İçeriğe atla

Treoz nükleik asit

Treoz nükleik asit (TNA), RNA'da bulunan doğal beş karbonlu riboz şekerinin doğal olmayan dört karbonlu bir treoz şekerle değiştirildiği yapay bir genetik polimerdir.[1] Albert Eschenmoser tarafından RNA'nın kimyasal etiyolojisini keşfetme arayışının bir parçası olarak icat edilen TNA, DNA ve RNA'nın tamamlayıcı dizileriyle verimli bir şekilde baz çifti oluşturabilme yeteneği nedeniyle önemli bir sentetik genetik polimer (XNA) haline geldi.[2] Bununla birlikte, DNA ve RNA'dan farklı olarak TNA, nükleaz sindirimine tamamen dirençlidir, bu da onu terapötik ve tanısal uygulamalar için umut verici bir nükleik asit analoğu haline getirir.[3]

TNA oligonükleotitleri ilk olarak fosforamidit kimyası kullanılarak otomatik katı faz sentezi ile inşa edildi. Kimyasal olarak sentezlenmiş TNA monomerleri (fosforamiditler ve nükleosit trifosfatlar) için yöntemler, TNA araştırmalarını ilerletmeyi amaçlayan sentetik biyoloji projelerini desteklemek için büyük ölçüde optimize edilmiştir.[4] Daha yakın zamanlarda, polimeraz mühendisliği çabaları, DNA ve TNA arasında genetik bilgiyi ileri geri kopyalayabilen TNA polimerazları tanımlamıştır.[5][6] TNA replikasyonu, RNA replikasyonunu taklit eden bir süreç yoluyla gerçekleşir. Bu sistemlerde TNA, DNA'ya ters kopyalanır, DNA, polimeraz zincir reaksiyonu ile büyütülür ve daha sonra TNA'ya geri kopyalanır.

TNA polimerazların mevcudiyeti, biyolojik olarak kararlı TNA aptamerlerinin hem küçük moleküle hem de protein hedeflerine in vitro seçimini mümkün kılmıştır.[7][8][9] Bu tür deneyler, kalıtımın ve evrimin özelliklerinin DNA ve RNA'nın doğal genetik polimerleriyle sınırlı olmadığını göstermektedir.[10] Darwinci evrim geçirme yeteneğine sahip diğer nükleik asit sistemlerine göre TNA'nın yüksek biyolojik stabilitesi, TNA'nın yeni nesil terapötik aptamerlerin geliştirilmesi için güçlü bir aday olduğunu göstermektedir.

Laboratuvarda geliştirilmiş bir TNA polimeraz tarafından TNA sentezinin mekanizması, nükleotid eklemenin beş ana adımını yakalamak için X-ışını kristalografisi kullanılarak incelenmiştir.[11] Bu yapılar, gelen TNA nükleotid trifosfatın kusurlu olarak tanınmasını gösterir ve gelişmiş aktiviteye sahip TNA polimerazları yaratmak için daha ileri yönlendirilmiş evrim deneylerine olan ihtiyacı destekler. Bir TNA ters transkriptazın ikili yapısı da, şablon tanıma için olası bir mekanizma olarak yapısal plastisitenin önemini ortaya çıkaran X-ışını kristalografisi ile çözüldü.[12]

Önceki DNA sistemi

California Üniversitesi Ezcacılık Bilimleri bölümünde profesör olan John Chaput, riboz şekerlerin prebiyotik sentezi ve RNA'nın enzimatik olmayan replikasyonu ile ilgili sorunların, daha kolay üretilen daha eski bir genetik sisteme dair ilkel dünya koşulları altında ikinci derece kanıtlar sağlayabileceği teorisini ortaya attı. Teorisine göre; TNA, erken bir genetik sistem ve RNA'nın öncüsü olabilirdi.[13] TNA, RNA'dan daha basittir ve tek bir başlangıç materyalinden sentezlenebilir. TNA, RNA ile ve RNA'ya tamamlayıcı olan kendi iplikçikleri ile bilgiyi ileri geri aktarabilir. TNA'nın ayrı ligand bağlama özelliklerine sahip üçüncül yapılara katlandığı gösterilmiştir.

