logo

Modifikatsiyalangan oligonukleitidlarning olinish usullari va qo’llanilishi

Yuklangan vaqt:

08.08.2023

Ko'chirishlar soni:

0

Hajmi:

212.3642578125 KB
MAVZU:  Modifikatsiyalangan oligonukleitidlarning 
olinish usullari va qo’llanilishi
REJA:
1. Oligonukleitidlarni ishlatilishi
2. Oligonukletidlarni olinish usullari
3. Oligonukletidlarni qo’lanilishi Oligonukleotidlar biotexnologiya, molekulyar biologiya, diagnostika va terapiya
kabi   sohalarda   keng   qo'llanilishiga   ega.   Biroq,   ularning   tuzilishiga   kimyoviy
modifikatsiyalar   kiritish   orqali   foydalanish   spektrini   kengaytirish   mumkin.   Yangi
oligonukleotid   analoglarini   izlashda   eng   samarali   soha   antisens   strategiyasi   bo'lib,
unda  kimyoviy   modifikatsiyalar   gibridlanish,   nukleazalarga   chidamlilik,   hujayralarni
qabul   qilish,   selektivlik   va   asosan   yaxshi   farmakokinetik   va   farmakodinamik
xususiyatlar   kabi   tegishli   xususiyatlarni   beradi.   Kombinator   texnologiya   -   bu
oligonukleotidlari   va   ularning   analoglari   keng   qo'llaniladigan   yana   bir   tadqiqot
yo'nalishi.   Aptamerlar,   yangi   katalitik   ribozimlar   va   deoksiribozimlar   ma'lum
xususiyat   asosida   tasodifiy   sintezlangan   kutubxonadan   individuallashtirilgan   RNK
yoki   DNK  molekulalaridir.  Ular   PCR   texnologiyalaridan  foydalangan  holda  takroriy
tanlash   va   kuchaytirish   davrlari   bilan   aniqlanadi.   O'zgartirilgan   nukleotidlar
kuchaytirish   jarayonida   ham,   tanlashdan   keyin   ham   kiritilishi   mumkin.
Oligonukleotidlar   bir   monomerning   3'-gidroksil   guruhi   va   boshqasining   5'-gidroksil guruhi   o'rtasida   hosil   bo'lgan   fosfodiester   ko'priklar   bilan   bog'langan   nukleozid
birliklarining bir ipli oligomerlari. Ular, shuningdek, bir zanjirli DNK yoki RNKning
qisqa   bo'laklari   sifatida   belgilanishi   mumkin.   Tabiiy   oligo   nukleotidlar   genlarni
qurish, tanlash va aniqlash uchun keng qo'llanilgan.
OLIGONUKLEOTIDLARNING QATTIQ FAZALI SINTEZI
   Fosforamidatlarning ulanish davri. Zamonaviy Oligonuklotidlar sintezi
avtomatlashtirilgan   Oligonukleotidlar   sintezator   ustunidagi   qattiq
tayanchda to'rt bosqichli sikl orqali yakunlanadi.
    1-qadam:   blokirovkadan   chiqarish.   sikl   odatda   5'OH   tritillangan
nukleotid zanjiri bilan boshlanadi. 5'OH   ni blokirovka qiluvchi tritil guruhi
chiqariladi.   Ushbu   blokirovkalash   bosqichida   odatda   DCM   yoki   boshqa
qutbsiz erituvchida dixloroasetik   kislota (DCA) yoki trixlorosirka kislotasi
(TCA)   ishlatiladi .   Kuchli   kislotalarni   ishlatadigan   yoki   uzoq   vaqt
davomida   sodir   bo'ladigan   blokirovkalash   kimyoviy   sintez   qilinishi
mumkin   bo'lgan Oligonukeotidlarning maksimal uzunligiga ta'sir qiluvchi
cheklovchi   omillardan biri bo'lgan depurinatsiyaga olib kelishi mumkin.
2-qadam:   ulash.   Bloklashdan   so'ng,   bo'sh   5'OH   kerakli   ketmaketlikda
keyingi   nukleotidga   ulanishga   tayyor.   Odatda,   3'OH   ustida   2-siyanoetil
bilan   himoyalangan   fosforamiditga   ega   bo'lgan   nukleozid   birlashtiruvchi
sherik sifatida ishlatiladi. Bog'lanishga kislotali azol yoki shunga o'xshash
birikma   kabi   aktivator   vositachilik   qiladi.   Azollar   va   2-siyanoetil   fosfor
amiditlari   faollashtirilgan   fosfor   amiditlarini   hosil   qilish   uchun
qadoqlangan   ustunga   kirishdan   oldin   sintezatorning   oligonukleotidlar
trubkasida   qisqa   vaqt   ichida   aralashtiriladi.   Bu   aralashtirish   fosfor   amidit azotining protonlanishiga yordam beradi va yaxshi tark etuvchi guruh hosil
qiladi.   Faollashtirilgan   fosforamidat   yuqori   ulanish   samaradorligiga   ega
bo'lishi uchun o'sib borayotgan Oligonukleotidlar zanjirlari soniga nisbatan
katta   miqdorda   bo'lishi   kerak.   Muvaffaqiyatli   ulanish   beqaror   fosfit
triesterni beradi.
3-qadam: yopish. Ulanishdan so'ng, yaxshi bog'lanmagan zanjirlarning
juda   oz   miqdori   ularning   erkin   5'OH   guruhlari   keyingi   fosforamidat
