Il DNA trasporta l’informazione genetica di tutti gli organismi viventi ed è costituito solo da quattro diversi elementi costitutivi, i nucleotidi. I nucleotidi sono composti da tre parti distintive: una molecola di zucchero, un gruppo fosfato e una delle quattro basi azotate adenina, timina, guanina e citosina. I nucleotidi sono allineati milioni di volte e formano la doppia elica del DNA, simile ad una scala a chiocciola. Gli scienziati del Dipartimento di Chimica dell’UoC hanno ora dimostrato che la struttura dei nucleotidi può essere modificata in larga misura in laboratorio.
I ricercatori hanno sviluppato il cosiddetto acido treofuranosil nucleico (TNA) con una nuova coppia di basi aggiuntiva. Questi sono i primi passi verso acidi nucleici completamente artificiali con funzionalità chimiche migliorate. Lo studio “Expanding the Horizon of the Xeno Nucleic Acid Space: Threose Nucleic Acids with Aumented Information Storage” è stato pubblicato nel Giornale dell’American Chemical Society.
Gli acidi nucleici artificiali differiscono nella struttura dai loro originali. Questi cambiamenti influenzano la loro stabilità e funzione. “Il nostro acido nucleico treofuranosil è più stabile degli acidi nucleici naturali DNA e RNA, il che apporta numerosi vantaggi per il futuro uso terapeutico”, ha affermato la professoressa Dott.ssa Stephanie Kath-Schorr. Per lo studio, lo zucchero desossiribosio a 5 atomi di carbonio, che costituisce la spina dorsale del DNA, è stato sostituito da uno zucchero a 4 atomi di carbonio. Inoltre, il numero delle basi azotate è stato aumentato da quattro a sei. Scambiando lo zucchero, il TNA non viene riconosciuto dagli enzimi di degradazione della cellula. Questo è stato un problema con le terapie basate sugli acidi nucleici, poiché l’RNA prodotto sinteticamente che viene introdotto in una cellula si degrada rapidamente e perde il suo effetto. L’introduzione di TNA nelle cellule che rimangono non rilevate potrebbe ora mantenere l’effetto più a lungo.
“Inoltre, la coppia di basi innaturale incorporata consente opzioni di legame alternative per colpire le molecole nella cellula”, ha aggiunto Hannah Depmeier, autrice principale dello studio. Kath-Schorr è certa che una tale funzione possa essere utilizzata in particolare nello sviluppo di nuovi aptameri, brevi sequenze di DNA o RNA, che possono essere utilizzate per il controllo mirato dei meccanismi cellulari. I TNA potrebbero essere utilizzati anche per il trasporto mirato di farmaci a specifici organi del corpo (somministrazione mirata di farmaci) nonché nella diagnostica; potrebbero essere utili anche per il riconoscimento di proteine virali o biomarcatori.
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