Полипуриновая обратная высокая шпилька

Полипуринные шпильки с обратным хогстеном ( PPRH ) представляют собой не модифицированные олигонуклеотиды , содержащие два полипуриновых домена, в зеркальном повторном моде, связанных с растяжением пентатимидина, образуя двухцепочечные молекулы ствола ствола ДНК. Два полипуриновых домена взаимодействуют с помощью внутримолекулярных связей с обратным хогстином , позволяющим образовать эту специфическую структуру шпильки.

Характеристики

PPRHS может связываться с полипиримидиновыми растяжками в ДНК с одним или с двумя больными с помощью связей Watson и Crick, устанавливающих трехцепочечные структуры ДНК. Формирование триплексов PPRHS происходит при физиологическом pH. PPRHs провоцирует смещение пряди. ^{[ 1 ]} из гомопуринской последовательности дцДНК -мишени, открывая две нити ДНК. Есть два типа PPRH: i) шаблон-pprhs ^{[ 2 ]} которые связываются с шаблонной цепью ДНК, ингибируя транскрипцию; и ii) кодирование-pprhs ^{[ 3 ]} которые связываются с кодирующей цепью сплайсинга, изменяющей ДНК. Оба типа PPRH снижают экспрессию генов. PPRH обладают высокой стабильностью в сыворотке и клетках и показывают отсутствие иммуногенности, не активирующей врожденной воспалительной реакции. ^{[ 4 ]} PPRHS не обладают нецелевыми эффектами и не показывают гепатотоксичность или нефротоксичность. ^{[ 5 ]}

Приложения

PPRHS можно использовать в качестве молчания генов инструментов ^{[ 6 ]} действуя по различным механизмам, чем триплекс, образующие олигонуклеотиды (TFOS), антисмысловые олигонуклеотиды или миРНК . После связывания с их мишенями PPRH могут снизить уровни мРНК и белка выбранных генов. Их действие было продемонстрировано in vitro для ряда генов, участвующих в метаболизме ( DHFR ), пролиферации ( MTOR ), топологии ДНК ( TOP1 ), жизни и старения ( теломераза ), апоптоз ( выживший , BCL2 ), факторы транскрипции и нераствование. Цели ( C-Myc ^{[ 7 ]} и k-ras ^{[ 8 ]}), протоонкогены ( MDM2 ), ^{[ 9 ]} напряжение репликации ( WEE1 , CHK1 ) ^{[ 10 ]} и тимидилатная синтаза (TYMS) ^{[ 11 ]} как часть стратегии генной терапии рака. Их доклиническое доказательство принципа было доказано in vivo с использованием гена антиапоптотического выжившего. ^{[ 12 ]} PPRH также применялись в качестве инструментов в иммунотерапии рака путем молчания CD47 в клетках рака молочной железы MCF7 и SIRPα в макрофагах, ^{[ 13 ]} и путь PD-1/PD-L1 в опухолевых клетках человека. ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]} PPRHS также можно использовать в качестве зонда захвата в различных разработках для обнаружения вирусной инфекции путем образования триплекс с РНК вируса, такого как SARS-COV-2, в технологии, называемой анализом обнаружения триплексных нуклеиновых кислот (Tenada). ^{[ 16 ]}

Дизайн и улучшения

PPRHs могут быть разработаны практически для любого гена в геноме путем поиска полипиримидиновых растяжков в последовательности желаемого гена. Оптимальные длины для каждого домена PPRHS находятся в пределах 20–30 нуклеотидов. Общая длина типичного PPRH составляет 55 нуклеотидов, рассматривающих два домена из 25 оснований плюс 5t для цикла связывания. Если перерывы пурина встречаются (до трех) в мишени полипиримидина, наибольшее сродство связывания PPRH достигается путем размещения в шпильке комплементарное основание (пиримидин) перед пуринами ^{[ 17 ]} (Дикий тип-pprh).