birikmalari bilan reaksiyaga kirishmasligi uchun yopilishi kerak, bu esa n -
1   o'chirishni   keltirib   chiqaradi,   ularni   ajratish   qiyin   bo'ladi.   Kerakli
Oligonukleotidlar.   Bundan   tashqari,   guanozinning   O6   pozitsiyasi   ba'zan,
kamdan-kam hollarda faollashtirilgan
fosforamidatlar   bilan   reaksiyaga   kirishishi   mumkin.   Yod   va   suv   bilan
oksidlanish  ham  bu joylarda  depurinatsiyaga  olib   kelishi   mumkin.  Ushbu
reagentlar   qolgan   bo'sh   5'OHlarni   asillashtiradi,   bu   esa   bu   zanjirlarning
o'sishiga   to'sqinlik   qiladi   va   O6   guanozin   fosforamidit   modifikatsiyasini
olib tashlaydi.
4-qadam:   Oksidlanish.   Fosfit   triesterlari   fosfat   triesterlariga
oksidlanishi kerak. Bu zaif asos mavjud bo'lganda suvda yod bilan amalga
oshiriladi.   TBHP   va   boshqa   reagentlar   suvsiz   erituvchilarda   oksidlanish
uchun ishlatilishi mumkin. Himoyadan mahrum qilish va bo'linish. Oldingi
to'rtta   qadam   kerakli   ketma-ketlikka   erishilgunga   qadar   takrorlanadi.
Oligonukleotidlar   5'OHda   DMT   bilan   qoldirilishi   mumkin   yoki   ular
nukleozid   bo'lmagan   fosforamidit   bilan   qoplanishi   mumkin.   Bu
fosforamidit   kerakli   xususiyatlarga   ko'ra   gidrofilik,   gidrofobik,   UV   faol
yoki   hatto   biotin   kabi   biologik   faol   qism   bo'lishi   mumkin.   Fosfat
triesterlari   va   har   qanday   N-atsil   bilan   himoyalangan   asoslar oligonukletidlar  qattiq tayanchdan ajratilganda  himoyadan chiqariladi. Bu
erkin   ONni   berish   uchun   metil   amin   kabi   asos   bilan   amalga   oshiriladi.
Keyin oligonukletidlar tozalanadi va tavsiflanadi.
Enzimatik bog'lanish
  Qisqa   oligonukleotidlarni   bog'lash   uchun   fermentativ   yondashuv   uzoq
deoksinuklein va ribonuklein kislotalarni sintez qilish uchun jozibali yo'lni
taklif   qiladi.   Ushbu   reaktsiyalar   fosfodiester   bog'lanish   hosil   qilish   orqali
oligonükleotidlarning   5'   va   3'   uchlarini   molekulalararo   bog'lanishiga
yordam   beradigan   DNK   yoki   RNK   ligazalari   tomonidan   katalizlanadi   .
DNK   ligaza   holatida   ikkita   oligodeoksinukleotid,   biri   5'   -fosforil   donor
guruhiga,   ikkinchisi   esa   erkin   3'-   gidroksil   qabul   qiluvchiga   ega   bo'lgan
holda, substratga bo'lgan ehtiyojni tashkil qiladi. Fosforlangan va gidroksil uchli   oligonukleotidlar   homo-(DNK:DNK)   yoki   geteroduplekslarda
(DNK:RNK)   mavjud   bo'lishi   muhim.   Terminal   lyuminestsent   va
xemiluminesans   belgilariga   ega   bo'lgan   oligonukleotidlar   DNK   ligaza
uchun substrat sifatida ham harakat qilishi mumkin. Bunday o'zgartirilgan
oligomerlar gibridizatsiya-ligatsiya
tahlillarida  kistafibroz   gen mutatsiyalarini   o'rganish  uchun  muvaffaqiyatli
qo'llanilgan
Tabiiy bo'lmagan nukleotidlarning fermentativ qo'shilishi 
O'zgartirilgan   asoslar,   shakar   yoki   fosfat   guruhlari   bo'lgan
oligonukleotidlarning   fermentativ   sintezi   kimyoviy   sintezga   munosib
alternativ   hisoblanadi.   O'zgartirilgan   nukleozid   trifosfatlarning   T7   yoki
shunga o'xshash fag RNK polimeraza bilan   fermentativ birikmasi, ayniqsa,
polimeraza   uchun   yaxshi   substrat   bo'lsa,   shablonga   yo'naltirilgan
transkripsiya   reaktsiyalari   uchun   juda   mos   keladi.   Bu   talab   transkripsiya
reaktsiyalarida   ishlatilishi   mumkin   bo'lgan   o'zgartirilgan   nukleotidlar
sonini cheklaydi; shuning uchun oligoribonukleotidlarga faqat bir
nechta   modifikatsiyalar   enzimatik   tarzda   kiritilishi   mumkin.
Oligodeoksinukleotidlar   uchun   bu   modifikasiyalar   Escherichia   coli   DNK
polimeraza   I   ning   Klenow   fragmenti   kabi   DNK   polimeraza   yordamida
shablonga tavlangan primerning zanjir kengayishi orqali amalga oshirilishi
kerak.
 Oligonukleotidlarning postsintetik modifikatsiyasi
Oligonukleotidlarning   boshqa   biologik   makromolekulalar,   radioaktiv
bo'lmagan   reportyorlar   guruhlari,   spin   yorliqlari   va   o'zaro   bog'lovchi
moddalarga   konjugatsiyasi   postsintetik   modifikatsiyalash   jarayonlarini
