Origen del aumento de la afinidad de los ácidos nucleicos terapéuticos modificados por fosfato para las proteínas

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología estructural
• Descubrimiento de drogas

Sus antecedentes:

• Las modificaciones de la columna vertebral del fosfato (PS) son cruciales para mejorar las propiedades terapéuticas de los fármacos de ácido nucleico como los oligonucleótidos antisenso (ASO).
• Las modificaciones de PS mejoran la estabilidad metabólica y las interacciones proteicas, ayudando a la distribución tisular y la absorción celular.
• La base estructural de estas interacciones mejoradas entre los ácidos nucleicos PS y las proteínas sigue siendo en gran medida inexplorada.

Objetivo del estudio:

• Elucidar los mecanismos estructurales que subyacen a la interacción entre los ácidos nucleicos modificados por fosfato y las proteínas.
• Determinar la primera estructura cristalina de una proteína compleja con un ácido nucleico completamente PS.

Principales métodos:

• Se utilizó la cristalografía de rayos X para determinar la estructura del dominio de unión al ADN de la proteína PC4 en complejo con un gapmer ASO completo de ADN PS 2'-OMe.
• Se utilizaron ensayos de unión NanoBRET para confirmar la importancia de los contactos proteína-ácido nucleico identificados.

Principales resultados:

• El estudio informa de la primera estructura cristalina de una proteína (PC4) unida a un ácido nucleico completamente PS.
• El ASO adoptó una estructura similar a una horquilla, con diferentes interfaces PC4 que vinculan regiones distintas del ASO.
• PC4 formó un dímero de dímeros, estabilizado por el emparejamiento de bases entre ASOs unidos, e interactuó con la columna vertebral PS a través de fuerzas electrostáticas e hidrofóbicas.

Conclusiones:

• Los hallazgos proporcionan información a nivel atómico sobre las interacciones entre los OSP y las proteínas, lo que explica la afinidad mejorada.
• El estudio ofrece un modelo estructural de cómo las interacciones ASO-proteína pueden influir en las interacciones proteína-proteína y la toxicidad celular.
• Esta comprensión estructural puede guiar el diseño racional de las terapias de ácido nucleico de próxima generación.