Ведж-пепр

Wedge-PPRH: Specific type of PPRH with an extension on the 5' end bearing the complementary sequence of the displaced strand of the target dsDNA

A further development consists in extending the 5' flank of the PPRH with a sequence complementary to the displaced polypurine strand of the target dsDNA which stabilizes the strand displacement, producing additional binding and functionality.^[17]

WEB tools

A triplex target DNA site (TTS), a stretch of DNA that is composed of polypurines, is able to form a triple-helix (triplex) structure in genomic DNA. Integrative WEB tools for identification and analysis of the triplex formation target DNA sequences, including PPRH sequences, associated with genes and regulatory elements (e.g., transcription factor binding sites, repeats, G-quadruplet motifs, SNPs, and non-protein coding regulatory DNA elements) in the human genome are publicly available (see External links).^[18]^[19]

These tools could be used to search biologically meaningful genome polypurine stretches, help to understand biological roles of the natural paired polypurine domains like PPRH and to optimize experimental design of anti-gene treatment.

References

^ Coma S, Noé V, Eritja R, Ciudad CJ (December 2005). "Strand displacement of double-stranded DNA by triplex-forming antiparallel purine-hairpins". Oligonucleotides. 15 (4): 269–283. doi:10.1089/oli.2005.15.269. hdl:10261/124878. PMID 16396621.
^ de Almagro MC, Coma S, Noé V, Ciudad CJ (April 2009). "Polypurine hairpins directed against the template strand of DNA knock down the expression of mammalian genes". The Journal of Biological Chemistry. 284 (17): 11579–11589. doi:10.1074/jbc.M900981200. PMC 2670163. PMID 19261618.
^ de Almagro MC, Mencia N, Noé V, Ciudad CJ (April 2011). "Coding polypurine hairpins cause target-induced cell death in breast cancer cells". Human Gene Therapy. 22 (4): 451–463. doi:10.1089/hum.2010.102. PMID 20942657.
^ Villalobos X, Rodríguez L, Prévot J, Oleaga C, Ciudad CJ, Noé V (January 2014). "Stability and immunogenicity properties of the gene-silencing polypurine reverse Hoogsteen hairpins". Molecular Pharmaceutics. 11 (1): 254–264. doi:10.1021/mp400431f. PMID 24251728.
^ Félix AJ, Ciudad CJ, Noé V (September 2018). "Functional pharmacogenomics and toxicity of PolyPurine Reverse Hoogsteen hairpins directed against survivin in human cells". Biochemical Pharmacology. 155: 8–20. doi:10.1016/j.bcp.2018.06.020. PMID 29940174. S2CID 49405355.
^ Aviñó A, Eritja R, Ciudad CJ, Noé V (June 2019). "Parallel Clamps and Polypurine Hairpins (PPRH) for Gene Silencing and Triplex-Affinity Capture: Design, Synthesis, and Use". Current Protocols in Nucleic Acid Chemistry. 77 (1): e78. doi:10.1002/cpnc.78. hdl:10261/182909. PMID 30912630. S2CID 85517931.
^ Valiuska S, Psaras AM, Noé V, Brooks TA, Ciudad CJ (December 2022). "Targeting MYC Regulation with Polypurine Reverse Hoogsteen Oligonucleotides". International Journal of Molecular Sciences. 24 (1): 378. doi:10.3390/ijms24010378. PMC 9820101. PMID 36613820.
^ Psaras AM, Valiuska S, Noé V, Ciudad CJ, Brooks TA (February 2022). "Targeting KRAS Regulation with PolyPurine Reverse Hoogsteen Oligonucleotides". International Journal of Molecular Sciences. 23 (4): 2097. doi:10.3390/ijms23042097. PMC 8876201. PMID 35216221.
