmera.74 modyfikacje LNA są również zgodne z wymaganiami chemicznymi siRNA.Modyfikacje LNA wykazują lepszą odporność na nukleazę74 i mogą zmniejszać odpowiedź immunostymulującą siRNA.Na przestrzeni lat wprowadzono inne bicykliczne kwasy nukleinowe (BNA).65 analogiem BNA, który został z powodzeniem zastosowany do generacji 2.5 terapeutycznych antysensownych ONs, jest (s)-cEt BNA, gdzie (s)-cEt BNA są mieszane w boki 2′-o-MOE gapmera. (S)-cEt i LNA wykazują podobną aktywność Tm oraz in vitro i In vivo. Jednak (s) – cEt BNA ONs wykazały lepszy profil toksyczności w stosunku do lna ONs. Dane te sugerują, że (s)-cEt BNA ma potencjał do poprawy wskaźnika terapeutycznego leków antysensownych.65 analogów nukleozydów na bazie Bicykloheksanu (nukleozydy 2P-deoksy-metanokarba ) przyjmują konformację cukru Północnego, zwiększają stabilność termiczną dupleksów i zwiększają stabilność surowicy siRNA.Inny konformacyjnie Ograniczony analog nukleozydów, tricyklo-DNA (TC-DNA), okazał się obiecujący we wczesnym rozwoju.76 opiera się na trójpierścieniowym, a nie bicyklicznym układzie pierścieniowym. TC-DNA wykazuje zwiększone powinowactwo wiązania do RNA, nie aktywuje RNazy H i jest stabilny dla nukleaz.76

kontrastując ze sztywną naturą LNA, opracowywana jest również wysoce elastyczna, odblokowana modyfikacja kwasu nukleinowego (una) (lub „sekonukleozydu”) do zastosowania w lecznictwie. Brak wiązania kowalencyjnego C2′ – C3 ’ w cukrze rybozowym nie jest krępowany konformacyjnie i może wpływać na elastyczność.77 una może zmniejszyć duplex TM do 5-10°C na wkład77, 78, ale nadal ułatwia dobór nici antysensownych do kompleksu RISC. Modyfikacje UNA umieszczone w obszarze nasiennym nici przewodnika siRNA mogą znacznie zmniejszyć efekty poza celem.79