TNA ticari uygulamaları

TNA araştırması henüz emekleme aşamasında olmasına rağmen, pratik uygulamalar halihazırda belirgindir. Darvinci evrim geçirme yeteneği, nükleaz direnci ile birleştiğinde, TNA'yı yüksek biyolojik stabilite gerektiren tanısal ve terapötik uygulamaların geliştirilmesi için umut verici bir aday haline getirir. Bu, belirli küçük moleküle ve protein hedeflerine bağlanabilen TNA aptamerlerinin evrimini ve bir kimyasal reaksiyonu katalize edebilen TNA enzimlerinin (treozimler) geliştirilmesini içerecektir. Ek olarak, TNA, gen susturma teknolojisini içeren RNA terapötikleri için umut verici bir adaydır. Örneğin, TNA, antisens teknolojisi için bir model sistemde değerlendirilmiştir.[14]

Kaynakça

  1. ^ Schoning, K.-U. (17 Kasım 2000). "Chemical Etiology of Nucleic Acid Structure: The alpha -Threofuranosyl-(3'rightarrow 2') Oligonucleotide System". Science. 290 (5495): 1347-1351. doi:10.1126/science.290.5495.1347. ISSN 0036-8075. 
  2. ^ Eschenmoser, A. (25 Haziran 1999). "Chemical Etiology of Nucleic Acid Structure". Science. 284 (5423): 2118-2124. doi:10.1126/science.284.5423.2118. ISSN 0036-8075. 
  3. ^ Culbertson, Michelle C.; Temburnikar, Kartik W.; Sau, Sujay P.; Liao, Jen-Yu; Bala, Saikat; Chaput, John C. (Mayıs 2016). "Evaluating TNA stability under simulated physiological conditions". Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 26 (10): 2418-2421. doi:10.1016/j.bmcl.2016.03.118. ISSN 0960-894X. 
  4. ^ Sau, Sujay P.; Fahmi, Nour Eddine; Liao, Jen-Yu.; Bala, Saikat; Chaput, John C. (26 Şubat 2016). "A Scalable Synthesis of α-l-Threose Nucleic Acid Monomers". The Journal of Organic Chemistry. 81 (6): 2302-2307. doi:10.1021/acs.joc.5b02768. ISSN 0022-3263. 
  5. ^ Larsen, Andrew C.; Dunn, Matthew R.; Hatch, Andrew; Sau, Sujay P.; Youngbull, Cody; Chaput, John C. (5 Nisan 2016). "A general strategy for expanding polymerase function by droplet microfluidics". Nature Communications. 7 (1). doi:10.1038/ncomms11235. ISSN 2041-1723. 
  6. ^ Nikoomanzar, Ali; Vallejo, Derek; Chaput, John C. (13 Mayıs 2019). "Elucidating the Determinants of Polymerase Specificity by Microfluidic-Based Deep Mutational Scanning". ACS Synthetic Biology. 8 (6): 1421-1429. doi:10.1021/acssynbio.9b00104. ISSN 2161-5063. 
