Нокдаун гена заключается в предотвращении синтеза клеткой соответствующего белка[5]. Морфолиновые олигонуклеотиды также могут влиять на сплайсинг пре-мРНК[6]. Нокдаун гена является мощным средством для изучения функции конкретного гена. Аналогичным образом, вырезание специфического экзона из транскрипта позволяет определить функции, выполняемые соответствующими аминокислотнымиостатками белка, а иногда приводит к полной инактивации белка. Морфолиновые олигонуклеотиды используются в изучении многих модельных организмов, в том числе мышей, данио-рерио, лягушек и морских ежей[7].
Морфолиновые олигонуклеотиды — это синтетические молекулы, представляющие собой измененные нуклеиновые кислоты[11]. Они, как правило, имеют длину 25 нуклеотидов и комплементарно связываются с соответствующими последовательностями РНК за счёт спаривания оснований. Морфолиновые олигонуклеотиды имеют обычные азотистые основания, которые вместо дезоксирибозы соединены с кольцами морфолина, а в связи отдельных нуклеотидов участвуют не фосфатные, а фосфородиамидатные группы. Замена отрицательно заряженных фосфатных групп незаряженной фосфородиамидатной группой устраняет ионизацию при физиологических значенияхрН, так что в живых клетках эти молекулы не заряжены. Вся молекула морфолинового олигонуклеотида состоит из таких изменённых нуклеотидов[11].
Морфолиновые олигонуклеотиды не вызывают деградации своей РНК-мишени, в отличие от многих антисмысловых молекул (например, малых интерферирующих РНК и фосфоротиоатов[англ.]). Вместо этого они выступают в роли «пространственных блокаторов», связываясь с последовательностью-мишенью и физически не давая другим молекулам связаться с этой РНК[5]. Морфолиновые олигонуклеотиды часто используются для изучения роли специфических мРНК в развивающемся зародыше. Эмбриологи инъецируют их в яйца или зародыши данио-рерио[12], шпорцевой лягушки[13], морских ежей[14] и рыбыFundulus heteroclitus или доставляют эти молекулы путём электропорации в зародыши курицы на более поздних стадиях развития[15]; обработанные таким образом зародыши называют морфантами. При наличии в цитозоле правильных систем доставки морфолиновых олигонуклеотидов могут быть эффективными и в культурах клеток[16][17].
Блокирование трансляции
Связываясь с 5'-нетранслируемой областью мРНК, морфолиновые олигонуклеотиды могут мешать рибосоме в комплексе с эукариотическими факторами инициации трансляции[англ.] двигаться от кэпа к старт-кодону. Это предотвращает трансляциюкодирующей области транскрипта-мишени (нокдаун гена). Такой приём очень удобен, когда исследователь хочет определить функцию конкретного белка; по эффектам, оказываемым нокдауном гена на клетку или организм, судят о функции белка. Некоторые морфолиновые олигонуклеотиды блокируют экспрессию столь эффективно, что после деградации белка, синтезированного до введения олигонуклеотидов, этот белок становится неопределимым при помощи вестерн-блоттинга[18].
Изменение сплайсинга пре-мРНК
Морфолиновые олигонуклеотиды могут вмешиваться в процессинг пре-мРНК следующими способами:
предотвращая связывание направляющих сплайсинг малых ядерных рибонуклеопротеинов (snRNP[англ.]) со своими мишенями на границах интронов в пре-мРНК;
блокируя остаток аденина, осуществляет нуклеофильную атаку в ходе сплайсинга и образует структуру лассо;
Предотвращение связывания рибонуклеопротеиновU1[англ.] (в сайте-доноре) или U2[англ.]/U5[англ.] (в полипиримидиновом тракте[англ.] или сайте-акцепторе) может привести к модифицированному сплайсингу, при котором из зрелой мРНК исключаются экзоны. Воздействие на другие сайты сплайсинга приводит к включению интронов в зрелую мРНК, в то время как активация скрытых сайтов сплайсинга может приводит и к включениям, и к исключениям[21]. Морфолиновые олигонуклеотиды могут также блокировать мишени snRNP U11[англ.]/U12[англ.][22]. Изменения в сплайсинге удобно отслеживать при помощи ПЦР с обратной транскрипцией (RT-PCR) и электрофореза (при электрофорезе продуктов RT-PCR наблюдается смещение полос в геле)[6].