ishlab chiqish zaruratini tug'dirdi. O'zgartirilgan oligonukleotidlararo nukleotid bog'lanishlar.
Bu   reaksiyalarning   barchasi   parchalanish   joyida   mavjud   bo'lgan
fosfor   konfiguratsiyasining   inversiyasi   bilan   davom   etadi.
Alohida   bosqichlarda   fosforotioatlarga   qo'yiladigan
stereokimyoviy   talablarni   taqqoslash   turli   xil   biriktiruvchi
tizimlar uchun o'xshashliklarni aniqlash imkonini beradi. Ushbu
tahlil   mRNK   oldidan   qo'shilish   va   II   guruhni   biriktirish
reaktsiyasi   o'rtasidagi   yaqin   aloqani   ta'kidlaydi.   Fosfor
markazida   konfiguratsiyaning   teskari   o'zgarishi,   shuningdek, bolg'acha   boshi   ribozim   vositachiligidagi   kataliz   uchun   ham
xabar qilingan, bu rentgen tuzilmalarida aniq bo'lmagan chiziqli
mexanizmni   ko'rsatadi.   Boshqa   bir   tadqiqotda,   bakteriofag
lambda   rekombinatsiyasida   ishtirok   etgan   ikkita   ipdan   birida
fosforotioat   o'rnini   bosish   kesishuvni   boshlash   uchun   iplarni
tanlashda kuchli tarafkashlikni ko'rsatdi.
  Kimyoviy   modifikatsiyalangan   oligonukleotidlar   ko'plab
biokimyoviy   reaktsiyalar   va   jarayonlarning   mexanik   va
stereokimyoviy   jihatlarini   tushunishda   juda   foydali   bo'ldi.
Kimyogarlarning   tasavvuri   va   qobiliyati   kelajakda   aniq
savollarga   javob   berish   uchun   maxsus   ishlab   chiqarilgan
nukleozid analoglarini sintez qilishni ta'minlaydi. Biroq, nuklein
kislotalarga   fermentativ   ravishda   qo'shilishi   mumkin   bo'lgan
nukleotid   analoglari   arsenalini   kengaytirish   uchun   haqiqiy
qiyinchilik mavjud.
O'zgartirilgan holat yangilanishi. Kimyoterapiya uchun 
oligonukleotidlar
Kimyoviy modifikatsiyalangan oliogonukleotidlarning  terapevtik
qo’llanmalari   bo’yicha   so’nggi   ishlanmalar   va   klinik
taraqqiyotning   yangilanishi   keltirilgan.   So'nggi   o'n   yil   ichida
klinik   sinovlarda   terapevtik   oligonukleotidlar   soni   qariyb   uch
barobar   oshdi.   Bu   birinchi   navbatda,   sintez   protokollaridagi
yutuqlar,   biologiyani   yaxshiroq   tushunish,   takomillashtirilgan
etkazib   berish   va   yaxshi   formulalash   texnologiyalari   bilan bog'liq.   Hozirgi   vaqtda   Amerika   Qo'shma   Shtatlarida   hayotga
xavf tug'diradigan turli
kasalliklarni   davolash   uchun   oligonukleotidlarga   asoslangan
dorilar bilan 100 dan ortiq klinik sinovlar davom etmoqda. Turli
oligonukleotidlar   orasida   antisens   texnologiyasi   bozorda   bitta
mahsulot   bilan   birinchi   o'rinda   turadi.   Antisens   texnologiyalari
faol   klinik   sinovlarning   yarmini   tashkil   qiladi.   Xuddi   shunday,
siRNK, aptamerlar, shpigelmerlar mikroRNK, shRNK, IMO va
CpG  oligonukleotidlarning  boshqa faol sinflari  bo'lib, ular ham
klinik   sinovlardan   o'tmoqda.   Ushbu   sharhda   sintez   kimyoviy
modifikatsiyalar,   tozalash   va   tahlilning   hozirgi   holatini
terapevtik   usul   sifatida   ko'rib   chiqilayotgan   ko'plab
oligonukleotidlar   bilan   tez   rivojlanish   nuqtai   nazaridan
umumlashtirishga harakat qiladi. FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR
1. Gallo M., Montserrat J. M., Iribarren A. M. Design and applications
of modified oligonucleotides //Brazilian journal of medical and biological
research. – 2003. –  Т . 36. –  С . 143-151 .
2. Glazier D. A. et al. Chemical synthesis and biological application of
modified   oligonucleotides   //Bioconjugate   Chemistry.   –  2020.   –   Т .  31.   –
№.  5. – С. 1213-1233.
3. Sanghvi   Y.   S.   A   status   update   of   modified   oligonucleotides   for
chemotherapeutics   applications   //Current   protocols   in   nucleic   acid
chemistry.   –   2011.   –   Т .   46.   –   №.   1.   –   С .   4.1.   1-4.1.   22.     DOI:
10.1002/0471142700.nc0401s46
4. Venkatesan   N.,   Kim   S.   J.,   Kim   B.   H.   Novel   phosphoramidite
building   blocks   in   synthesis   and   applications   toward   modified
oligonucleotides //Current medicinal chemistry. – 2003. –  Т . 10. – №.  19.
– С. 1973-1991 .