^ Villalobos X, Rodríguez L, Solé A, Lliberós C, Mencia N, Ciudad CJ, Noé V (August 2015). "Effect of Polypurine Reverse Hoogsteen Hairpins on Relevant Cancer Target Genes in Different Human Cell Lines". Nucleic Acid Therapeutics. 25 (4): 198–208. doi:10.1089/nat.2015.0531. PMID 26042602.
^ Aubets E, Noé V, Ciudad CJ (May 2020). "Targeting replication stress response using polypurine reverse hoogsteen hairpins directed against WEE1 and CHK1 genes in human cancer cells". Biochemical Pharmacology. 175: 113911. doi:10.1016/j.bcp.2020.113911. PMID 32173365. S2CID 212728120.
^ Aubets E, J Félix A, Garavís M, Reyes L, Aviñó A, Eritja R, et al. (July 2020). "Detection of a G-Quadruplex as a Regulatory Element in Thymidylate synthase for Gene Silencing Using Polypurine Reverse Hoogsteen Hairpins". International Journal of Molecular Sciences. 21 (14): 5028. doi:10.3390/ijms21145028. PMC 7404261. PMID 32708710.
^ Rodríguez L, Villalobos X, Dakhel S, Padilla L, Hervas R, Hernández JL, et al. (December 2013). "Polypurine reverse Hoogsteen hairpins as a gene therapy tool against survivin in human prostate cancer PC3 cells in vitro and in vivo". Biochemical Pharmacology. 86 (11): 1541–1554. doi:10.1016/j.bcp.2013.09.013. PMID 24070653.
^ Bener G, J Félix A, Sánchez de Diego C, Pascual Fabregat I, Ciudad CJ, Noé V (September 2016). "Silencing of CD47 and SIRPα by Polypurine reverse Hoogsteen hairpins to promote MCF-7 breast cancer cells death by PMA-differentiated THP-1 cells". BMC Immunology. 17 (1): 32. doi:10.1186/s12865-016-0170-z. PMC 5037635. PMID 27671753.
^ Medina Enríquez MM, Félix AJ, Ciudad CJ, Noé V (2018). "Cancer immunotherapy using PolyPurine Reverse Hoogsteen hairpins targeting the PD-1/PD-L1 pathway in human tumor cells". PLOS ONE. 13 (11): e0206818. Bibcode:2018PLoSO..1306818M. doi:10.1371/journal.pone.0206818. PMC 6219785. PMID 30399174.
^ Ciudad CJ, Medina Enriquez MM, Félix AJ, Bener G, Noé V (April 2019). "Silencing PD-1 and PD-L1: the potential of PolyPurine Reverse Hoogsteen hairpins for the elimination of tumor cells". Immunotherapy. 11 (5): 369–372. doi:10.2217/imt-2018-0215. PMID 30786843. S2CID 73467979.
^ Aviñó A, Cuestas-Ayllón C, Gutiérrez-Capitán M, Vilaplana L, Grazu V, Noé V, et al. (December 2022). "Detection of SARS-CoV-2 Virus by Triplex Enhanced Nucleic Acid Detection Assay (TENADA)". International Journal of Molecular Sciences. 23 (23): 15258. doi:10.3390/ijms232315258. PMC 9740288. PMID 36499587.
^ Jump up to: ^a ^b Rodríguez L, Villalobos X, Solé A, Lliberós C, Ciudad CJ, Noé V (March 2015). "Improved design of PPRHs for gene silencing". Molecular Pharmaceutics. 12 (3): 867–877. doi:10.1021/mp5007008. PMID 25615267.
^ Jenjaroenpun P, Kuznetsov VA (декабрь 2009 г.). «Картирование TTS: интегративный веб-инструмент для анализа целевых последовательностей ДНК формирования триплекса, G-квадруплей и непротеиновых регуляторных ДНК-элементов в геноме человека» . BMC Genomics . 10 (Suppl 3): S9. doi : 10.1186/1471-2164-10-S3-S9 . PMC 2788396 . PMID 19958507 .
^ Jenjaroenpun P, Chew CS, Yong TP, Chowongkomon K, Thammasorn W, Kuznetsov VA (январь 2015). «База данных TTSMI: каталог сайтов ДНК -мишени Triplex, связанные с генами и регуляторными элементами в геноме человека» . Исследование нуклеиновых кислот . 43 (проблема базы данных): D110 - D116. doi : 10.1093/nar/gku970 . PMC 4384029 . PMID 25324314 .

