Il-vaċċin tal-mRNA ta 'Pfizer għal COVID reġa' qajjem il-passjoni għall-użu tal-aċidu ribonuklejku (RNA) bħala mira terapewtika.Madankollu, l-immirar ta 'RNA b'molekuli żgħar huwa ta' sfida kbira.

L-RNA għandu biss erba 'blokki tal-bini: adenine (A), cytosine (C), guanine (G), u uracil (U) li jissostitwixxi thymine (T) misjuba fid-DNA.Dan jagħmel is-selettività tad-droga ostaklu kważi insormontabbli.B'kuntrast, hemm 22 aċidu amminiku naturali li l-proteini tal-għamla, li jispjega għaliex il-biċċa l-kbira tad-drogi li jimmiraw il-proteini għandhom selettività relattivament tajba.

Struttura u funzjoni tal-RNA

Bħal proteini, molekuli RNA għandhom strutturi sekondarji u terzjarji, kif muri fil-figura hawn taħt.Għalkemm huma makromolekuli b'katina waħda, l-istruttura sekondarja tagħhom tieħu forma meta t-tqabbil tal-bażi jikkawża bulges, loops, u helices.Imbagħad, it-tiwi tridimensjonali jwassal għall-istruttura terzjarja tal-RNA, li hija essenzjali għall-istabbiltà u l-funzjoni tagħha.

Figura 1. Struttura ta 'RNA

Hemm tliet tipi ta’ RNA:

• Messenger RNA (mRNA)jittraskrivi informazzjoni ġenetika mid-DNA u tiġi trasferita bħala sekwenza bażi fuq ir-ribosoma;l
• RNA ribosomali (rRNA)hija parti mill-organelli li jissintetizzaw il-proteini msejħa ribosomi, li huma esportati lejn iċ-ċitoplasma u jgħinu biex tittraduċi l-informazzjoni fl-mRNA fi proteini;
• Trasferixxi RNA (tRNA)hija r-rabta bejn l-mRNA u l-katina tal-aċidu amminiku li tagħmel il-proteina.

Il-mira tal-RNA bħala mira terapewtika hija attraenti ħafna.Instab li 1.5% biss tal-ġenoma tagħna fl-aħħar mill-aħħar huwa tradott fi proteina, filwaqt li 70% -90% huwa traskritt f'RNA.Il-molekuli tal-RNA huma l-aktar importanti għall-organiżmi ħajjin kollha.Skont id-“dogma ċentrali” ta’ Francis Crick, l-iktar rwol kritiku tal-RNA huwa li tittraduċi informazzjoni ġenetika mid-DNA fi proteini.Barra minn hekk, molekuli RNA għandhom ukoll funzjonijiet oħra, inklużi:

• Jaġixxi bħala molekuli adapter fis-sintesi tal-proteini;l
• Jservi bħala messaġġier bejn id-DNA u r-ribosoma;l
• Huma trasportaturi ta 'informazzjoni ġenetika fiċ-ċelloli ħajjin kollha;l
• Il-promozzjoni tal-għażla ribosomali tal-aċidi amminiċi korretti, li hija meħtieġa biex jiġu sintetizzati proteini ġoddain vivo.

Antibijotiċi

Minkejja li ġie skopert sa mill-1940, il-mekkaniżmu ta 'azzjoni ta' ħafna antibijotiċi ma ġiex spjegat sa l-aħħar tas-snin tmenin.Instab li proporzjon kbir ta 'antibijotiċi jaġixxu billi jorbtu ma' ribosomi batterjali biex jipprevjenuhom milli jagħmlu proteini xierqa, u b'hekk joqtlu l-batterji.

Pereżempju, l-antibijotiċi aminoglycoside jingħaqdu mas-sit A ​​ta '16S rRNA, li huwa parti mis-subunità tar-ribosoma 30S, u mbagħad jinterferixxu mas-sintesi tal-proteini biex jinterferixxu mat-tkabbir tal-batterja, li finalment iwassal għal mewt taċ-ċelluli.Is-sit A ​​jirreferi għas-sit aminoacyl, magħruf ukoll bħala s-sit li jaċċetta t-tRNA.L-interazzjoni dettaljata bejn mediċini aminoglycoside, bħalparomomycin, u s-sit A ​​ta'E. coliL-RNA jidher hawn taħt.

Figura 2. L-interazzjoni bejn paromomycin u s-sit A ​​ta 'E. coliRNA

Sfortunatament, ħafna inibituri tas-sit A, inklużi mediċini aminoglycoside, għandhom kwistjonijiet ta 'sikurezza bħal nefrotossiċità, ototossiċità li tiddependi mid-doża u speċifika irriversibbli.Dawn it-tossiċità huma r-riżultat ta 'nuqqas ta' selettività fil-mediċini aminoglycoside għar-rikonoxximent ta 'molekuli żgħar RNA.

