Полипуриновая заколка для волос с обратным ходом Хугстина

Полипуриновые шпильки обратного Хугстина ( PPRH ) представляют собой немодифицированные олигонуклеотиды , содержащие два полипуриновых домена, расположенных в форме зеркального повтора, связанных пентатимидиновым отрезком, образующим двухцепочечные молекулы стебельной петли ДНК. Два полипуриновых домена взаимодействуют посредством внутримолекулярных обратных связей Хугстина, что позволяет сформировать эту специфическую шпильчную структуру.

Характеристики

PPRH могут связываться с полипиримидиновыми участками одно- или двухцепочечной ДНК с помощью связей Уотсона и Крика, образуя трехцепочечные структуры ДНК. Образование триплексов PPRH происходит при физиологическом pH. PPRH провоцируют смещение прядей. ^[1] гомопуриновой последовательности целевой дцДНК, открывая две цепи ДНК. Существует два типа PPRH: i) Шаблонные PPRH. ^[2] которые связываются с матричной цепью ДНК, ингибируя транскрипцию; и ii) Кодирование-PPRH ^[3] которые связываются с кодирующей цепью ДНК, изменяя сплайсинг. Оба типа PPRH снижают экспрессию генов. PPRH обладают высокой стабильностью в сыворотке и клетках и демонстрируют отсутствие иммуногенности, не активируя врожденный воспалительный ответ. ^[4] PPRH не оказывают нецелевого действия и не проявляют гепатотоксичности или нефротоксичности. ^[5]

Приложения

PPRH могут быть использованы в качестве подавления генов инструментов ^[6] действуют по иным механизмам, чем олигонуклеотиды, образующие триплекс (TFO), антисмысловые олигонуклеотиды или миРНК . При связывании со своими мишенями PPRH могут снижать уровни мРНК и белков выбранных генов. Их действие было продемонстрировано in vitro для ряда генов, участвующих в метаболизме ( DHFR ), пролиферации ( mTOR ), топологии ДНК ( TOP1 ), продолжительности жизни и старении ( теломераза ), апоптозе ( сурвивин , BCL2 ), факторах транскрипции и нелекарственных препаратах. цели ( c-MYC ^[7] и к-Рас ^[8]), протоонкогены ( MDM2 ), ^[9] репликационный стресс ( WEE1 , CHK1 ) ^[10] и тимидилатсинтаза (TYMS) ^[11] как часть стратегии генной терапии рака. Их доклиническое подтверждение принципа было доказано in vivo с использованием антиапоптотического гена сурвивина. ^[12] PPRH также применялись в качестве инструментов иммунотерапии рака путем подавления CD47 в клетках рака молочной железы MCF7 и SIRPα в макрофагах. ^[13] и путь PD-1/PD-L1 в опухолевых клетках человека. ^[14]^[15] PPRH также можно использовать в качестве зонда захвата в различных устройствах для обнаружения вирусной инфекции путем образования триплекса с РНК вируса, такого как SARS-CoV-2, в технологии, называемой триплексным анализом обнаружения нуклеиновых кислот (TENADA). ^[16]

Дизайн и улучшения

PPRH можно сконструировать практически для любого гена в геноме путем поиска полипиримидиновых участков в последовательности желаемого гена. Оптимальные длины каждого домена PPRH находятся в пределах 20–30 нуклеотидов. Общая длина типичного PPRH составляет 55 нуклеотидов, учитывая два домена по 25 оснований плюс 5Т для связывающей петли. Если в пределах полипиримидиновой мишени встречаются пуриновые прерывания (до трех), наибольшая аффинность связывания PPRH достигается за счет помещения в шпильку комплементарного основания (пиримидина) перед пуринами. ^[17] (Дикий тип-PPRH).

Клин-ППРХ

Wedge-PPRH: особый тип PPRH с расширением на 5'-конце, несущим комплементарную последовательность смещенной цепи целевой дцДНК.

Дальнейшее развитие заключается в удлинении 5'-фланка PPRH последовательностью, комплементарной смещенной полипуриновой цепи целевой дцДНК, которая стабилизирует смещение цепи, обеспечивая дополнительное связывание и функциональность. ^[17]

ВЕБ-инструменты

Триплексный целевой сайт ДНК (TTS), участок ДНК, состоящий из полипуринов, способен образовывать структуру тройной спирали (триплекса) в геномной ДНК. Интегративные WEB-инструменты для идентификации и анализа целевых последовательностей ДНК для формирования триплекса, включая последовательности PPRH, связанные с генами и регуляторными элементами (например, сайтами связывания факторов транскрипции, повторами, мотивами G-квадруплетов, SNP и небелково-кодирующими регуляторными элементами ДНК). ) в геноме человека общедоступны (см. Внешние ссылки). ^[18]^[19]

Эти инструменты могут быть использованы для поиска биологически значимых полипуриновых участков генома, помогают понять биологическую роль природных парных полипуриновых доменов, таких как PPRH, и оптимизировать экспериментальный дизайн лечения антигенами.

