新研究表明RNA如何稳定地与人工核酸结合

随着医学研究的进展，传统的治疗方案正在迅速耗尽。如今，迫切需要新的方法来治疗对常规药物无反应的疾病。在寻找这些方法时，科学转向了广泛的潜在答案，包括人工核酸。人工或异种核酸与天然核酸(认为DNA和RNA)相似，但完全在实验室生产。

异种核酸对于开发基于核酸的药物至关重要。为了有效，它们必须能够稳定地结合天然RNA(DNA的细胞单链形式，这对于所有身体过程都是必不可少的)。然而，目前尚不清楚RNA如何与这些异种核酸杂交。研究人员的一项新研究阐明了这种机制，为潜在的革命性的基于核酸的药物的开发打开了大门。

在《通信化学》上发表的实验研究中，研究人员团队能够确定与人工核酸丝氨醇核酸(SNA)或L-苏氨酸核酸(L-aTNA)杂交的三维结构，其中两个少数能够与天然RNA有效结合并形成双链体的异种核酸。这项研究是名古屋大学工学研究生院，名古屋市立大学药理学研究生院，国立自然科学研究院生命与生命系统探索研究中心(ExCELLS)的研究人员合作的结果，大阪大学大学院工学研究科。

天然核酸(例如DNA和RNA)具有糖磷酸化的“骨架”和基于氮的成分。尽管SNA和L-aTNA中的氮基成分保持不变，但它们却具有氨基酸基骨架。SNA和L-aTNA具有结构简单，易于合成，水溶性和核酸酶高的优势，因此具有优于其他人工核酸的优势。这些特性使它们更适合开发核酸药物。“由于SNA和L-aTNA可以与天然核酸结合，因此我们想知道稳定SNA或L-aTNA与RNA之间双链体结构的关键是什么，”该研究的首席科学家Yukiko Kamiya博士说：“因此，我们开始着手确定三维结构。”

他们发现分子内(分子内)相互作用对于保持由无环核酸和RNA形成的螺旋(扭曲)双链结构很重要。尽管天然核酸的螺旋结构是A型的，这意味着它们向右扭曲，但这些合成的双链体结构似乎以垂直模式排列，从而在螺旋的每一圈之间产生了较大的区域。此外，他们通过“ Hoogsteen碱基对”相互作用获得了由L-aTNA或SNA和RNA组成的三链结构，如图1所示。

这些发现质疑了许多迄今为止我们认为是生物学基础的东西。与目前公认的知识相反，核糖(天然核酸骨架中的糖)似乎对于形成稳定的双链体不是必需的。那自然为什么要选择核糖呢?Kamiya博士说：“通过对螺旋结构的进一步研究，也许可以更好地解决这一问题。”

目前，她的团队很高兴他们的发现打开了更多的药物开发途径。“这些双链结构的理解可以帮助我们拿出基于核酸的药物的新颖的设计。我们希望通过这些发现，核酸发展酸性药物会加速，”她说。

当然，这些见解不仅仅涉及医疗应用。核酸是所有活生物体“构建”的蓝图，但是我们意识到它们的许多秘密仍然未被发现。这些发现为一小部分但重要的核酸提供了启示。

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