Другие применения
Морфолиновые олигонуклеотиды использовались для блокировки активности микроРНК[23][24], а также их созревания[25]. Морфолиновые олигонуклеотиды, меченные флуоресцеином, в сочетании с антителами, специфичными к флуоресцеину, могут использоваться в качестве проб in situ-гибридизации[англ.] с микроРНК[26]. Кроме того, они могут блокировать активность рибозимов[27], а также функционирование snRNP U2 и U12[28]. Морфолиновые олигонуклеотиды, нацеленные на «оголённые» последовательности мРНК в пределах кодирующей области, могут вызывать сдвиг рамки считывания[англ.] при трансляции[29]. Они также могут блокировать редактирование РНК. Эффективность морфолиновых олигонуклеотидов по отношению ко многим мишеням делает их универсальным средством для подавления взаимодействия белков или нуклеиновых кислот с мРНК[30].
Специфичность, стабильность и не-антисмысловые эффекты
Морфолиновые олигонуклеотиды стали стандартным инструментом для нокдауна генов в эмбриональных системах животных, в которых экспрессируется больше генов, чем во взрослых клетках. После инъекции морфолинового олигонуклеотида в зародыши лягушки или рыбы на стадии одной или нескольких клеток наибольший эффект проявляется к пятому дню[31], когда большая часть органогенеза и дифференцировки клеток и тканей уже позади; наблюдаемые фенотипы соответствуют нокауту определённого гена. Контрольные[англ.] нуклеотиды, не нацеленные на какие-либо последовательности, как правило, не вызывают изменений в фенотипе зародыша, подтверждая, что морфолиновые олигонуклеотиды действуют специфично к последовательностям и, как правило, не имеют не-антисмысловых эффектов. Дозу, необходимую для нокдауна гена, можно сократить, одновременно вводя несколько морфолиновых олигонуклеотидов, нацеленных на одну и ту же мРНК; этот приём позволяет сократить или вовсе исключить зависимые от дозы взаимодействия олигонуклеотидов с РНК, не являющимися непосредственными мишенями[32].
В экспериментах по «спасению» мРНК у зародышей часто удавалось вернуть фенотип дикого типа. В ходе этих экспериментов морфолиновый олигонуклеотид вводится в клетку вместе с мРНК, кодирующей тот белок, на нокдаун которого этот олигонуклеотид и направлен. Однако вводимая мРНК имеет изменённую 5'-нетранслируемую область, а потому не имеет последовательности-мишени для морфолинового олигонуклеотида, но её кодирующая область сохранена и с неё синтезируется интересующий белок. Трансляция с мРНК-«спасателя» восстанавливает образование белка, остановленное морфолиновым олигонуклеотидом. Спасательная мРНК не вызывает фенотипических отклонений, так как не действует на экспрессию генов, не являющихся мишенью введенного олигонуклеотида, поэтому возврат к фенотипу дикого типа служит ещё одним доказательством специфичности морфолиновых олигонуклеотидов по отношению к последовательности[31].
Из-за совершенно неестественного химического строения морфолиновые олигонуклеотиды не распознаются клеточными белками. Нуклеазы их не разрушают[33], поэтому они не разрушаются ни в клетках, ни в плазме крови[34]. Морфолиновые олигонуклеотиды не активируют Toll-подобные рецепторы, а потому не запускают врождённыйиммунный ответ, выражающийся, в частности, в образовании интерферона или в NF-κB-опосредованном воспалении[35].
До 18 % морфолиновых олигонуклеотидов вызывают не связанные с исходными мишенями фенотипы, в частности, смерть клеток центральной нервной системы и сомитов у зародышей данио-рерио[36]. Было показано, что большая часть этих эффектов связана с активацией p53-опосредованного апоптоза; их можно подавить, одновременно вводя экспериментальный морфолиновый олигонуклеотид и его анти-p53-аналог. Более того, вызванную морфолиновым олигонуклеотидом активацию p53-опосредованного апоптоза удалось повторить с использованием других антисмысловых структур, что говорит в пользу того, что p53-опосредованный апоптоз может быть вызван утратой белка-мишени и не зависит от типа олигонуклеотида, используемого для нокдауна[37].