Ссылки

^ Кома С., Ноэ В., Эритха Р., Сьюдад С.Дж. (декабрь 2005 г.). «Замещение цепи двухцепочечной ДНК антипараллельными пуриновыми шпильками, образующими триплекс». Олигонуклеотиды . 15 (4): 269–283. дои : 10.1089/oli.2005.15.269 . hdl : 10261/124878 . ПМИД 16396621 .
^ де Альмагро MC, Кома С, Ноэ В, Сьюдад CJ (апрель 2009 г.). «Полипуриновые шпильки, направленные против матричной цепи ДНК, подавляют экспрессию генов млекопитающих» . Журнал биологической химии . 284 (17): 11579–11589. дои : 10.1074/jbc.M900981200 . ПМК 2670163 . ПМИД 19261618 .
^ де Альмагро MC, Менсия Н, Ноэ В, Сьюдад CJ (апрель 2011 г.). «Кодирующие полипуриновые шпильки вызывают целенаправленную гибель клеток рака молочной железы». Генная терапия человека . 22 (4): 451–463. дои : 10.1089/hum.2010.102 . ПМИД 20942657 .
^ Вильялобос X, Родригес Л., Превот Дж., Олеага С., Сити СиДжей, Ной В. (январь 2014 г.). «Свойства стабильности и иммуногенности полипуриновых обратных шпилек Хугстина, подавляющих гены». Молекулярная фармацевтика . 11 (1): 254–264. дои : 10.1021/mp400431f . ПМИД 24251728 .
^ Феликс А.Дж., Сьюдад С.Дж., Ноэ В. (сентябрь 2018 г.). «Функциональная фармакогеномика и токсичность полипуриновых обратных шпилек Хугстина, направленных против сурвивина в клетках человека». Биохимическая фармакология . 155 : 8–20. дои : 10.1016/j.bcp.2018.06.020 . ПМИД 29940174 . S2CID 49405355 .
^ Авиньо А., Эритха Р., Сьюдад С.Дж., Ноэ В. (июнь 2019 г.). «Параллельные зажимы и полипуриновые шпильки (PPRH) для подавления генов и триплекс-аффинного захвата: дизайн, синтез и использование». Современные протоколы химии нуклеиновых кислот . 77 (1): е78. дои : 10.1002/cpnc.78 . hdl : 10261/182909 . ПМИД 30912630 . S2CID 85517931 .
^ Валюска С., Псарас А.М., Ноэ В., Брукс Т.А., Сьюдад С.Дж. (декабрь 2022 г.). «Нацеливание на регулирование MYC с помощью полипуриновых обратных олигонуклеотидов Хугстина» . Международный журнал молекулярных наук . 24 (1): 378. doi : 10.3390/ijms24010378 . ПМК 9820101 . ПМИД 36613820 .
^ Псарас А.М., Валюска С., Ной В., Сити С.Дж., Брукс Т.А. (февраль 2022 г.). «Нацеливание на регуляцию KRAS с помощью полипуриновых обратных олигонуклеотидов Хугстина» . Международный журнал молекулярных наук . 23 : 2097.doi : (4 ) 10.3390/ijms23042097 . ПМЦ 8876201 . ПМИД 35216221 .
^ Вильялобос X, Родригес Л, Соле А, Ллиберос К, Менсия Н, Сьюдад СХ, Ноэ В (август 2015 г.). «Влияние полипуриновых обратных шпилек Хугстина на соответствующие гены-мишени рака в различных клеточных линиях человека». Нуклеиновая кислотная терапия . 25 (4): 198–208. дои : 10.1089/нат.2015.0531 . ПМИД 26042602 .
^ Обетс Э., Ноэ В., Сьюдад С.Дж. (май 2020 г.). «Нацеливание на реакцию репликационного стресса с использованием полипуриновых шпилек с обратным крючком, направленных против генов WEE1 и CHK1 в раковых клетках человека». Биохимическая фармакология . 175 : 113911. doi : 10.1016/j.bcp.2020.113911 . ПМИД 32173365 . S2CID 212728120 .