MAVZU: Modifikatsiyalangan oligonukleitidlarning olinish usullari va qo’llanilishi REJA: 1. Oligonukleitidlarni ishlatilishi 2. Oligonukletidlarni olinish usullari 3. Oligonukletidlarni qo’lanilishi

Oligonukleotidlar biotexnologiya, molekulyar biologiya, diagnostika va terapiya kabi sohalarda keng qo'llanilishiga ega. Biroq, ularning tuzilishiga kimyoviy modifikatsiyalar kiritish orqali foydalanish spektrini kengaytirish mumkin. Yangi oligonukleotid analoglarini izlashda eng samarali soha antisens strategiyasi bo'lib, unda kimyoviy modifikatsiyalar gibridlanish, nukleazalarga chidamlilik, hujayralarni qabul qilish, selektivlik va asosan yaxshi farmakokinetik va farmakodinamik xususiyatlar kabi tegishli xususiyatlarni beradi. Kombinator texnologiya - bu oligonukleotidlari va ularning analoglari keng qo'llaniladigan yana bir tadqiqot yo'nalishi. Aptamerlar, yangi katalitik ribozimlar va deoksiribozimlar ma'lum xususiyat asosida tasodifiy sintezlangan kutubxonadan individuallashtirilgan RNK yoki DNK molekulalaridir. Ular PCR texnologiyalaridan foydalangan holda takroriy tanlash va kuchaytirish davrlari bilan aniqlanadi. O'zgartirilgan nukleotidlar kuchaytirish jarayonida ham, tanlashdan keyin ham kiritilishi mumkin. Oligonukleotidlar bir monomerning 3'-gidroksil guruhi va boshqasining 5'-gidroksil