Морфолиновые олигонуклеотиды следует использовать с осторожностью из-за их потенциальных эффектов вне белка-мишени. Для проверки того, является ли наблюдаемый фенотип морфанта результатом нокдауна задуманного гена или же он вызван взаимодействием с РНК, не являющейся непосредственной мишенью введенного олигонуклеотида, можно провести второй эксперимент. Этот эксперимент заключается в повторении фенотипа (фенокопировании) морфанта с использованием другого морфолинового олигонуклеотида, нацеленного на ту же мишень, но не перекрывающегося с первым олигонуклеотидом[31].
Доставка
Для того, чтобы морфолиновый олигонуклеотид мог подействовать, он должен попасть в цитозоль клетки и преодолеть клеточную мембрану. После попадания в цитозоль он начинает свободно диффундировать между цитозолем и ядром, как было показано в экспериментах, при которых введение морфолинового нуклеотида в цитозоль клетки изменяло сплайсинг в ядре[6]. Для доставки морфолинового олигонуклеотида в зародыши, клетки культуры или клетки взрослых животных используются различные методы.
Для доставки в зародыши, как правило, используют микроинъекции[англ.], причём введение олигонуклеотидов обычно осуществляют на стадии одной или нескольких клеток[38]. Альтернативный метод для доставки морфолиновых олигонуклеотидов в эмбрионы — электропорация, которая позволяет доставить их в ткани на более поздних стадиях развития зародыша[39].
Наиболее распространённые методы для доставки морфолиновых олигонуклеотидов в клетки культуры — использование эндопортерного пептида (англ.Endo-Porter peptide), который вызывает высвобождение морфолиновых олигонуклеотидов из эндосом[17]; система специальной доставки (англ.Special Delivery system), использующая гетеродуплекс ДНК с морфолиновым олигонуклеотидом и этоксилированный[англ.]полиэтиленимин[англ.] в качестве реагента доставки (больше коммерчески недоступна)[16]; электропорация[40]; метод соскоба-загрузки (англ.scrape loading)[41]. В 2015 году была описана транс-активирующая амфипатическая система доставки, основанная на ДНК, которая предназначена для удобной доставки незаряженных нуклеиновых кислот, имеющих поли(А)-хвост, таких как пептидо-нуклеиновые кислоты и морфолиновые олигонуклеотиды[42].
Доставка морфолиновых олигонуклеотидов в ткани взрослых животных затруднительна, хотя разработано несколько систем, позволяющих доставить в ткани немодифицированные морфолиновые олигонуклеотиды (в частности, в от природы слабые мышечные клетки при мышечной дистрофии Дюшена[43] или в клетки сосудистого эндотелия, подвергающиеся стрессу при ангиопластии[англ.][44]). Хотя морфолиновые олигонуклеотиды эффективно проходят через межклеточные промежутки в тканях, доставка их в клетки сложна. Системная доставка в клетки многих типов может быть осуществлена при помощи морфолиновых олигонуклеотидов, ковалентно связанных с проникающими в клетки пептидами[англ.] (англ.Cell-penetrating peptide), и, в то время как токсичный эффект оказывают средние дозы связанных пептидов[45][46], в условиях in vivo удалось добиться эффективной доставки морфолиновых олигонуклеотидов при дозах пептидов ниже токсичных[9][47]. Октагуанидиновый дендример, прикреплённый к концу морфолинового олигонуклеотида (т. н. Vivo-Morpholino), обеспечивает его доставку из крови в цитозоль при систематическом введении во взрослого животного[48][49].
Медицинское значение
Морфолиновые олигонуклеотиды, способные к эффективной доставке (такие как связанные с пептидами морфолиновые олигонуклеотиды и Vivo-Morpholino), могут быть перспективными средствами для лечения вирусных и генетических заболеваний[50].
Например, Sarepta Therapeutics[англ.] Inc. уже разрабатывает морфолиновые олигонуклеотиды — потенциальные лекарства под названием NeuGene. В настоящее время проходят клинические испытания морфолиновые олигонуклеотиды, которые могут использоваться для лечении миодистрофии Дюшенна у человека[51].
↑H. V. Jain, D. Verthelyi and S. L. Beaucage. Amphipathic trans-acting phosphorothioate DNA elements mediate the delivery of uncharged nucleic acid sequences in mammalian cells // RSC Adv.. — 2015. — Vol. 5. — P. 65245—65254. — doi:10.1039/C5RA12038A.