  7. ^ Yu, Hanyang; Zhang, Su; Chaput, John C. (10 Ocak 2012). "Darwinian evolution of an alternative genetic system provides support for TNA as an RNA progenitor". Nature Chemistry. 4 (3): 183-187. doi:10.1038/nchem.1241. ISSN 1755-4330. 
  8. ^ Mei, Hui; Liao, Jen-Yu; Jimenez, Randi M.; Wang, Yajun; Bala, Saikat; McCloskey, Cailen; Switzer, Christopher; Chaput, John C. (18 Nisan 2018). "Synthesis and Evolution of a Threose Nucleic Acid Aptamer Bearing 7-Deaza-7-Substituted Guanosine Residues". Journal of the American Chemical Society. 140 (17): 5706-5713. doi:10.1021/jacs.7b13031. ISSN 0002-7863. 
  9. ^ Rangel, Alexandra E; Chen, Zhe; Ayele, Tewoderos M; Heemstra, Jennifer M (31 Temmuz 2018). "In vitro selection of an XNA aptamer capable of small-molecule recognition". Nucleic Acids Research. 46 (16): 8057-8068. doi:10.1093/nar/gky667. ISSN 0305-1048. 
  10. ^ Pinheiro, V. B.; Taylor, A. I.; Cozens, C.; Abramov, M.; Renders, M.; Zhang, S.; Chaput, J. C.; Wengel, J.; Peak-Chew, S.-Y.; McLaughlin, S. H.; Herdewijn, P. (19 Nisan 2012). "Synthetic Genetic Polymers Capable of Heredity and Evolution". Science. 336 (6079): 341-344. doi:10.1126/science.1217622. ISSN 0036-8075. 
  11. ^ Chim, Nicholas; Shi, Changhua; Sau, Sujay P.; Nikoomanzar, Ali; Chaput, John C. (27 Kasım 2017). "Structural basis for TNA synthesis by an engineered TNA polymerase". Nature Communications. 8 (1). doi:10.1038/s41467-017-02014-0. ISSN 2041-1723. 
  12. ^ Jackson, Lynnette N; Chim, Nicholas; Shi, Changhua; Chaput, John C (6 Haziran 2019). "Crystal structures of a natural DNA polymerase that functions as an XNA reverse transcriptase". Nucleic Acids Research. 47 (13): 6973-6983. doi:10.1093/nar/gkz513. ISSN 0305-1048. 
  13. ^ Orgel, L. (17 Kasım 2000). "ORIGIN OF LIFE: Enhanced: A Simpler Nucleic Acid". Science. 290 (5495): 1306-1307. doi:10.1126/science.290.5495.1306. ISSN 0036-8075. 
  14. ^ Liu, Ling Sum; Leung, Hoi Man; Tam, Dick Yan; Lo, Tsz Wan; Wong, Sze Wing; Lo, Pik Kwan (23 Şubat 2018). "α-l-Threose Nucleic Acids as Biocompatible Antisense Oligonucleotides for Suppressing Gene Expression in Living Cells". ACS Applied Materials & Interfaces. 10 (11): 9736-9743. doi:10.1021/acsami.8b01180. ISSN 1944-8244. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">DNA</span> Canlıların genetik bilgilerini barındıran molekül