Kif muri fil-figura hawn taħt: (a) l-istruttura tal-batterja, (b) il-membrana taċ-ċellula umana, u (c) is-sit A ​​mitokondrijali tal-bniedem huma simili ħafna, u jagħmlu l-inibituri tas-sit A ​​jorbtu magħhom kollha.

Figura 3. L-irbit tal-inibitur tas-sit A ​​mhux selettiv

L-antibijotiċi tat-tetracycline jinibixxu wkoll is-sit A ​​tal-rRNA.Huma jinibixxu b'mod selettiv is-sintesi tal-proteini batterjali billi jorbtu b'mod riversibbli ma' reġjun helical (H34) fuq is-subunità 30S kumplessa ma' Mg²⁺.

Min-naħa l-oħra, l-antibijotiċi makrolidi jingħaqdu ħdejn is-sit tal-ħruġ (sit E) tal-mina tar-ribosoma batterjali għal peptidi naxxenti (NPET) u jimblokkawha parzjalment, u b'hekk jinibixxu s-sintesi tal-proteini batterjali.Fl-aħħarnett, antibijotiċi oxazolidinone bħallinezolid(Zyvox) jorbtu ma 'xquq fil-fond fis-subunità ribosomali batterjali 50S, li hija mdawra minn nukleotidi rRNA 23S.

Oligonukleotidi kontra s-sens (ASO)

Il-mediċini antisens huma polimeri tal-aċidu nuklejku modifikati b'mod kimiku li jimmiraw għall-RNA.Jiddependu fuq il-parir tal-bażi Watson-Crick biex jorbtu mal-mRNA fil-mira, li jirriżulta f'sajlenser tal-ġeni, imblokk steriku, jew alterazzjoni tal-isplicing.ASOs jistgħu jinteraġixxu ma 'pre-RNAs fin-nukleu taċ-ċelluli u mRNAs maturi fiċ-ċitoplasma.Jistgħu jimmiraw exons, introns, u reġjuni mhux tradotti (UTRs).Sal-lum, aktar minn tużżana mediċini ASO ġew approvati mill-FDA.

Figura 4. Teknoloġija Antisens

Mediċini ta 'molekula żgħira li jimmiraw RNA

Fl-2015, Novartis irrapporta li kienu skoprew regolatur ta 'splicing SMN2 imsejjaħ Branaplam, li jsaħħaħ l-assoċjazzjoni ta' U1-pre-mRNA u jsalva ġrieden SMA.

Min-naħa l-oħra, Risdiplam (Evrysdi) ta 'PTC/Roche ġie approvat mill-FDA fl-2020 għat-trattament ta' SMA.Bħal Branaplam, Risdiplam jaħdem ukoll billi jirregola t-twaħħil tal-ġeni SMN2 rilevanti biex jipproduċi proteini SMN funzjonali.

Degradaturi tal-RNA

RBM tirreferi għall-RNA-binding motif protein.Essenzjalment, indole sulfonamide huwa kolla molekulari.Jirrekluta b'mod selettiv RBM39 għall-CRL4-DCAF15 E3 ubiquitin ligase, jippromwovi l-polyubiquitination RBM39 u d-degradazzjoni tal-proteini.It-tnaqqis ġenetiku jew id-degradazzjoni medjata minn sulfonamide ta 'RBM39 jinduċi anormalitajiet sinifikanti ta' splicing mal-ġenoma kollu, li fl-aħħar iwasslu għal mewt taċ-ċelluli.

RNA-PROTACs huma żviluppati biex jiddegradaw l-RNA-binding proteins (RBPs).PROTAC juża linker biex jgħaqqad il-ligand E3 ligase mal-ligand RNA, li jorbot ma 'RNA u RBPs.Peress li RBP fih oqsma strutturali li jistgħu jorbtu ma 'sekwenzi speċifiċi ta' oligonukleotidi, RNA-PROTAC juża sekwenza ta 'oligonukleotidi bħala ligand għall-proteina ta' interess (POI).Ir-riżultat finali huwa d-degradazzjoni tal-RBPs.

Riċentement, il-Professur Matthew Disney tal-Istituzzjoni Scripps tal-Oċeanografija ivvinta l-RNAkimeri li jimmiraw fuq ribonukleażi (RiboTACs).RiboTAC hija molekula eterofunzjonali li tgħaqqad ligand RNase L u ligand RNA ma 'linker.Jista 'jimpjega speċifikament RNase L endoġenu għal miri speċifiċi ta' RNA, u mbagħad jelimina b'suċċess l-RNA billi juża l-mekkaniżmu ta 'tqassim tal-aċidu nuklejku ċellulari (RNase L).

Hekk kif ir-riċerkaturi jitgħallmu aktar dwar l-interazzjoni bejn molekuli żgħar u miri RNA, aktar mediċini li jużaw dan il-metodu se joħorġu fil-futur.