Polypurinová vlásenka s reverzním Hoogsteenem - Polypurine reverse-Hoogsteen hairpin

Polypurinové vlásenky s reverzním Hoogsteenem (PPRH) nejsou upraveny oligonukleotidy obsahující dvě polypurinové domény, zrcadlovým způsobem, spojené pentathymidinovým úsekem tvořícím dvouvláknové molekuly DNA kmenové smyčky. Tyto dvě polypurinové domény interagují intramolekulární reverzníHoogsteen vazby umožňující vznik této specifické struktury vlásenky.

Struktura PPRH ukazující dvě homopurinové domény vázané reverzními Hoogsteenovými vazbami

Vlastnosti

Templát-PPRH se váží na vlákno templátu dsDNA. Kódující PPRH se vážou na kódující řetězec dsDNA

PPRH se mohou vázat na polypyrimidinové úseky v jedno nebo dvouvláknové DNA vytvořením Watsonových a Crickových vazeb trojřetězcová DNA struktur. K tvorbě triplexů PPRH dochází při fyziologickém pH. PPRH vyvolávají posunutí vlákna.[1] homopurinové sekvence cílové dsDNA, otevírající dva řetězce DNA. Existují dva typy PPRH: i) Template-PPRHs[2] které se vážou na templátové vlákno DNA a inhibují transkripci; a ii) kódování-PPRH[3] které se vážou na kódující řetězec DNA a mění sestřih. Oba typy PPRH snižují genovou expresi. PPRH vykazují vysokou stabilitu v séru a buňkách a vykazují nedostatek imunogenicity, což neaktivuje vrozenou zánětlivou reakci.[4] PPRH nemají mimo cílové účinky a nevykazují hepatotoxicitu ani nefrotoxicitu.[5]

Aplikace

PPRH lze použít jako umlčování genů nástroje[6] působící jinými mechanismy než triplex tvořící oligonukleotidy (TFO), antisense oligonukleotidy nebo siRNA. Po navázání na své cíle mohou PPRH snížit hladiny mRNA a proteinu vybraných genů. Jejich akce byla prokázána in vitro pro řadu genů zapojených do metabolismu (DHFR ), šíření (mTOR ), Topologie DNA (TOP1 ), životnost a stárnutí (telomeráza ), apoptóza (přežít, BCL2 ), transkripční faktory (MOJE C ), protoonkogeny (MDM2 )[7], replikační stres (WEE1, CHK1 )[8] a thymidilát syntáza (TYMS)[9] jako součást strategie genové terapie rakoviny. Jejich předklinický důkaz principu byl prokázán in vivo pomocí genu pro antiapoptotický survivin.[10] PPRH byly také použity jako nástroje v imunoterapii rakoviny umlčením CD47 v buňkách rakoviny prsu MCF7 a SIRPα v makrofázích,[11] a dráha PD-1 / PD-L1 v lidských nádorových buňkách.[12][13]

Design a vylepšení

Divoký typ PPRH: Verze PPRH obsahující pyrimidin před přerušením purinů v cíli DNA.

PPRH mohou být navrženy pro prakticky jakýkoli gen v genomu hledáním úseků polypirimidinu v sekvenci požadovaného genu. Optimální délky pro každou doménu PPRH jsou v rozmezí 20–30 nukleotidů. Celková délka typického PPRH je 55 nukleotidů s ohledem na dvě domény 25 bází plus 5T pro spojovací smyčku. Pokud se v cíli polypirimidinu vyskytnou purinová přerušení (až tři), nejvyšší afinity vazby PPRH se dosáhne umístěním komplementární báze (pyrimidinu) před puriny do vlásenky[14] (Divoký typ-PPRH).