Внешние ссылки

«Триплекс-образующий олигонуклеотидную целевую последовательность инструмента поиска последовательности» . Университет Техасского университета М.Д. Андерсон. Онкологический центр . Поиск инструмента для поиска полипуриновых и полипиримидиновых растяжков в ДНК
Jenjaroenpun P, Chew CS, Yong TP, Chowongkomon K, Thammasorn W, Kuznetsov Va. «База данных TTSMI: каталог сайтов ДНК -мишени Triplex, связанные с генами и регуляторными элементами в геноме человека» . A*Звездные биомедицинские науки институты .
Jenjaroenpun P, Kuznetsov Va. «Картирование TTS: интегративный веб-инструмент для анализа целевых последовательностей ДНК формирования триплекса, G-квадруплей и непротеиновых регуляторных ДНК-элементов в геноме человека» . A*Звездные биомедицинские науки институты .

[1] Coma S, Noé V, Eritja R, Ciudad CJ (December 2005). "Strand displacement of double-stranded DNA by triplex-forming antiparallel purine-hairpins". Oligonucleotides. 15 (4): 269–283. doi:10.1089/oli.2005.15.269. hdl:10261/124878. PMID 16396621.

[2] Almagro MC, Coma S, Noé V, Ciudad CJ (April 2009). "Polypurine hairpins directed against the template strand of DNA knock down the expression of mammalian genes". The Journal of Biological Chemistry. 284 (17): 11579–11589. doi:10.1074/jbc.M900981200. PMC 2670163. PMID 19261618.

[3] Almagro MC, Mencia N, Noé V, Ciudad CJ (April 2011). "Coding polypurine hairpins cause target-induced cell death in breast cancer cells". Human Gene Therapy. 22 (4): 451–463. doi:10.1089/hum.2010.102. PMID 20942657.

[4] Villalobos X, Rodríguez L, Prévot J, Oleaga C, Ciudad CJ, Noé V (January 2014). "Stability and immunogenicity properties of the gene-silencing polypurine reverse Hoogsteen hairpins". Molecular Pharmaceutics. 11 (1): 254–264. doi:10.1021/mp400431f. PMID 24251728.

[5] Félix AJ, Ciudad CJ, Noé V (September 2018). "Functional pharmacogenomics and toxicity of PolyPurine Reverse Hoogsteen hairpins directed against survivin in human cells". Biochemical Pharmacology. 155: 8–20. doi:10.1016/j.bcp.2018.06.020. PMID 29940174. S2CID 49405355.

[6] Aviñó A, Eritja R, Ciudad CJ, Noé V (June 2019). "Parallel Clamps and Polypurine Hairpins (PPRH) for Gene Silencing and Triplex-Affinity Capture: Design, Synthesis, and Use". Current Protocols in Nucleic Acid Chemistry. 77 (1): e78. doi:10.1002/cpnc.78. hdl:10261/182909. PMID 30912630. S2CID 85517931.

[7] Valiuska S, Psaras AM, Noé V, Brooks TA, Ciudad CJ (December 2022). "Targeting MYC Regulation with Polypurine Reverse Hoogsteen Oligonucleotides". International Journal of Molecular Sciences. 24 (1): 378. doi:10.3390/ijms24010378. PMC 9820101. PMID 36613820.

[8] Psaras AM, Valiuska S, Noé V, Ciudad CJ, Brooks TA (February 2022). "Targeting KRAS Regulation with PolyPurine Reverse Hoogsteen Oligonucleotides". International Journal of Molecular Sciences. 23 (4): 2097. doi:10.3390/ijms23042097. PMC 8876201. PMID 35216221.

[9] Villalobos X, Rodríguez L, Solé A, Lliberós C, Mencia N, Ciudad CJ, Noé V (August 2015). "Effect of Polypurine Reverse Hoogsteen Hairpins on Relevant Cancer Target Genes in Different Human Cell Lines". Nucleic Acid Therapeutics. 25 (4): 198–208. doi:10.1089/nat.2015.0531. PMID 26042602.

