Введение к работе
Актуальность проблемы. Модифицированные производные нуклеиновых кислот (НК) широко используются в молекулярной биологии и медицине, так как обладают уникальными свойствами, в том числе, способностью блокировать экспрессию генов, избирательно связываясь с комплементарными последовательностями ДНК, РНК и белками.
Одним из направлений в химии нуклеиновых кислот является разработка методов синтеза НК-производных, содержащих модифицированные звенья 2'-6>-алкильного типа (рис. 1) [Dolinnaya, N. et al., 2009]. Такие олигонуклеотиды могут быть успешно использованы в структурно-функциональных исследованиях, направленных на изучение различных биохимических процессов. Введение в олигонуклеотидную цепь остатков Т-О-алкилнуклеозидов представляется удобным, так как в этом случае вероятное искажение структуры двутяжевых НК-фрагментов будет относительно незначительным. Кроме того, в случае модификации при С2'-атоме существует возможность встраивания как одного, так и нескольких модифицированных мономерных звеньев в любое заранее определенное положение олигонуклеотида.
о о о
V$> \& Ц/
б Ъ^. „ б 'о^ч ^ б 'о
О О^. U и^. и и^.
ео-р=о Уон о-р=о )-д о-р=о ^н
6 і но он ^ о
\ ис \ ud \ и0
3' 3'
v$> \^ Цг
б б^ „ б Ъ^ б Ь-\
ео-р=о ^о ео-р=о >-nh он ео-р=о УЫ^Р
6 WlH О 6 ^. „,, О \
и3» R
Рис. 1. 2'-Модифицированные олигонуклеотиды.
В рамках изложенного выше подхода ранее были разработаны эффективные методы синтеза олигонуклеотидов, содержащих в своем составе нуклеотиды с карбоксильной (Uc), 1,2-диольной (U , U ао) и альдегидной группами (U, U ар) (рис. 1). В качестве синтонов в процессе получения таких модифицированных соединений были выбраны 2'-0-аллил и 2'-(9-карбоксиметилуридин. Успешное использование данного синтетического метода позволяет продолжить изучение способов синтеза и свойств новых производных 2'-0-алкильного типа, что является актуальной задачей химии нуклеиновых кислот.
Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования является разработка методов синтеза и изучение свойств 2'-0-алкильных производных нуклеиновых кислот двух типов: 2'-аминокислотных и 2'-альдегидных олигонуклеотидов. Отдельной частью работы было изучение физико-химических свойств олигонуклеотидов и характера их взаимодействия с различными биомолекулами.
Основными этапами работы были получение модифицированных мономерных компонентов такого строения, которое предопределяло возможность их использования в автоматическом синтезе олигонуклеотидов по амидофосфитной схеме и подбор оптимальных условий для встраивания модифицированных звеньев в олигонуклеотидную цепь. Оценка перспектив использования 2'-аминокислотных олигонуклеотидов в качестве искусственных рибонуклеаз и изучение характера взаимодействия 2'-альдегидных производных ДНК с фактором транскрипции NF-кВ также являлись важными задачами настоящей работы.
Научная новизна и практическая значимость работы. В представленной работе предложен новый эффективный метод синтеза ранее неописанных 2'-аминокислотных производных олиго-2'-(3-метилрибонуклеотидов, содержащих остатки амидов фенилаланина, гистидина и лизина. Показано, что такие олигонуклеотиды обладают способностью расщеплять модельные РНК-субстраты в выбранных условиях.
В настоящей работе впервые изучено взаимодействие 2'-диоксоазапентильных производных ДНК с фактором транскрипции NF-кВ. Проведено сравнительное исследование свойств альдегидсодержащих олигонуклеотидов нового типа и 2'-оксоэтильных производных, описанных ранее. Особое внимание уделено изучению специфичности комплексообразования и ковалентного связывания модифицированных олигонуклеотидов с фактором транскрипции. Данные, полученные при проведении кросс-линкинга в условиях конкурентного ингибирования, показывают, что реакция 2'-альдегидс о держащих дуплексов с ДНК-узнающими белками носит неспецифический характер.
Полученные результаты могут быть использованы для разработки новых типов биологически активных производных нуклеиновых кислот, селективно расщепляющих РНК-мишени в клетке. Изучение свойств 2'-альдегидных олигонуклеотидов способствует дальнейшему развитию методов конъюгации биомолекул с различными соединениями. Публикации и апробация работы. По материалам диссертации опубликованы 2 статьи и 1 обзор в российских периодических изданиях. Результаты работы были представлены на следующих конференциях: Международная конференция молодых учёных по фундаментальным наукам «ЛОМОНОСОВ - 2006», Москва, Россия, Международная конференция "Физико-химическая биология", 30.07. - 03.08.2006, Новосибирск, Россия, Spring-Meeting "Protein-nucleic acid interactions", March 2008, Rauischholzhausen, Germany, IV съезд Российского общества биохимиков и молекулярных биологов, 11.05. - 15.05.2008, Новосибирск, Россия.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, посвященного ингибированию различных стадий сигнального каскада фактора транскрипции NF-кВ с помощью низкомолекулярных соединений и фрагментов нуклеиновых кислот, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы (286 ссылок), содержит 25 рисунков, 15 схем, 3 таблицы.
![Синтез производных пиразино[1,2-a]пиразинов - потенциальных миметиков b-поворота в белках](/i/i/4400/147380.png "Синтез производных пиразино[1,2-a]пиразинов - потенциальных миметиков b-поворота в белках Лукина Татьяна Викторовна")