Deoksiriboz nükleik asit veya kısaca DNA, tüm organizmaların ve bazı virüslerin canlılık işlevleri ve biyolojik gelişmeleri için gerekli olan genetik talimatları taşıyan bir nükleik asittir. DNA'nın başlıca rolü bilgiyi uzun süre saklamasıdır. Protein ve RNA gibi hücrenin diğer bileşenlerinin inşası için gerekli olan bilgileri içermesinden dolayı DNA; bir kalıp, şablon veya reçeteye benzetilir. Bu genetik bilgileri içeren DNA parçaları gen olarak adlandırılır. Bazı DNA dizilerinin yapısal işlevleri vardır, diğerleri ise bu genetik bilginin ne şekilde kullanılacağının düzenlenmesine yararlar.

<span class="mw-page-title-main">RNA</span> nükleotitlerden oluşan polimer

Ribonükleik asid (RNA), bir nükleik asittir, nükleotitlerden oluşan bir polimerdir. Her nükleotit bir azotlu baz, bir riboz şeker ve bir fosfattan oluşur. RNA pek çok önemli biyolojik rol oynar, DNA'da taşınan genetik bilginin proteine çevirisi (translasyon) ile ilişkili çeşitli süreçlerde de yer alır. RNA tiplerinden olan mesajcı RNA, DNA'daki bilgiyi protein sentez yeri olan ribozomlara taşır, ribozomal RNA ribozomun en önemli kısımlarını oluşturur, taşıyıcı RNA ise protein sentezinde kullanılmak üzere kullanılacak aminoasitlerin taşınmasında gereklidir. Ayrıca çeşitli RNA tipleri genlerin ne derece aktif olduğunu düzenlemeye yarar.

<span class="mw-page-title-main">Transkripsiyon (genetik)</span> bir DNA parçasının RNAya kopyalanması süreci

Transkripsiyon, yazılma veya yazılım, DNA'yı oluşturan nükleotit dizisinin RNA polimeraz enzimi tarafından bir RNA dizisi olarak kopyalanması sürecidir. Başka bir deyişle, DNA'dan RNA'ya genetik bilginin aktarımıdır. Protein kodlayan DNA durumunda, transkripsiyon, DNA'da bulunan genetik bilginin bir protein veya peptit dizisine çevirisinin ilk aşamasıdır. RNA'ya yazılan bir DNA parçasına "transkripsiyon birimi" denir. Transkripsiyonda hata kontrol mekanizmaları vardır, ama bunlar DNA çoğalmasındakinden daha az sayıda ve etkindirler; dolayısıyla transkripsiyon DNA çoğalması kadar aslına sadık değildir.

RNA polimerazlar, bir DNA veya RNA molekülündeki bilgiyi RNA molekülü olarak kopyalayan bir enzimler ailesidir. Bir gende yer alan bilginin RNA molekülü olarak kopyalanma işlemi transkripsiyon olarak adlandırılır. Hücrelerde RNAP genlerin RNA zincirleri halinde okunmasını sağlar. RNA polimeraz enzimleri, tüm canlılarda ve çoğu virüste bulunur. Kimyasal bir deyişle, RNAP, bir nükleotidil transferaz enzimidir, bir RNA molekülünün üç ucunda ribonükleotitlerin polimerleşmesini sağlar.

<span class="mw-page-title-main">DNA polimeraz</span>

DNA polimeraz, DNA replikasyonunu sağlayan bir enzimdir. Bu enzimler bir DNA ipliğini kalıp olarak kullanır, onu okuyup, onun boyunca deoksiribonükleotitlerin polimerizasyonunu katalizler. Yeni polimerleşmiş molekül kalıp ipliği tamamlayıcıdır ve kalıp ipliğin eski eşi ile aynı yapıya sahiptir.

Bir polimeraz, merkezî işlevi RNA ve DNA gibi nükleik asit polimerleri ile ilgili olan bir enzimdir. Bir polimerazın esas fonksiyonu, mevcut bir DNA veya RNA kalıbı kullanarak, ikileşme veya transkripsiyon süreci içinde, yeni bir DNA veya RNA'nın polimerizasyonudur. Bu enzimler, bir grup başka enzim veya protein eşliğinde, çözeltide bulunan nükleotitleri alırlar ve baz eşleşme etkileşimlerinden yararlanarak, bir polinükleotit iplikçiğin karşısında yeni bir polinükleotit iplikçiğinin sentezini katalizler.

Pribnow kutusu veya Pribnow-Schaller kutusu, DNA'da 6 nükleotitten oluşan TATAAT dizilişinin aldığı addır. Bu kutu, TATA kutusunun bir benzeridir. Yapının adı David Pribnow ve Heinz Schaller adlı bilim insanlarının anısına verilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Ters transkriptaz</span> RNA şablonundan DNA üreten bir enzim

Biyokimyada bir ters transkriptaz veya RNA'ya bağımlı DNA polimeraz, tek iplikli bir RNA molekülü okuyup tek iplikli DNA üreten bir DNA polimeraz enzimidir. Bu enzim, ayrıca, RNA tek iplikli cDNA şeklinde okunduktan sonra çift iplikli DNA oluşmasında da görev alır. Normal transkripsiyon DNA'dan RNA sentezidir; dolayısıyla ters transkripsiyon bu sürecin tersidir.

