Pfizer's mRNA-faksin foar COVID hat de passy foar it brûken fan ribonucleïnezuur (RNA) as therapeutysk doel opnij oanbrocht.It rjochtsjen fan RNA mei lytse molekulen is lykwols ekstreem útdaagjend.

RNA hat mar fjouwer boustiennen: adenine (A), cytosine (C), guanine (G), en uracil (U) dy't ferfangt thymine (T) fûn yn DNA.Dit makket drugsselektiviteit in hast ûnoerwinlik obstakel.Yn tsjinstelling binne d'r 22 natuerlike aminosoeren dy't proteïnen meitsje, wat ferklearret wêrom't de measte proteïne-targeting drugs relatyf goede selektiviteit hawwe.

Struktuer en funksje fan RNA

Lykas aaiwiten hawwe RNA-molekulen sekundêre en tertiêre struktueren, lykas werjûn yn 'e figuer hjirûnder.Hoewol se makromolekulen mei ien keten binne, nimt har sekundêre struktuer foarm as basisparing bulten, loops en helices feroarsaket.Dan liedt trijediminsjonale folding ta de tertiêre struktuer fan RNA, dy't essensjeel is foar har stabiliteit en funksje.

figuer 1. Struktuer fan RNA

Der binne trije soarten RNA:

• Messenger RNA (mRNA)transkribearret genetyske ynformaasje fan DNA en wurdt as basissekwinsje oerbrocht nei it ribosoom;l
• Ribosomale RNA (rRNA)is diel fan 'e proteïnsynthesisearjende organellen neamd ribosomen, dy't nei it cytoplasma eksportearre wurde en helpe om ynformaasje yn mRNA oer te setten yn aaiwiten;
• Transfer RNA (tRNA)is de keppeling tusken mRNA en de aminosoerenketen dy't it aaiwyt makket.

It rjochtsjen fan RNA as in therapeutysk doel is heul oantreklik.It is fûn dat mar 1,5% fan ús genoom úteinlik oerset wurdt yn proteïne, wylst 70% -90% wurdt transkribearre yn RNA.RNA-molekulen binne de wichtichste foar alle libbene organismen.Neffens Francis Crick's "sintrale dogma", is de meast krityske rol fan RNA it oersetten fan genetyske ynformaasje fan DNA yn proteïnen.Neist, RNA-molekulen hawwe ek oare funksjes, ynklusyf:

• Aktearje as adaptermolekulen yn proteïnsynteze;l
• Tsjinje as in boadskipper tusken DNA en it ribosoom;l
• Se binne dragers fan genetyske ynformaasje yn alle libbene sellen;l
• It befoarderjen fan ribosomale seleksje fan de juste aminosoeren, dy't nedich is foar synthesizing fan nije aaiwitenyn vivo.

Antibiotika

Nettsjinsteande it ûntdutsen al yn 'e 1940's, waard it meganisme fan aksje fan in protte antibiotika net oant de lette 1980's dúdlik makke.It is fûn dat in grut part fan antibiotika hannelet troch te binen oan baktearjende ribosomen om te foarkommen dat se passende aaiwiten meitsje, en dêrmei de baktearjes deadzje.

Bygelyks, aminoglycoside antibiotika bine oan 'e A-side fan 16S rRNA, dy't diel útmakket fan' e 30S ribosom subunit, en dan bemuoie mei proteïne synteze te bemuoie mei baktearjele groei, úteinlik liedend ta selle dea.De A-side ferwiist nei de aminoacylside, ek wol bekend as de tRNA-akseptorside.De detaillearre ynteraksje tusken aminoglycoside drugs, lykasparomomycin, en de A-side fanE. coliRNA wurdt hjirûnder werjûn.

figuer 2. De ynteraksje tusken paromomycin en de A-side fanE. coliRNA

Spitigernôch hawwe in protte A-site-ynhibitoren, ynklusyf aminoglycoside-medisinen, feiligensproblemen lykas nefrotoksisiteit, dose-ôfhinklik en spesifike ûnomkearbere ototoxiciteit.Dizze toxiciteiten binne it gefolch fan in gebrek oan selektiviteit yn aminoglycoside-medisinen foar it erkennen fan lytse RNA-molekulen.

