riboză

6.11.3.2 modificări ale zahărului

modificările ribozei oferă un nivel remarcabil de control asupra conformației zahărului în nucleotidă, care determină afinitatea de legare a ON față de Catena complementară și structura duplex. Puckering-ul zahărului poate fi modificat prin gauche și efecte anomerice ale grupărilor hidroxil vecine sau prin restricții sterice.56 majoritatea zaharurilor și analogilor nucleotidici adoptă conformații caracterizate fie ca ” Nord „(C 3′-endo și C 2′-exo), fie” Sud „(C 2′-endo și C 3′-exo). În forma B, cea mai răspândită în ADN dublu catenar, ribozele adoptă conformația „Sud”, în timp ce în forma a, cea mai răspândită în ARN dublu catenar, ribozele adoptă conformația „Nord”.

analogul nucleozidic 2′-O-metil (2′-O-Me) este una dintre cele mai utilizate modificări în terapia terapeutică. În comparație cu o catenă ADN, încorporarea unităților 2′-O-Me în ONs crește afinitatea de legare pentru complementele ARN57 și crește stabilitatea nucleazei.58 riboza 2′-O-Me preferă o conformare a zahărului Nord59 și formează duplexuri de formă A.59B modificarea 2 ‘ – O-Me a fost aplicată pe scară largă în antisens pe cercetare, în special atunci când este încorporată în așa-numitul „gapmer” pe construcții. 2 ‘ – O-Me modificate ONs sunt în multe teste clinice60 și pot fi găsite în primul aptamer aprobat de FDA, Macugen.61 aceste analogi sunt, de asemenea, potrivite pentru modificarea siRNA. Într-adevăr,unitățile 2 ‘ – O-Me sunt bine tolerate în siRNAs,23, 27 A, deși această modificare nu este tolerată în fiecare locație a duplexului ARN, în special a firului de ghidare.62 S-a demonstrat că modificările 2 ‘ – O-Me reduc proprietățile imunostimulatoare ale siRNAs.63

modificarea 2′-O-MOE (2′-O-(2-metoxietil)) a fost utilizată la mai mulți candidați terapeutici supuși studiilor clinice.37 la fel ca în cazul 2′-O-Me, modificarea 2′-O-MOE crește afinitatea de legare a țintei (2 ctxc per inserție)64 și îmbunătățește stabilitatea nucleazei.64A modificările 2 ‘ – O-MOE adoptă o conformație de zahăr Nord.37,64 grupurile a 2′-O-MOE au fost aplicate cu succes antisensului privind utilizarea designului gapmer menționat mai sus și în siRNA, în special în banda de pasageri.65 unul dintre terapiile antisens aprobate, Mipomersen, este un antisens de a doua generație care conține legături fosforotioate și zaharuri 2’-O-MOE.4A

modificarea 2′-fluoro este o altă modificare chimică populară, în special pentru siRNA. 2 ‘- fluoro, la fel ca 2′-O-Me, este un ARN mimic, adoptând preferențial un North Sugar pucker,66 cel puțin parțial datorită efectului gauche puternic conferit de 2′-fluor. La fel ca 2′-O-Me, 2’-fluoro crește afinitatea de legare pentru secvențele de ARN țintă (2-3 C la sută pe Inserție față de ADN) 37,64 b,67. 2 ‘ – modificarea Fluoro este foarte bine tolerată în siRNA, atât în ghidaj,cât și în toroanele pasagerului 62b, 68. Substituția 2 ‘ – fluoro a permis eliminarea completă a ARN-urilor din ARNr fără a compromite încorporarea în RISC, oferind astfel duplexurilor o stabilitate și o potență crescute care încă acționează prin activarea căii ARNr.69 la fel ca 2′-O-Me, modificările 2’-fluoro pot fi găsite și în aptamerul aprobat de FDA, Macugen.61

acidul nucleic blocat (LNA) sau acidul nucleic 2′,4′-biciclic (2′,4′-BNA) este un analog ARN modificat chimic în care o punte de metilen formează o legătură covalentă între 2′-OH și C-4′ al zahărului.70 acești analogi nucleozidici sunt în esență blocați într-o conformație North sugar care imită îndeaproape forma a predominantă în ARN, care preorganizează efectiv LNA pentru legarea ARN.70,71 LNA prezintă cele mai mari efecte de stabilitate duplex dintre toate modificările chimice, cu stabilizări de 5-6 centi C pe Inserție.70a ca rezultat,LNA-urile s-au dovedit foarte utile în aplicațiile anti-miARN,72 antisens ON,71 și siRNA 62B, 73. Proprietățile puternice de legare ale LNA le fac deosebit de utile în aplicațiile anti-miARN, unde secvențele scurte pot fi necesare pentru specificitatea miARN. LNA-urile s-au dovedit a fi antisens excelent la modificări atunci când sunt utilizate în construcțiile gapmer.74 modificările LNA sunt, de asemenea, compatibile cu cerințele chimiei siRNA.73 modificările LNA arată o rezistență îmbunătățită la nuclează74 și pot reduce răspunsul imunostimulator al siARN.63

alți acizi nucleici biciclici (BNAs) au fost introduși de-a lungul anilor.65 un analog BNA, care a fost aplicat cu succes generației 2.5 antisensuri terapeutice, este (S)-CET BNA, unde (s)-CET BNAs sunt amestecate în flancurile 2′-O-MOE ale unui Moe gapmer. (S) – cEt și LNA prezintă Tm similare și activități in vitro și in vivo. Cu toate acestea, on-urile (s) – CET BNA au prezentat un profil de toxicitate îmbunătățit în raport cu on-urile LNA. Aceste date sugerează că (S) – cEt BNA are potențialul de a îmbunătăți indicele terapeutic al medicamentelor antisens.65 analogi nucleozidici pe bază de Biciclohexan (nucleozide 2P-deoxi-metanocarba ) adoptă o conformație de zahăr Nord, sporesc stabilitatea termică a duplexurilor și sporesc stabilitatea serică a siRNA.75 un alt analog nucleozidic constrâns conformațional, triciclo-ADN (TC-ADN), a arătat promisiune în dezvoltarea timpurie.76 se bazează pe un sistem de inele triciclice mai degrabă decât biciclice. ADN-ul tc prezintă afinitate de legare sporită la ARN, nu activează Rnaza H și este stabil la nucleaze.76

În contrast cu natura rigidă a LNA, modificarea foarte flexibilă a acidului nucleic deblocat (UNA) (sau „seconucleozidă”) este, de asemenea, dezvoltată pentru aplicare în terapie. UNA, lipsind legătura covalentă C2– – C3 ‘ a unui zahăr riboză, nu este restricționată conformațional și poate fi utilizată pentru a influența flexibilitatea.77 una poate reduce TM duplex până la 5-10 C pe inserție77,78, dar facilitează totuși selectarea firelor antisens în complexul RISC. Modificările UNA plasate în regiunea de semințe a unui fir de ghidare siRNA pot reduce semnificativ efectele în afara țintei.79