Klín-PPRH

Další vývoj spočívá v prodloužení 5 'boku PPRH sekvencí komplementární k posunutému polypurinovému vláknu cílové dsDNA, které stabilizuje posun vlákna, produkující další vazbu a funkčnost.[14]

Wedge-PPRH: Specifický typ PPRH s prodloužením na 5 'konci nesoucím komplementární sekvenci posunutého řetězce cílové dsDNA


WEB nástroje pro mapování a analýzu cílových sekvencí DNA tvorby triplexu v lidském genomu

Triplexové cílové místo DNA (TTS), úsek DNA, který je složen z polypurinů, je schopen v genomové DNA vytvořit strukturu trojité šroubovice (triplex). Integrační nástroje WEB pro identifikaci a analýzu cílových sekvencí DNA triplexové tvorby, včetně sekvencí PPRH, asociovaných s geny a regulačními prvky (např. Vazebná místa transkripčního faktoru, repetice, motivy G-kvadrupletů, SNP a regulační prvky DNA neproteinové ) v lidském genomu jsou veřejně dostupné (viz Externí odkazy). [15][16]

Tyto nástroje by mohly být použity k prohledání biologicky smysluplných úseků polypurinu genomu, pomoci pochopit biologické role přirozených párových domén polypurinu, jako je PPRH, a optimalizovat experimentální design antigenové léčby.