تتميز عملات اليورو النمساوية بتصميم فريد لكل فئة ، مع موضوع مشترك لكل سلسلة من العملات المعدنية الثلاث. تتميز العملات المعدنية الصغيرة بالزهور النمساوية, والعملات المعدنية المتوسطة أمثلة للهندسة المعمارية من عاصمة النمسا, فيينا, والعملات المعدنية الشهيرة في النمسا. جميع...
Negara Merdeka Bayern Freistaat BayernNegara bagian di Jerman BenderaLambang kebesaranNegara bagianJermanIbukotaMünchenPemerintahan • Menteri-PresidenMarkus Söder (CSU) • Partai berkuasaCSU / FW • Bundesrat6 kursi (dari 69)Luas • Total70.549,44 km2 (2,723,929 sq mi)Populasi (2013-12-31)[1] • Total12.604.244 • Kepadatan1,8/km2 (4,6/sq mi)Zona waktuUTC+1 (CET) • Musim panas (DS...
Artikel ini perlu dikembangkan dari artikel terkait di Wikipedia bahasa Inggris. (Januari 2021) klik [tampil] untuk melihat petunjuk sebelum menerjemahkan. Lihat versi terjemahan mesin dari artikel bahasa Inggris. Terjemahan mesin Google adalah titik awal yang berguna untuk terjemahan, tapi penerjemah harus merevisi kesalahan yang diperlukan dan meyakinkan bahwa hasil terjemahan tersebut akurat, bukan hanya salin-tempel teks hasil terjemahan mesin ke dalam Wikipedia bahasa Indonesia. Jan...
Aseel al-Awadhi Aseel al-Awadhi (lahir tahun 1969) adalah mantan anggota Majelis Nasional Kuwait. Ia pernah menjadi profesor filsafat di Universitas Kuwait sebelum terjun ke dunia politik. Pendidikan Setelah menjalani pendidikan filsafat di Universitas Kuwait, al-Awadhi mendapatkan gelar PhD dalam bidang filsafat di Universitas Texas. Sekembalinya di Kuwait, ia menjadi profesor filsafat di Universitas Kuwait.[1] Karier politik Al-Awadhi pertama-tama maju sebagai calon anggota legislat...
Church in Algarve, PortugalChurch of São LourençoChurch of Saint Lawrence of RomeIgreja de São LourençoThe eclectic Baroque design of the Church of São Lourenço37°4′55.51″N 8°0′32.19″W / 37.0820861°N 8.0089417°W / 37.0820861; -8.0089417LocationFaro, Algarve, AlgarveCountryPortugalDenominationRoman CatholicHistoryDedicationLawrence of RomeArchitectureStyleBaroqueSpecificationsLength19.55 m (64.1 ft)Width18.13 m (59.5 ft)Administrati...
History of the Jews, their nation, religion and culture According to Jewish tradition, Jacob, shown wrestling with the angel in this painting by Rembrandt, was the father of the tribes of Israel. Part of a series onJews and Judaism Etymology Who is a Jew? Religion God in Judaism (names) Principles of faith Mitzvot (613) Halakha Shabbat Holidays Prayer Tzedakah Land of Israel Brit Bar and bat mitzvah Marriage Bereavement Baal teshuva Philosophy Ethics Kabbalah Customs Rites...
NinkōKaisar JepangNinkōKaisar Jepang ke-120 Berkuasa31 Oktober 1817 – 21 Februari 1846Penobatan31 Oktober 1817PendahuluKōkakuPenerusKōmeiInformasi pribadiKelahiran(1800-03-16)16 Maret 1800Kyoto, Keshogunan TokugawaKematian21 Februari 1846(1846-02-21) (umur 45)Tokyo, Keshogunan TokugawaPemakamanNochi no Taukinowa no Misasagi (Kyoto)WangsaImperial House of JapanAyahKōkakuIbuKajyūji TadakoAgamaShinto Kaisar Ninkō (仁孝天皇code: ja is deprecated , Ninkō-tennō, 16 Maret 1800...