<span class="mw-page-title-main">Euarchontoglires</span> memeli üst takımı

Euarchontoglires veya Supraprimates, eteneliler infra sınıfında yer alan, moleküler genetik araştırmalar sonrası ortaya konulmuş olan bir üst takım.

<span class="mw-page-title-main">Euarchonta</span> memeli kladı

Euarchonta, eteneliler infra sınıfında yer alan, moleküler genetik araştırmalar sonrası ortaya konulmuş olan bir üst takım. Euarchonta şu takımları içerir: Sivri sincapçıkgiller (Scandentia), Primatlar (Primates) ve Abalı memeliler (Dermoptera).

<span class="mw-page-title-main">T7 RNA polimeraz</span>

T7 RNA Polymeraz T7 bakteriyofaja ait bir RNA polimerazdır. Bu enzim, faj genlerindeki genetik bilginin mesajcı RNA molekülü şeklinde transkripsiyonunu katalizler.

<span class="mw-page-title-main">Frederick Sanger</span>

Frederick Sanger, İngiliz biyokimyager. 1958 ve 1980 yıllarında 2 kez Nobel Kimya Ödülü kazanmıştır. 1958 yılında "proteinlerin, özellikle de insülinin yapısı üzerine çalışmaları için" Nobel Kimya Ödülü kazanmıştır ve bu ödülü aynı kategoride 2 kez kazanan tek kişidir. 1980 yılında da "nükleik asitlerdeki baz dizilerinin belirlenmesiyle ilgili katkıları nedeniyle" Walter Gilbert ile birlikte bu ödülü kazanmıştır. Aynı yıl ayrıca Paul Berg, "nükleik asitlerin, özellikle de rekombinant DNA'nın biyokimyası üzerine temel çalışmaları için" ödülü kazanan diğer isim olmuştur.

Ökaryotik transkripsiyon, ökaryotik hücrelerin DNA'da depolanan genetik bilgiyi RNA replika birimlerine kopyalamak için kullandıkları ayrıntılı bir işlemdir. Gen transkripsiyonu hem ökaryotik hem de prokaryotik hücrelerde görülür. Tüm farklı RNA tiplerinin transkripsiyonunu başlatan prokaryotik RNA polimerazının aksine, ökaryotlardaki RNA polimerazlar, her biri farklı bir gen tipini kodlayan üç varyasyona sahiptir. Bir ökaryotik hücre, transkripsiyon ve translasyon işlemlerini ayıran bir çekirdeğe sahiptir. Ökaryotik transkripsiyon, DNA'nın nükleozomlara ve daha yüksek dereceli kromatin yapılarına paketlendiği çekirdeğin içinde meydana gelir. Ökaryotik genomun karmaşık oluşu, kompleks ve çok çeşitli bir gen anlatım kontrol mekanizmasının varlığını gerektirir.

<span class="mw-page-title-main">Arkeogenetik</span>

Arkeogenetik, çeşitli moleküler genetik yöntemleri ve DNA kaynaklarını kullanarak antik DNA'yı inceleyen bir bilim dalıdır. Bu genetik analizler insan, hayvan ve bitki örnekleri üzerinde uygulanabilir. Antik DNA, kemikler, yumurta kabukları ve insan ile hayvan örneklerinde yapay olarak korunmuş dokular dahil olmak üzere çeşitli fosilleşmiş örneklerden elde edilebilir. Bitkilerde ise antik DNA, tohumlardan, dokulardan ve bazı durumlarda dışkıdan elde edilebilir. Arkeogenetik, eski nüfus grubu göçlerinin, evcilleştirmenin ve bitki ile hayvan evriminin genetik kanıtlarını sunar. Modern genetik popülasyonların DNA'sı ile antik DNA karşılaştırılabilir.