Reference

  1. ^ Coma, Silvia; Noe, Veronique; Eritja, Ramon; Ciudad, Carlos (2005). „Přemístění dvouvláknové DNA pomocí triplexotvorných antiparalelních purinových vlásenek“ (PDF). Oligonukleotidy. 15 (4): 269–83. doi:10.1089 / oli.2005.15.269. hdl:10261/124878. PMID  16396621.
  2. ^ de Almagro, Cristina; Coma, Silvia; Noe, Veronique; Ciudad, Carlos (2009). „Polypurinové vlásenky namířené proti šňůře šablony DNA srazily expresi savčích genů“. The Journal of Biological Chemistry. 284 (17): 11579–89. doi:10,1074 / jbc.M900981200. PMC  2670163. PMID  19261618.
  3. ^ de Almagro, Cristina; Mencia, Nuria; Noe, Veronique; Ciudad, Carlos (2011). "Kódující polypurinové vlásenky způsobují cílovou smrt buněk v buňkách rakoviny prsu". Lidská genová terapie. 22 (4): 451–63. doi:10.1089 / hum.2010.102. PMID  20942657.
  4. ^ Villalobos, Xenia; Rodriguez, Laura; Prevot, Jeanne; Oleaga, Carlota; Ciudad, Carlos; Noe, Veronique (2013). „Stabilita a imunogenicita vlasových spon na polypurin s reverzním hoogsteenem umlčujícím gen“. Molekulární farmaceutika. 11 (1): 254–64. doi:10,1021 / mp400431f. PMID  24251728.
  5. ^ Félix, Alex J .; Ciudad, Carlos J .; Noé, Véronique (září 2018). „Funkční farmakogenomika a toxicita vlásenek PolyPurine Reverse Hoogsteen namířených proti survivinu v lidských buňkách“. Biochemická farmakologie. 155: 8–20. doi:10.1016 / j.bcp.2018.06.020. ISSN  1873-2968. PMID  29940174.
  6. ^ Aviñó, Anna; Eritja, Ramon; Ciudad, Carlos J .; Noé, Verónica (2019). „Parallel Clamps and Polypurine Hairpins (PPRH) for Gene Silencing and Triplex ‐ Affinity Capture: Design, Synthesis, and Use“. Současné protokoly v chemii nukleových kyselin. 77 (1): e78. doi:10,1002 / cpnc.78. hdl:10261/182909. ISSN  1934-9270. PMID  30912630.
  7. ^ Villalobos, Xenia; Rodriguez, Laura; Sole, Anna; Liberos, Carolina; Mencia, Nuria; Ciudad, Carlos; Noe, Veronique (2015). "Vliv sponek na vlasy s polypurinovým reverzním hoogsteenem na relevantní cílové geny pro rakovinu v různých lidských buněčných liniích". Nukleová kyselina Therapeutics. 25 (4): 198–208. doi:10.1089 / nat.2015.0531. PMID  26042602.
  8. ^ Aubets, Eva; Noé, Véronique; Ciudad, Carlos J. (2020). „Cílení replikační stresové reakce pomocí polypurinových vlásenek s reverzním hoogsteenem namířených proti genům WEE1 a CHK1 v lidských rakovinných buňkách“. Biochemická farmakologie. 175: 113911. doi:10.1016 / j.bcp.2020.113911. PMID  32173365.
  9. ^ Aubets, Eva; J. Félix, Alex; Garavís, Miguel; Reyes, Laura; Aviñó, Anna; Eritja, Ramón; Ciudad, Carlos J .; Noé, Véronique (16. července 2020). „Detekce G-Quadruplexu jako regulačního prvku v thymidylát syntáze pro umlčování genů pomocí vlásenek s polypurinovým reverzním hoogsteenem“. International Journal of Molecular Sciences. 21 (14): 5028. doi:10,3390 / ijms21145028.
  10. ^ Rodriguez, Laura; Villalobos, Xenia; Dakhel, Sheila; Padilla, Laura; Hervas, Rosa; Hernandez, Jose Luis; Ciudad, Carlos; Noe, Veronique (2013). „Polypurinové reverzní vlásenky Hoogsteen jako nástroj genové terapie proti survivinu v lidských PC3 buňkách karcinomu prostaty in vitro a in vivo“. Biochemická farmakologie. 86 (11): 1541–54. doi:10.1016 / j.bcp.2013.09.013. PMID  24070653.
  11. ^ Bener, Gizem; J Félix, Alex; Sánchez de Diego, Cristina; Pascual Fabregat, Isabel; Ciudad, Carlos J .; Noé, Véronique (26. 9. 2016). „Umlčení CD47 a SIRPα polypurinovými reverzními sponkami Hoogsteen na podporu smrti buněk rakoviny prsu MCF-7 buňkami THP-1 diferencovanými PMA“. Imunologie BMC. 17 (1): 32. doi:10.1186 / s12865-016-0170-z. ISSN  1471-2172. PMC  5037635. PMID  27671753.
  12. ^ Medina Enríquez, Miriam Marlene; Félix, Alex J .; Ciudad, Carlos J .; Noé, Véronique (2018). „Rakovinová imunoterapie pomocí vlásenek PolyPurine Reverse Hoogsteen zaměřených na dráhu PD-1 / PD-L1 v lidských nádorových buňkách“. PLOS ONE. 13 (11): e0206818. Bibcode:2018PLoSO..1306818M. doi:10.1371 / journal.pone.0206818. ISSN  1932-6203. PMC  6219785. PMID  30399174.
  13. ^ Ciudad, Carlos J; Medina Enriquez, Mariam Marlene; Félix, Alex J; Bener, Gizem; Noé, Véronique (2019). „Ztlumení PD-1 a PD-L1: potenciál vlásenek PolyPurine Reverse Hoogsteen pro eliminaci nádorových buněk“. Imunoterapie. 11 (5): 369–372. doi:10.2217 / imt-2018-0215. ISSN  1750-743X. PMID  30786843.
  14. ^ A b Rodríguez, Laura; Villalobos, Xenia; Solé, Anna; Lliberós, Carolina; Ciudad, Carlos J .; Noé, Véronique (2015). "Vylepšený design PPRHS pro umlčení genů". Molekulární farmaceutika. 12 (3): 867–877. doi:10,1021 / mp5007008. PMID  25615267.
  15. ^ Jenjaroenpun, P; Kuznetsov, VA (2009). „Mapování TTS: integrační nástroj WEB pro analýzu cílových sekvencí DNA tvorby triplexu, G-čtyřčat a regulačních prvků DNA, které neprotein kódují v lidském genomu“. BMC Genomics. 10 Suppl3 (S9): S9. doi:10.1186 / 1471-2164-10-S3-S9. PMC  2788396. PMID  19958507.
  16. ^ Jenjaroenpun, P; Žvýkat, CS; Yong, TP; Choowongkomon, K; Kuznetsov, VA (2015). „Databáze TTSMI: katalog triplexních cílových DNA míst spojených s geny a regulačními prvky v lidském genomu“. Nucleic Acids Res. 43(Problém s databází) (D110-6): D110 – D116. doi:10.1093 / nar / gku970. PMC  4384029. PMID  25324314.

externí odkazy