guruhi o'rtasida hosil bo'lgan fosfodiester ko'priklar bilan bog'langan nukleozid birliklarining bir ipli oligomerlari. Ular, shuningdek, bir zanjirli DNK yoki RNKning qisqa bo'laklari sifatida belgilanishi mumkin. Tabiiy oligo nukleotidlar genlarni qurish, tanlash va aniqlash uchun keng qo'llanilgan. OLIGONUKLEOTIDLARNING QATTIQ FAZALI SINTEZI Fosforamidatlarning ulanish davri. Zamonaviy Oligonuklotidlar sintezi avtomatlashtirilgan Oligonukleotidlar sintezator ustunidagi qattiq tayanchda to'rt bosqichli sikl orqali yakunlanadi. 1-qadam: blokirovkadan chiqarish. sikl odatda 5'OH tritillangan nukleotid zanjiri bilan boshlanadi. 5'OH ni blokirovka qiluvchi tritil guruhi chiqariladi. Ushbu blokirovkalash bosqichida odatda DCM yoki boshqa qutbsiz erituvchida dixloroasetik kislota (DCA) yoki trixlorosirka kislotasi (TCA) ishlatiladi . Kuchli kislotalarni ishlatadigan yoki uzoq vaqt davomida sodir bo'ladigan blokirovkalash kimyoviy sintez qilinishi mumkin bo'lgan Oligonukeotidlarning maksimal uzunligiga ta'sir qiluvchi cheklovchi omillardan biri bo'lgan depurinatsiyaga olib kelishi mumkin. 2-qadam: ulash. Bloklashdan so'ng, bo'sh 5'OH kerakli ketmaketlikda keyingi nukleotidga ulanishga tayyor. Odatda, 3'OH ustida 2-siyanoetil bilan himoyalangan fosforamiditga ega bo'lgan nukleozid birlashtiruvchi sherik sifatida ishlatiladi. Bog'lanishga kislotali azol yoki shunga o'xshash birikma kabi aktivator vositachilik qiladi. Azollar va 2-siyanoetil fosfor amiditlari faollashtirilgan fosfor amiditlarini hosil qilish uchun qadoqlangan ustunga kirishdan oldin sintezatorning oligonukleotidlar trubkasida qisqa vaqt ichida aralashtiriladi. Bu aralashtirish fosfor amidit