^ Обетс Э., Дж. Феликс А., Гаравис М., Рейес Л., Авиньо А., Эритха Р. и др. (июль 2020 г.). «Обнаружение G-квадруплекса как регуляторного элемента тимидилатсинтазы для подавления генов с использованием полипуриновых обратных шпилек Хугстина» . Международный журнал молекулярных наук . 21 (14): 5028. doi : 10.3390/ijms21145028 . ПМЦ 7404261 . ПМИД 32708710 .
^ Родригес Л., Вильялобос Х., Дахель С., Падилья Л., Эрвас Р., Эрнандес Х.Л. и др. (декабрь 2013 г.). «Полипуриновые обратные шпильки Хугстина как инструмент генной терапии против сурвивина в клетках PC3 рака предстательной железы человека in vitro и in vivo». Биохимическая фармакология . 86 (11): 1541–1554. дои : 10.1016/j.bcp.2013.09.013 . ПМИД 24070653 .
^ Бенер Дж., Дж. Феликс А., Санчес де Диего К., Паскуаль Фабрегат I, Сьюдад С.Дж., Ноэ В. (сентябрь 2016 г.). «Замалчивание CD47 и SIRPα полипуриновыми обратными шпильками Хугстина для содействия гибели клеток рака молочной железы MCF-7 за счет PMA-дифференцированных клеток THP-1» . БМК Иммунология . 17 (1): 32. дои : 10.1186/s12865-016-0170-z . ПМК 5037635 . ПМИД 27671753 .
^ Медина Энрикес М.М., Феликс А.Дж., Сьюдад С.Дж., Ноэ В. (2018). «Иммунотерапия рака с использованием шпилек PolyPurine Reverse Hoogsteen, нацеленных на путь PD-1/PD-L1 в опухолевых клетках человека» . ПЛОС ОДИН . 13 (11): e0206818. Бибкод : 2018PLoSO..1306818M . дои : 10.1371/journal.pone.0206818 . ПМК 6219785 . ПМИД 30399174 .
^ Сьюдад С.Дж., Медина Энрикес М.М., Феликс А.Дж., Бенер Г., Ноэ В. (апрель 2019 г.). «Подавление PD-1 и PD-L1: потенциал полипуриновых шпилек Хугстина для устранения опухолевых клеток». Иммунотерапия . 11 (5): 369–372. дои : 10.2217/imt-2018-0215 . ПМИД 30786843 . S2CID 73467979 .
^ Авиньо А., Куэстас-Айлон С., Гутьеррес-Капитан М., Вилаплана Л., Грасу В., Ноэ В. и др. (декабрь 2022 г.). «Обнаружение вируса SARS-CoV-2 с помощью триплексного анализа обнаружения нуклеиновых кислот (TENADA)» . Международный журнал молекулярных наук . 23 (23): 15258. doi : 10.3390/ijms232315258 . ПМЦ 9740288 . ПМИД 36499587 .
^ Jump up to: ^а ^б Родригес Л., Вильялобос Х, Соле А, Ллиберос К, Сьюдад СиДжей, Ноэ В (март 2015 г.). «Улучшенная конструкция PPRH для подавления генов». Молекулярная фармацевтика . 12 (3): 867–877. дои : 10.1021/mp5007008 . ПМИД 25615267 .
^ Дженджароенпун П., Кузнецов В.А. (декабрь 2009 г.). «TTS-картирование: интегративный WEB-инструмент для анализа целевых последовательностей ДНК, образующих триплекс, G-квадруплетов и некодирующих белок регуляторных элементов ДНК в геноме человека» . БМК Геномика . 10 (Приложение 3): S9. дои : 10.1186/1471-2164-10-S3-S9 . ПМЦ 2788396 . ПМИД 19958507 .
^ Дженджароенпун П., Чу К.С., Йонг Т.П., Човонгкомон К., Таммасорн В., Кузнецов В.А. (январь 2015 г.). «База данных TTSMI: каталог триплексных сайтов-мишеней ДНК, связанных с генами и регуляторными элементами генома человека» . Исследования нуклеиновых кислот . 43 (Проблема с базой данных): D110–D116. дои : 10.1093/nar/gku970 . ПМЦ 4384029 . ПМИД 25324314 .