2nd Battalion, Canadian Mounted RiflesThe distinguishing battle patch of the 2nd Battalion, Canadian Mounted Rifles, CEFActive1914–1920CountryCanadaBranchCanadian Expeditionary ForceTypeMounted infantryRoleMounted infantry, infantryPart of8th Canadian Infantry BrigadeMilitary unit The 2nd Canadian Mounted Rifles Battalion, (known colloquially as the 2nd Battalion, CMR or simply 2 CMR) was authorized on 7 November 1914 as the 2nd Regiment, Canadian Mounted Rifles, CEF. The battalion re...
Consonantal sound represented by ⟨ɭ⟩ in IPA Voiced retroflex lateral approximantɭIPA Number156Audio sample source · helpEncodingEntity (decimal)ɭUnicode (hex)U+026DX-SAMPAl`Braille Image The voiced retroflex lateral approximant is a type of consonantal sound used in some spoken languages. The symbol in the International Phonetic Alphabet that represents this sound is ⟨ɭ ⟩, and the equivalent X-SAMPA symbol is l`. The retroflex lateral approxim...
Cosmè TuraNaissance 1430Ferrare, Marquisat de FerrareDécès 1495Ferrare, Marquisat de FerrareActivités Peintre, cartonnierMaîtres Francesco Squarcione, Galasso GalassiLieu de travail FerrareMouvement Quattrocentomodifier - modifier le code - modifier Wikidata Vierge en majesté avec l'Enfant et des anges musiciens (vers 1471), panneau central du retable Roverella. Cosmè Tura ou Cosimo Tura est un peintre du XVe siècle, sujet du marquis de Ferrare. Certains historiens s'accordent à...
Amusement park in Sapporo, Japan Satoland site of the Sapporo Snow Festival in 2008 Sapporo Satoland (サッポロさとらんど, Sapporo Satorando) is an amusement park located in Higashi-ku, Sapporo, Hokkaidō, Japan. Sapporo Satoland, which has an agricultural theme, was opened in 1995. Its official name is Sapporo Facility of Agricultural Experience and Interchange (札幌市農業体験交流施設, Sapporo Nōgyō Taiken Kōryū Shisetsu). History The Sapporo Satoland was established i...
American animated television series (1994–1999) Not to be confused with Where in the World Is Carmen Sandiego? (game show) or Where on Google Earth is Carmen Sandiego?. Where on Earth Is Carmen Sandiego?Genre Action-adventure Comedy Edutainment Developed bySean RocheDirected by Joe Barruso Stan Phillips Voices of Rita Moreno[1] Jennifer Hale Scott Menville Rodger Bumpass ComposerTom WorrallCountry of originUnited StatesOriginal languageEnglishNo. of seasons4No. of episodes40 (list o...
Type of altitude above mean sea level Geopotential height or geopotential altitude is a vertical coordinate referenced to Earth's mean sea level (assumed zero geopotential) that represents the work involved in lifting one unit of mass over one unit of length through a hypothetical space in which the acceleration of gravity is assumed constant.[1] In SI units, a geopotential height difference of one meter implies the vertical transport of a parcel of one kilogram; adopting the standard...
1987 UK local government election Map of the results of the 1987 Wigan council election. Elections to the Wigan council were held on Thursday, 7 May 1987, with one third of the council up for election. Previous to the election there had been two by-elections held, resulting in a Labour gain of the seat being fought in Swinley from the Conservatives and Labour retaining one of their Hindley Green seats. Participation for this election increased substantially from the previous year's lows. Only...
Type of motorcycle Harley-Davidson Road Glide touring motorcycle. A touring motorcycle is a type of motorcycle designed for touring. Although almost any motorcycle can be used for this purpose,[1] manufacturers have developed specific models designed to address the particular needs of these riders. Touring motorcycles commonly have large displacement fairings and windshields that offer a high degree of weather and wind protection, large-capacity fuel tanks for long ranges between fill...
Chapaev Film biografi, atau biopic (/ˈbaɪoʊpɪk/; singkatan dari biographical motion picture), adalah sebuah film yang mendramatisasikan kehidupan orang atau tokoh dalam kehidupan nyata. Film-film semacam itu menampilkan kehidupan dari seorang tokoh sejarah dan menggunakan nama asli dari karakter utama.[1] Dalam sejumlah kasus, yang terkadang disebut auto biopics, subyek dari film tersebut memerankan dirinya sendiri: Jackie Robinson dalam The Jackie Robinson Story; Muhammad Ali dal...