Oligonucleótidos de fosfonometilo como polímeros genéticos artificiales modificados por la columna vertebral

Área de la Ciencia:

• Biología sintética
• La bioquímica
• Biología molecular

Sus antecedentes:

• Los ácidos nucleicos xenobióticos (XNA) muestran potencial como materiales genéticos, pero enfrentan desafíos en aplicaciones in vivo, principalmente debido a la falta de ortogonalidad.
• La ortogonalidad requiere XNA que no interactúen con ácidos nucleicos o enzimas naturales, y viceversa, junto con enzimas especializadas en el procesamiento de XNA.

Objetivo del estudio:

• Informar de un nuevo XNA, 3-2 ácido nucleico fosfonometil-treosilo (tPhoNA), como candidato para aplicaciones de material genético in vivo.
• Demostrar la síntesis y viabilidad del tPhoNA como material genético, evaluando su ortogonalidad y compatibilidad con los procesos enzimáticos.

Principales métodos:

• Síntesis química de ácidos nucleicos fosfonados y de bloques de construcción monoméricos fosforilados.
• Demostración de la desestabilización del dúplex de ADN tras la incorporación de tPhoNA.
• Ingeniería de una nueva sintetasa tPhoNA y utilización de una transcriptasa inversa XNA.
• Pruebas de ortogonalidad in vivo en E. coli.

Principales resultados:

• Rutas de síntesis química establecidas para tPhoNA y sus componentes.
• Se ha demostrado que el tPhoNA desestabiliza los duplexos de ADN.
• Se ha demostrado que tPhoNA es un material genético viable con una tasa de error agregada de ~17 × 10^-3 por base, compatible con el aislamiento funcional de XNA.
• Se confirmó una interacción limitada de la maquinaria celular de E. coli con la información genética de tPhoNA.

Conclusiones:

• El ácido nucleico fosfonometil-treosilo (tPhoNA) es un nuevo XNA con azúcar modificado y columna vertebral de fosfato, que representa un avance significativo en la biortogonalidad.
• tPhoNA se muestra prometedor para aplicaciones in vivo, demostrando características esenciales para sistemas genéticos sintéticos.
• Este trabajo allana el camino para la introducción de sistemas XNA in vivo, ampliando las posibilidades de material genético más allá del ADN y el ARN naturales.