Внешние ссылки

«Инструмент поиска целевой последовательности триплекс-образующих олигонуклеотидов» . Онкологический центр доктора медицины Андерсона Техасского университета . Инструмент поиска для поиска участков полипурина и полипиримидина в ДНК
Дженджароенпун П., Чу К.С., Йонг Т.П., Чоовонгкомон К., Таммасорн В., Кузнецов В.А. «База данных TTSMI: каталог триплексных сайтов-мишеней ДНК, связанных с генами и регуляторными элементами генома человека» . Институты биомедицинских наук A*STAR .
Дженджароенпун П, Кузнецов ВА. «Картирование TTS: интегративный WEB-инструмент для анализа целевых последовательностей ДНК, образующих триплекс, G-квадруплетов и некодирующих белок регуляторных элементов ДНК в геноме человека» . Институты биомедицинских наук A*STAR .

[1] Кома С., Ноэ В., Эритха Р., Сьюдад С.Дж. (декабрь 2005 г.). «Замещение цепи двухцепочечной ДНК антипараллельными пуриновыми шпильками, образующими триплекс». Олигонуклеотиды . 15 (4): 269–283. дои : 10.1089/oli.2005.15.269 . hdl : 10261/124878 . ПМИД 16396621 .

[2] де Альмагро MC, Кома С, Ноэ В, Сьюдад CJ (апрель 2009 г.). «Полипуриновые шпильки, направленные против матричной цепи ДНК, подавляют экспрессию генов млекопитающих» . Журнал биологической химии . 284 (17): 11579–11589. дои : 10.1074/jbc.M900981200 . ПМК 2670163 . ПМИД 19261618 .

[3] де Альмагро MC, Менсия Н, Ноэ В, Сьюдад CJ (апрель 2011 г.). «Кодирующие полипуриновые шпильки вызывают целенаправленную гибель клеток рака молочной железы». Генная терапия человека . 22 (4): 451–463. дои : 10.1089/hum.2010.102 . ПМИД 20942657 .

[4] Вильялобос X, Родригес Л., Превот Дж., Олеага С., Сити СиДжей, Ной В. (январь 2014 г.). «Свойства стабильности и иммуногенности полипуриновых обратных шпилек Хугстина, подавляющих гены». Молекулярная фармацевтика . 11 (1): 254–264. дои : 10.1021/mp400431f . ПМИД 24251728 .

[5] Феликс А.Дж., Сьюдад С.Дж., Ноэ В. (сентябрь 2018 г.). «Функциональная фармакогеномика и токсичность полипуриновых обратных шпилек Хугстина, направленных против сурвивина в клетках человека». Биохимическая фармакология . 155 : 8–20. дои : 10.1016/j.bcp.2018.06.020 . ПМИД 29940174 . S2CID 49405355 .

[6] Авиньо А., Эритха Р., Сьюдад С.Дж., Ноэ В. (июнь 2019 г.). «Параллельные зажимы и полипуриновые шпильки (PPRH) для подавления генов и триплекс-аффинного захвата: дизайн, синтез и использование». Современные протоколы химии нуклеиновых кислот . 77 (1): е78. дои : 10.1002/cpnc.78 . hdl : 10261/182909 . ПМИД 30912630 . S2CID 85517931 .

[7] Валюска С., Псарас А.М., Ноэ В., Брукс Т.А., Сьюдад С.Дж. (декабрь 2022 г.). «Нацеливание на регулирование MYC с помощью полипуриновых обратных олигонуклеотидов Хугстина» . Международный журнал молекулярных наук . 24 (1): 378. doi : 10.3390/ijms24010378 . ПМК 9820101 . ПМИД 36613820 .

[8] Псарас А.М., Валюска С., Ной В., Сити С.Дж., Брукс Т.А. (февраль 2022 г.). «Нацеливание на регуляцию KRAS с помощью полипуриновых обратных олигонуклеотидов Хугстина» . Международный журнал молекулярных наук . 23 : 2097.doi : (4 ) 10.3390/ijms23042097 . ПМЦ 8876201 . ПМИД 35216221 .

[9] Вильялобос X, Родригес Л, Соле А, Ллиберос К, Менсия Н, Сьюдад СХ, Ноэ В (август 2015 г.). «Влияние полипуриновых обратных шпилек Хугстина на соответствующие гены-мишени рака в различных клеточных линиях человека». Нуклеиновая кислотная терапия . 25 (4): 198–208. дои : 10.1089/нат.2015.0531 . ПМИД 26042602 .