Lykas werjûn yn de ûndersteande figuer: (a) de struktuer fan 'e baktearjes, (b) de minsklike sel membraan, en (c) de minsklike mitochondrial A-site binne hiel ferlykber, wêrtroch A-site inhibitors bine oan allegearre.

figuer 3. De net-selektive A-site inhibitor binding

Tetracycline-antibiotika remme ek de A-side fan rRNA.Se remme selektyf baktearjele proteïnesynteze troch reversibel te binen oan in helical regio (H34) op 'e 30S subunit kompleks mei Mg²⁺.

Oan 'e oare kant bine makrolide-antibiotika by de útgongssteat (E-side) fan' e baktearjele ribosoomtunnel foar opkommende peptiden (NPET) en blokkearje it foar in part, wêrtroch de synteze fan baktearjele proteïne ynhibearret.Ta beslút, oxazolidinone antibiotika lykaslinezolid(Zyvox) bine oan in djippe spleet yn de baktearjele 50S ribosomal subunit, dat wurdt omjûn troch 23S rRNA nukleotiden.

Antisense oligonucleotides (ASO)

De antisense-medisinen binne gemysk modifisearre nukleïnesûrpolymeren dy't RNA rjochtsje.Se fertrouwe op Watson-Crick-baseparing om te binen oan doel mRNA, wat resulteart yn gen-silencing, steryske blokkade, of splicing feroaring.ASO's kinne ynteraksje mei pre-RNA's yn 'e selkearn en folwoeksen mRNA's yn it cytoplasma.Se kinne eksons, yntrons en net-oersette regio's (UTR's) rjochtsje.Oant no ta binne mear as in tsiental ASO-medisinen goedkard troch de FDA.

figuer 4. Antisense Technology

Lytse molekule medisinen rjochte op RNA

Yn 2015 rapportearre Novartis dat se in SMN2-splitsregulator ûntdutsen hiene Branaplam, dy't de assosjaasje fan U1-pre-mRNA ferbettert en SMA-mûzen rêdt.

Oan 'e oare kant waard PTC / Roche's Risdiplam (Evrysdi) yn 2020 goedkard troch de FDA foar de behanneling fan SMA.Lykas Branaplam, wurket Risdiplam ek troch it regeljen fan it splitsen fan relevante SMN2-genen om funksjonele SMN-proteinen te produsearjen.

RNA-degraderers

RBM stiet foar RNA-binend motyfprotein.Yn essinsje is indole sulfonamide in molekulêre kleefstof.It rekrutearret selektyf RBM39 nei de CRL4-DCAF15 E3 ubiquitin-ligase, it befoarderjen fan RBM39-polyubiquitinaasje en proteïnedegradaasje.Genetyske útputting of sulfonamide-bemiddele degradaasje fan RBM39 induceart signifikante genoombrede splicing-abnormaliteiten, dy't úteinlik liede ta selde dea.

RNA-PROTAC's wurde ûntwikkele om RNA-bindende proteïnen (RBP's) te degradearjen.PROTAC brûkt in linker om de E3-ligase-ligand te ferbinen mei de RNA-ligand, dy't bynt oan RNA en RBP's.Om't RBP strukturele domeinen befettet dy't kinne bine oan spesifike oligonucleotide-sekwinsjes, brûkt RNA-PROTAC in oligonucleotide-sekwinsje as ligand foar it proteïne fan belang (POI).It einresultaat is de degradaasje fan RBP's.

Koartlyn hat professor Matthew Disney fan 'e Scripps Institution of Oceanography it RNA útfûnribonuclease-targeting chimeras (RiboTACs).RiboTAC is in heterofunksjoneel molekule dat in RNase L-ligand en in RNA-ligand ferbynt mei in linker.It kin spesifyk endogene RNase L rekrutearje nei spesifike RNA-doelen, en RNA dan mei súkses eliminearje mei it sellulêre nukleïnezuur-ôfbraakmeganisme (RNase L).

As ûndersikers mear leare oer de ynteraksje tusken lytse molekulen en RNA-doelen, sille mear medisinen dy't dizze metoade brûke yn 'e takomst opkomme.