[10] Aubets E, Noé V, Ciudad CJ (May 2020). "Targeting replication stress response using polypurine reverse hoogsteen hairpins directed against WEE1 and CHK1 genes in human cancer cells". Biochemical Pharmacology. 175: 113911. doi:10.1016/j.bcp.2020.113911. PMID 32173365. S2CID 212728120.

[11] Aubets E, J Félix A, Garavís M, Reyes L, Aviñó A, Eritja R, et al. (July 2020). "Detection of a G-Quadruplex as a Regulatory Element in Thymidylate synthase for Gene Silencing Using Polypurine Reverse Hoogsteen Hairpins". International Journal of Molecular Sciences. 21 (14): 5028. doi:10.3390/ijms21145028. PMC 7404261. PMID 32708710.

[12] Rodríguez L, Villalobos X, Dakhel S, Padilla L, Hervas R, Hernández JL, et al. (December 2013). "Polypurine reverse Hoogsteen hairpins as a gene therapy tool against survivin in human prostate cancer PC3 cells in vitro and in vivo". Biochemical Pharmacology. 86 (11): 1541–1554. doi:10.1016/j.bcp.2013.09.013. PMID 24070653.

[13] Bener G, J Félix A, Sánchez de Diego C, Pascual Fabregat I, Ciudad CJ, Noé V (September 2016). "Silencing of CD47 and SIRPα by Polypurine reverse Hoogsteen hairpins to promote MCF-7 breast cancer cells death by PMA-differentiated THP-1 cells". BMC Immunology. 17 (1): 32. doi:10.1186/s12865-016-0170-z. PMC 5037635. PMID 27671753.

[14] Medina Enríquez MM, Félix AJ, Ciudad CJ, Noé V (2018). "Cancer immunotherapy using PolyPurine Reverse Hoogsteen hairpins targeting the PD-1/PD-L1 pathway in human tumor cells". PLOS ONE. 13 (11): e0206818. Bibcode:2018PLoSO..1306818M. doi:10.1371/journal.pone.0206818. PMC 6219785. PMID 30399174.

[15] Ciudad CJ, Medina Enriquez MM, Félix AJ, Bener G, Noé V (April 2019). "Silencing PD-1 and PD-L1: the potential of PolyPurine Reverse Hoogsteen hairpins for the elimination of tumor cells". Immunotherapy. 11 (5): 369–372. doi:10.2217/imt-2018-0215. PMID 30786843. S2CID 73467979.

[16] Aviñó A, Cuestas-Ayllón C, Gutiérrez-Capitán M, Vilaplana L, Grazu V, Noé V, et al. (December 2022). "Detection of SARS-CoV-2 Virus by Triplex Enhanced Nucleic Acid Detection Assay (TENADA)". International Journal of Molecular Sciences. 23 (23): 15258. doi:10.3390/ijms232315258. PMC 9740288. PMID 36499587.

[:0-17] Jump up to: ^a ^b Rodríguez L, Villalobos X, Solé A, Lliberós C, Ciudad CJ, Noé V (March 2015). "Improved design of PPRHs for gene silencing". Molecular Pharmaceutics. 12 (3): 867–877. doi:10.1021/mp5007008. PMID 25615267.

[18] Jenjaroenpun P, Kuznetsov VA (декабрь 2009 г.). «Картирование TTS: интегративный веб-инструмент для анализа целевых последовательностей ДНК формирования триплекса, G-квадруплей и непротеиновых регуляторных ДНК-элементов в геноме человека» . BMC Genomics . 10 (Suppl 3): S9. doi : 10.1186/1471-2164-10-S3-S9 . PMC 2788396 . PMID 19958507 .

[19] Jenjaroenpun P, Chew CS, Yong TP, Chowongkomon K, Thammasorn W, Kuznetsov VA (январь 2015). «База данных TTSMI: каталог сайтов ДНК -мишени Triplex, связанные с генами и регуляторными элементами в геноме человека» . Исследование нуклеиновых кислот . 43 (проблема базы данных): D110 - D116. doi : 10.1093/nar/gku970 . PMC 4384029 . PMID 25324314 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[18]

[19]