[10] Обетс Э., Ноэ В., Сьюдад С.Дж. (май 2020 г.). «Нацеливание на реакцию репликационного стресса с использованием полипуриновых шпилек с обратным крючком, направленных против генов WEE1 и CHK1 в раковых клетках человека». Биохимическая фармакология . 175 : 113911. doi : 10.1016/j.bcp.2020.113911 . ПМИД 32173365 . S2CID 212728120 .

[11] Обетс Э., Дж. Феликс А., Гаравис М., Рейес Л., Авиньо А., Эритха Р. и др. (июль 2020 г.). «Обнаружение G-квадруплекса как регуляторного элемента тимидилатсинтазы для подавления генов с использованием полипуриновых обратных шпилек Хугстина» . Международный журнал молекулярных наук . 21 (14): 5028. doi : 10.3390/ijms21145028 . ПМЦ 7404261 . ПМИД 32708710 .

[12] Родригес Л., Вильялобос Х., Дахель С., Падилья Л., Эрвас Р., Эрнандес Х.Л. и др. (декабрь 2013 г.). «Полипуриновые обратные шпильки Хугстина как инструмент генной терапии против сурвивина в клетках PC3 рака предстательной железы человека in vitro и in vivo». Биохимическая фармакология . 86 (11): 1541–1554. дои : 10.1016/j.bcp.2013.09.013 . ПМИД 24070653 .

[13] Бенер Дж., Дж. Феликс А., Санчес де Диего К., Паскуаль Фабрегат I, Сьюдад С.Дж., Ноэ В. (сентябрь 2016 г.). «Замалчивание CD47 и SIRPα полипуриновыми обратными шпильками Хугстина для содействия гибели клеток рака молочной железы MCF-7 за счет PMA-дифференцированных клеток THP-1» . БМК Иммунология . 17 (1): 32. дои : 10.1186/s12865-016-0170-z . ПМК 5037635 . ПМИД 27671753 .

[14] Медина Энрикес М.М., Феликс А.Дж., Сьюдад С.Дж., Ноэ В. (2018). «Иммунотерапия рака с использованием шпилек PolyPurine Reverse Hoogsteen, нацеленных на путь PD-1/PD-L1 в опухолевых клетках человека» . ПЛОС ОДИН . 13 (11): e0206818. Бибкод : 2018PLoSO..1306818M . дои : 10.1371/journal.pone.0206818 . ПМК 6219785 . ПМИД 30399174 .

[15] Сьюдад С.Дж., Медина Энрикес М.М., Феликс А.Дж., Бенер Г., Ноэ В. (апрель 2019 г.). «Подавление PD-1 и PD-L1: потенциал полипуриновых шпилек Хугстина для устранения опухолевых клеток». Иммунотерапия . 11 (5): 369–372. дои : 10.2217/imt-2018-0215 . ПМИД 30786843 . S2CID 73467979 .

[16] Авиньо А., Куэстас-Айлон С., Гутьеррес-Капитан М., Вилаплана Л., Грасу В., Ноэ В. и др. (декабрь 2022 г.). «Обнаружение вируса SARS-CoV-2 с помощью триплексного анализа обнаружения нуклеиновых кислот (TENADA)» . Международный журнал молекулярных наук . 23 (23): 15258. doi : 10.3390/ijms232315258 . ПМЦ 9740288 . ПМИД 36499587 .

[:0-17] Jump up to: ^а ^б Родригес Л., Вильялобос Х, Соле А, Ллиберос К, Сьюдад СиДжей, Ноэ В (март 2015 г.). «Улучшенная конструкция PPRH для подавления генов». Молекулярная фармацевтика . 12 (3): 867–877. дои : 10.1021/mp5007008 . ПМИД 25615267 .

[18] Дженджароенпун П., Кузнецов В.А. (декабрь 2009 г.). «TTS-картирование: интегративный WEB-инструмент для анализа целевых последовательностей ДНК, образующих триплекс, G-квадруплетов и некодирующих белок регуляторных элементов ДНК в геноме человека» . БМК Геномика . 10 (Приложение 3): S9. дои : 10.1186/1471-2164-10-S3-S9 . ПМЦ 2788396 . ПМИД 19958507 .

[19] Дженджароенпун П., Чу К.С., Йонг Т.П., Човонгкомон К., Таммасорн В., Кузнецов В.А. (январь 2015 г.). «База данных TTSMI: каталог триплексных сайтов-мишеней ДНК, связанных с генами и регуляторными элементами генома человека» . Исследования нуклеиновых кислот . 43 (Проблема с базой данных): D110–D116. дои : 10.1093/nar/gku970 . ПМЦ 4384029 . ПМИД 25324314 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]