Прорыв в РНК-нанотехнологиях: получены стабильные трехмерные РНК-наноструктуры
Опубликовано lana в 21 января, 2011 - 16:14
Ученые смогли преодолеть большое препятствие на пути к использованию генетического материала РНК
в нанотехнологиях – области, занимающейся разработкой машин в тысячи
раз меньшего размера, чем толщина человеческого волоса, где сейчас
доминирует ДНК. Полученные ими результаты, способные ускорить
использование РНК-нанотехнологий в области медицины, представлены в
журнале ACS Nano.
 Профессор биомедицинской инженерии
Университета Цинциннати (University of
Cincinnati) доктор философии Пейсян Го
(Peixuan Guo).
(Фото: science-bits.blogspot.com)
Профессор биомедицинской инженерии Университета Цинциннати (University of Cincinnati) доктор философии Пейсян Го
(Peixuan Guo) и его коллеги отмечают, что, имея общие химические
свойства, ДНК, двухцепочечный генетический «план жизни», и РНК, ее
одноцепочечная «кузина», могут использоваться в качестве строительных
блоков для создания наноструктур и наноустройств. В некоторых отношениях
РНК даже имеет преимущества перед ДНК. Область ДНК-нанотехнологий уже
давно и интенсивно развивается. Однако РНК-нанотехнологии, которым всего
10 лет, не менее перспективны и могут с успехом применяться в лечении
рака, а также вирусных и генетических заболеваний. Медленный прогресс
РНК-нанотехнологий объясняется химической нестабильностью РНК и ее
разрушением в присутствии ферментов.
Профессору Го и его коллегам удалось получить высокостабильную РНК-наночастицу.
«Фермент РНКаза случайным образом разрезает РНК на
мелкие фрагменты, делая это очень эффективно – всего за нескольких
минут», – объясняет профессор Го. «Учитывая, что РНКаза присутствует
повсюду, получение РНК в лаборатории – чрезвычайно сложная задача».
 Наноразмерные моторы, такие как этот –
из ДНК-вала и шести РНК-винтов –
могут обеспечить энергией крошечные
наномашины, каждая из которых в тысячи
раз меньше толщины человеческого волоса.
(Изображение: portal.acs.org)
Заменив одну из химических групп в макромолекуле, Го и его коллеги
нашли способ воспрепятствовать действию РНКазы и создать стабильные трехмерные конфигурации РНК, значительно расширив возможности ее применения в нанотехнологиях.
Ученые сосредоточили свое внимание на кольцах рибозы, которые вместе с
фосфатными группами составляют остов нуклеополимера. Заменив один из
участков рибозного кольца, Го и его коллеги сделали невозможным его
связывание с РНКазой, получив, таким образом, устойчивую к разрушению
молекулярную структуру.
«Взаимодействие между РНКазой и РНК требует соответствия структурной
конформации», – объясняет Го. «Если конформация РНК изменяется, РНКаза
не может распознать РНК и связывание становится проблематичным».
Показав в более ранних исследованиях, что такое изменение делает РНК
стабильной в двойной спирали, ученые отказались от изучения его
потенциала в воздействии на фолдинг РНК в трехмерную структуру,
необходимую в нанотехнологии.
«Мы установили, что модифицированная РНК может соответствующим
образом сворачиваться в 3-D структуру и выполнять свои биологические
функции», – говорит Го.
Ученые протестировали способность трехмерной РНК-наноструктуры
обеспечивать энергией наноразмерный биологический мотор одного из
бактериофагов – вирусов, инфицирующих бактерии – работающий с помощью
молекул РНК. Модифицированная РНК показала отличную биологическую
активность даже в присутствии высоких концентраций ферментов, обычно
разрушающих этот полимер.
Как ДНК, так и РНК могут служить строительными блоками для постоянно
растущего производства наноструктур. Новаторский подход, предложенный
Нэдом Симэном 30 лет назад, привел к взрыву информации в области
ДНК-нанотехнологии. Молекулами РНК можно манипулировать с той же
простотой, что и ДНК, получая при этом неканоническое спаривание
оснований, универсальные функции и каталитическую активность,
аналогичную белковой. Однако, испугавшись чувствительности РНК к РНКазе,
многие ученые ушли из РНК-нанотехнологий. Мы сообщаем о получении
стабильных РНК-наночастиц, устойчивых к разложению РНКазой. 2′-F
(2′-фтор)-РНК сохраняет способность к правильной димеризации и
биологическую активность в приведении в движение наномотора бактериофага
phi29 при упаковке вирусной ДНК и образовании инфекционных вирусных
частиц. Наши результаты демонстрируют целесообразность производства
устойчивых к РНКазе, биологически активных и стабильных РНК-наночастиц
для применения в нанотехнологии.
(Аннотация к статье в ACS Nano). (Фото: pubs.acs.org)
Полученные данные подтверждают целесообразность производства
устойчивых к ферменту РНКазе, биологически активных и стабильных РНК для
использования в области нанотехнологий.
«Так как стабильные молекулы РНК могут быть использованы для сборки
различных наноструктур, они являются идеальным инструментом для доставки
адресных терапевтических средств в раковые или инфицированные вирусами
клетки»,– считает профессор Го.
Исследование финансировалось национальным институтом здравоохранения (National Institutes of Health) США.
Аннотация к статье Fabrication of Stable and RNase-Resistant RNA Nanoparticles Active in Gearing the Nanomotors for Viral DNA Packaging
Пожалуйста, оцените статью:
- Источник(и):
http://portal.acs.org/…corg/content?… http://healthnews.uc.edu/news/?…
http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/proryv-v-rnk-nanotekhnologiyakh-polucheny-stabilnye-trekhmernye-rnk-nanostruktury
|
