logo

Пользовательского поиска

Sunday 18th of November 2018

Прорыв в РНК-нанотехнологиях: получены стабильные трехмерные РНК-наноструктуры

PDF Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Нанотехнологии в медицине и биологии
Автор: Administrator   
21.01.2011 14:12

 

Профессор Го (Peixuan Guo) со студентами в своей лаборатории.

Профессор Пейсян Го (Peixuan Guo) со студентами в своей лаборатории.

(Фото: healthnews.uc.edu)


Ученые смогли преодолеть большое препятствие на пути к использованию генетического материала РНК в нанотехнологиях – области, занимающейся разработкой машин в тысячи раз меньшего размера, чем толщина человеческого волоса, где сейчас доминирует ДНК. Полученные ими результаты, способные ускорить использование РНК-нанотехнологий в области медицины, представлены в журнале ACS Nano.


Профессор биомедицинской инженерии Университета Цинциннати (University of Cincinnati) Пейсян Го (Peixuan Guo), PhD, и его коллеги отмечают, что, имея общие химические свойства, ДНК, двухцепочечный генетический «план жизни», и РНК, ее одноцепочечная «кузина», могут использоваться в качестве строительных блоков для создания наноструктур и наноустройств. В некоторых отношениях РНК даже имеет преимущества перед ДНК. Область ДНК-нанотехнологий уже давно и интенсивно развивается. Однако РНК-нанотехнологии, которым всего 10 лет, не менее перспективны и могут с успехом применяться в лечении рака, а также вирусных и генетических заболеваний. Медленный прогресс РНК-нанотехнологий объясняется химической нестабильностью РНК и ее разрушением в присутствии ферментов.

Наноразмерные моторы, такие как этот – из ДНК-вала и шести РНК-винтов – могут обеспечить энергией крошечные наномашины, каждая из которых в тысячи раз меньше  толщины человеческого волоса.

 

Наноразмерные моторы, такие как этот – из ДНК-вала и шести РНК-винтов – могут обеспечить энергией крошечные наномашины, каждая из которых в тысячи раз меньше толщины человеческого волоса. (Рис. portal.acs.org)

 

 

 

Профессору Го и его коллегам удалось получить высокостабильную РНК-наночастицу.

«Фермент РНКаза случайным образом разрезает РНК на мелкие фрагменты, делая это очень эффективно – всего за нескольких минут», - объясняет профессор Го. «Учитывая, что РНКаза присутствует повсюду, получение РНК в лаборатории – чрезвычайно сложная задача».

Заменив одну из химических групп в макромолекуле, профессор Го и его коллеги нашли способ воспрепятствовать действию РНКазы и создать стабильные трехмерные конфигурации РНК, значительно расширив возможности ее применения в нанотехнологиях.

Ученые сосредоточили свое внимание на кольцах рибозы, которые вместе с фосфатными группами составляют остов нуклеополимера. Заменив один из участков рибозного кольца, Го и его коллеги сделали невозможным его связывание с РНКазой, получив, таким образом, устойчивую к разрушению молекулярную структуру.

«Взаимодействие между РНКазой и РНК требует соответствия структурной конформации», - объясняет Го. «Если конформация РНК изменяется, РНКаза не может распознать РНК и связывание становится проблематичным».

Профессор биомедицинской инженерии Университета Цинциннати  (University of Cincinnati) Пейсян Го (Peixuan Guo), PhD.

 

Профессор биомедицинской инженерии Университета Цинциннати (University of Cincinnati) Пейсян Го (Peixuan Guo), PhD. (Фото: science-bits.blogspot.com)

 

 

 

Показав в более ранних исследованиях, что такое изменение делает РНК стабильной в двойной спирали, ученые отказались от изучения его потенциала в воздействии на фолдинг РНК в трехмерную структуру, необходимую в нанотехнологии.

«Мы установили, что модифицированная РНК может соответствующим образом сворачиваться в 3-D структуру и выполнять свои биологические функции», - говорит Го.

Ученые протестировали способность трехмерной РНК-наноструктуры обеспечивать энергией наноразмерный биологический мотор одного из бактериофагов – вирусов, инфицирующих бактерии – работающий с помощью молекул РНК. Модифицированная РНК показала отличную биологическую активность даже в присутствии высоких концентраций ферментов, обычно разрушающих этот полимер.

Полученные данные подтверждают целесообразность производства устойчивых к ферменту РНКазе, биологически активных и стабильных РНК для использования в области нанотехнологий.

Как ДНК, так и РНК могут служить строительными блоками для постоянно растущего производства наноструктур. Новаторский подход, предложенный Нэдом Симэном 30 лет назад, привел к  взрыву информации в области ДНК-нанотехнологии. Молекулами РНК можно манипулировать с той же простотой, что и ДНК, получая при этом неканоническое спаривание оснований, универсальные функции и каталитическую активность, аналогичную белковой.   Однако, испугавшись чувствительности РНК к РНКазе, многие ученые ушли из РНК-нанотехнологий. Мы сообщаем о получении стабильных РНК-наночастиц, устойчивых к разложению РНКазой.  2′-F (2′-фтор)-РНК сохраняет способность к  правильной димеризации и биологическую активность в приведении в движение наномотора бактериофага phi29 при  упаковке вирусной ДНК и образовании инфекционных вирусных частиц. Наши результаты демонстрируют целесообразность производства устойчивых к РНКазе, биологически активных и стабильных РНК-наночастиц для применения в нанотехнологии.

Как ДНК, так и РНК могут служить строительными блоками для постоянно растущего производства наноструктур. Новаторский подход, предложенный Нэдом Симэном 30 лет назад, привел к взрыву информации в области ДНК-нанотехнологии. Молекулами РНК можно манипулировать с той же простотой, что и ДНК, получая при этом неканоническое спаривание оснований, универсальные функции и каталитическую активность, аналогичную белковой. Однако, испугавшись чувствительности РНК к РНКазе, многие ученые ушли из РНК-нанотехнологий. Мы сообщаем о получении стабильных РНК-наночастиц, устойчивых к разложению РНКазой. 2′-F (2′-фтор)-РНК сохраняет способность к правильной димеризации и биологическую активность в приведении в движение наномотора бактериофага phi29 при упаковке вирусной ДНК и образовании инфекционных вирусных частиц. Наши результаты демонстрируют целесообразность производства устойчивых к РНКазе, биологически активных и стабильных РНК-наночастиц для применения в нанотехнологии. (Аннотация к статье в ACSNano). (Фото: pubs.acs.org)


«Так как стабильные молекулы РНК могут быть использованы для сборки различных наноструктур, они являются идеальным инструментом для доставки адресных терапевтических средств в раковые или инфицированные вирусами клетки»,- считает профессор Го.

Исследование финансировалось национальным институтом здравоохранения (National Institutes of Health) США.

 

 

По материалам

Advance could speed use of genetic material RNA in nanotechnology

With Chemical Modification, Stable RNA Nanoparticles Go 3-D

 

Аннотация к статье  Fabrication of Stable and RNase-Resistant RNA Nanoparticles Active in Gearing the Nanomotors for Viral DNA Packaging

 

Источник: NanoNewsNet

 

Еще о работе профессора Го

 

Получены ультрастабильные многофункциональные РНК-наночастицы

 

 

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday647
mod_vvisit_counterYesterday978
mod_vvisit_counterThis week647
mod_vvisit_counterLast week6784
mod_vvisit_counterThis month14333
mod_vvisit_counterLast month40524
mod_vvisit_counterAll days4183363

We have: 108 guests, 13 bots online
Your IP: 54.82.79.137
 , 
Today: Ноя 18, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.