Bu liste, nükleik asit simülasyonları için kullanılan bilgisayar programlarının bir listesidir.

<span class="mw-page-title-main">Albert Eschenmoser</span> İsviçreli organik kimyager

Albert Eschenmoser (5 Ağustos 1925, Erstfeld - 14 Temmuz 2023), karmaşık heterosikilik doğal bileşiklerin, en önemlisi B12 vitamininin, sentezi üstüne çalışmaları ile tanınan İsviçreli organik kimyager. Organik sentez alanına yaptığı önemli katkıların yanı sıra, Eschenmoser'in yapay nükleik asitlerin sentetik yolları üstüne çalışmalarıyla Hayatın Kaynağı üstüne öncü çalışmaları vardır. 2009'da emekli olmadan önce ETH Zürih ve La Jolla, Kaliforniya'daki Scripps Araştırma Enstitüsü'ne bağlı Skaggs Kimyasal Biyoloji Enstitüsü'nde profesörlükleri vardı. Ayrıca Chicago Üniversitesi, Cambridge Üniversitesi ve Harvard Üniversitesi'nde misafir profesör olarak çalıştı.

Oligonükleotitler, genetik test, araştırma ve adli tıpta geniş bir uygulama alanına sahip olan kısa DNA veya RNA molekülleri, oligomerleridir. Laboratuvarda katı faz kimyasal sentezi ile yaygın olarak yapılan bu küçük nükleik asit bitleri, herhangi bir kullanıcı tanımlı diziye sahip tek sarmallı moleküller olarak üretilebilir ve bu nedenle yapay gen sentezi polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) DNA dizileme moleküler klonlama ve moleküler problar için hayati öneme sahiptir. Doğada oligonükleotitler genellikle gen ekspresyonunun düzenlenmesinde işlev gören küçük RNA molekülleri olarak bulunur veya daha büyük nükleik asit moleküllerinin parçalanmasından türetilen bozunma ara maddeleri olarak bulunur.

<span class="mw-page-title-main">Zeno nükleik asit</span> bileşik grubu

Zeno nükleik asitler (XNA), doğal nükleik asit DNA ve RNA'dan farklı bir şeker omurgasına sahip sentetik nükleik asit analoglarıdır. 2011 itibarıyla, en az altı tür sentetik şekerin, genetik bilgiyi depolayabilen ve geri alabilen nükleik asit omurgaları oluşturduğu gösterilmiştir. XNA'yı dönüştürmekte kullanılan sentetik polimerazları oluşturmak için araştırmalar yapılmaktadır. Üretim ve uygulama çalışması, Zenobiyoloji olarak bilinen bir alan yaratmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Santral dogma (moleküler biyoloji)</span> Biyolojik bir sistem içindeki genetik bilgi akışının açıklanması

Moleküler biyolojinin santral (merkezi) dogması, biyolojik bir sistem içindeki genetik bilgi akışının bir açıklamasıdır. Orijinal anlamı bu olmasa da, genellikle "DNA RNA'yı, RNA proteini yapar" şeklinde ifade edilir İlk olarak 1957'de Francis Crick tarafından ifade edilmiş, 1958'de ise yayınlanmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Mitokondriyal ribozom</span>

Mitokondriyal ribozom veya mitoribosome, mtDNA'larda kodlanmış olan mitokondriyal mRNA'ların translasyonunu gerçekleştiren, riboprotein yapısında bir protein kompleksidir. Mmitokondri içerisinde aktiftir. Mitoribozomlar, sitoplazmik ribozomlar gibi iki alt birimden oluşur - büyük (mtLSU) ve küçük (mt-SSU). Ancak rRNA / protein oranı sitoplazmik ribozomlardan farklıdır. Mitoribozomlar, birkaç spesifik proteinden ve daha az rRNA'dan oluşur.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.