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RNAs stanno emergendo come biomarcatori importanti e bersagli terapeutici, dovuto gli avanzamenti recenti nella catalisi di diversi processi biologici1,2,3e le scoperte dei ruoli degli RNA nel regolamento. Tradizionalmente, i fili antisenso sono stati utilizzati per associare a ssRNAs a Watson-Crick formazione duplex3,4,5,6,7,8, 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27. recentemente, triplex-formando acidi peptido nucleici (TFPNAs) sono stati progettati per associare a dsRNA via (Figura 1)3,28,29di bonding dell'idrogeno di Hoogsteen. regioni di dsRNA sono presenti nella maggior parte dei tradizionali RNA antisenso-mirati, tra cui pre-mRNA e mRNA, pre- o pri-miRNA3e molti altri non-codificazione RNAs1,26,27. RNAds attraverso formazione di tripla elica usando TFPNAs di targeting può essere vantaggioso a causa della sua specificità di struttura ed è di grande potenziale per l'uso nel ripristinare le normali funzioni degli RNA, che sono dysregulated in malattie, per esempio.
La recente pubblicazione funziona da Rozners et al.e noi3,28,29,30,31,32,33, 34,35,36,37,38,39,40,41, segnalati gli sforzi sul miglioramento il legame selettivo di modificate TFPNAs verso dsRNA con maggiore affinità. Abbiamo sviluppato metodi di sintesi per razionalmente progettati monomeri PNA (Figura 2) tra cui thio-pseudoisocytosine (L) monomero30 e guanidina-modificato 5-metil citosina (Q) monomero31. Attraverso vari metodi di caratterizzazione biochimica e biofisica, abbiamo dimostrato che PNAs relativamente breve (6-10 residui) che incorpora L e Q residui mostrano migliore riconoscimento di coppie di basi di Watson-Crick G-C e C-G, rispettivamente, di dsRNA. Inoltre, rispetto ai non modificato PNAs, PNAs contenenti residui L e Q mostrano associazione più selettivi verso dsRNA sopra ssRNA e dsDNA. La funzionalità di guanidina42 nella base Q consente PNAs entrare di cellule HeLa31.
Nel nostro laboratorio, sintetizziamo PNAs dalla Boc-chimica manuale (Boc o t- Boc acronimo di tert-butyloxycarbony (Vedi Figura 2) fase solida del peptide sintesi metodo4. La sintesi del monomero PNA con Boc come l'ammina protezione gruppo è comoda come il gruppo di Boc è stericamente meno ingombrante rispetto al fluorenylmethyloxycarbonyl (Fmoc) ammina proteggere il gruppo, che può essere utile durante il monomero PNA accoppiamento supporto solido. Il gruppo di Boc è acido-labile e può essere facilmente rimosso il supporto solido di 20-50% di acido trifluoroacetico (TFA) in diclorometano (DCM) durante la sintesi PNA. Un sintetizzatore di peptidi automatizzato può essere impiegato per sintetizzare gli oligomeri PNA; Tuttavia, eccesso di 3-5 volte di monomero PNA è necessaria per un sintetizzatore di peptidi automatizzato. Sintesi manuale richiede significativamente meno monomero PNA (2-3 volte in eccesso), con ogni accoppiamento facilmente monitorato dal Kaiser prova43. Inoltre, molti sintetizzatori automatizzati non sono compatibili con la sintesi di strategia Boc dovute all'uso di corrosivo TFA durante la fase di rimozione di Boc.
Gli oligomeri PNA possono essere purificati mediante cromatografia liquida ad alte prestazioni a fase inversa (RP-HPLC) seguita dalla caratterizzazione di peso molecolare mediante MALDI-TOF (figure 3 e 4)30, 31. impieghiamo pagina non-denaturante per monitorare la formazione triplex, causa del fatto che libero duplex RNA costruisce e PNA associato triplexes spesso Mostra di migrazione diverse tariffe (Figura 5)30,31 . Nessuna etichettatura è necessaria se efficiente post-colorazione può essere raggiunto per entrambe le RNA duplex e PNA· Bande di triplex2 RNA. Una relativamente piccola quantità di campione è necessario per non-denaturante pagina esperimenti. Tuttavia, i buffer di caricamento (incubazione) e i buffer in esecuzione (pH 8.3) non possono essere lo stesso, con conseguente le misurazioni si limita a triplexes cineticamente stabile, perché un pH relativamente alto 8.3 significativamente potrebbe destabilizzare un triplex.
2-Aminopurine è un isomero di adenina (6-aminopurine); l'intensità di fluorescenza 2-aminopurine (con un picco di emissione a circa 370 nm) è sensibile ai cambiamenti di ambiente strutturale locale ed è adatto per il monitoraggio della formazione triplex con il residuo di 2-aminopurine incorporato vicino l'ANP associazione sito ( Figura 6) 31. a differenza di molti altri coloranti che mostrano l'emissione di fluorescenza nella gamma visibile, 2-aminopurine-labeled RNA possa essere esposti alla luce della stanza senza foto candeggio. A differenza di esperimento di pagina in cui è spesso necessario un buffer in esecuzione del pH 8.3, titolazione fluorescenza 2-aminopurine basata permette la misura di associazione in un'unica soluzione a pH specificato e così può consentire la misurazione e la rilevazione di relativamente debole e Associazione cineticamente instabile all'equilibrio.
Esperimenti di fusione termici UV-assorbanza-rilevato consentono la misura della stabilità termica del duplex (Figura 7)31 e triPlex30,32,44,45. A seconda della lunghezza e sequenza di composizione, lo scioglimento dei triplexes può o non può mostrare una chiara transizione. Parametri termodinamici possono essere ottenuti se le curve di riscaldamento e raffreddamento si sovrappongono. Parametri termodinamici accurati possono essere ottenuti isotermica di titolazione calorimetria (ITC)32; Tuttavia, relativamente grandi quantità di campioni sono generalmente richiesti per ITC.