azotining protonlanishiga yordam beradi va yaxshi tark etuvchi guruh hosil qiladi. Faollashtirilgan fosforamidat yuqori ulanish samaradorligiga ega bo'lishi uchun o'sib borayotgan Oligonukleotidlar zanjirlari soniga nisbatan katta miqdorda bo'lishi kerak. Muvaffaqiyatli ulanish beqaror fosfit triesterni beradi. 3-qadam: yopish. Ulanishdan so'ng, yaxshi bog'lanmagan zanjirlarning juda oz miqdori ularning erkin 5'OH guruhlari keyingi fosforamidat birikmalari bilan reaksiyaga kirishmasligi uchun yopilishi kerak, bu esa n - 1 o'chirishni keltirib chiqaradi, ularni ajratish qiyin bo'ladi. Kerakli Oligonukleotidlar. Bundan tashqari, guanozinning O6 pozitsiyasi ba'zan, kamdan-kam hollarda faollashtirilgan fosforamidatlar bilan reaksiyaga kirishishi mumkin. Yod va suv bilan oksidlanish ham bu joylarda depurinatsiyaga olib kelishi mumkin. Ushbu reagentlar qolgan bo'sh 5'OHlarni asillashtiradi, bu esa bu zanjirlarning o'sishiga to'sqinlik qiladi va O6 guanozin fosforamidit modifikatsiyasini olib tashlaydi. 4-qadam: Oksidlanish. Fosfit triesterlari fosfat triesterlariga oksidlanishi kerak. Bu zaif asos mavjud bo'lganda suvda yod bilan amalga oshiriladi. TBHP va boshqa reagentlar suvsiz erituvchilarda oksidlanish uchun ishlatilishi mumkin. Himoyadan mahrum qilish va bo'linish. Oldingi to'rtta qadam kerakli ketma-ketlikka erishilgunga qadar takrorlanadi. Oligonukleotidlar 5'OHda DMT bilan qoldirilishi mumkin yoki ular nukleozid bo'lmagan fosforamidit bilan qoplanishi mumkin. Bu fosforamidit kerakli xususiyatlarga ko'ra gidrofilik, gidrofobik, UV faol yoki hatto biotin kabi biologik faol qism bo'lishi mumkin. Fosfat triesterlari va har qanday N-atsil bilan himoyalangan asoslar

oligonukletidlar qattiq tayanchdan ajratilganda himoyadan chiqariladi. Bu erkin ONni berish uchun metil amin kabi asos bilan amalga oshiriladi. Keyin oligonukletidlar tozalanadi va tavsiflanadi. Enzimatik bog'lanish Qisqa oligonukleotidlarni bog'lash uchun fermentativ yondashuv uzoq deoksinuklein va ribonuklein kislotalarni sintez qilish uchun jozibali yo'lni taklif qiladi. Ushbu reaktsiyalar fosfodiester bog'lanish hosil qilish orqali oligonükleotidlarning 5' va 3' uchlarini molekulalararo bog'lanishiga yordam beradigan DNK yoki RNK ligazalari tomonidan katalizlanadi . DNK ligaza holatida ikkita oligodeoksinukleotid, biri 5' -fosforil donor guruhiga, ikkinchisi esa erkin 3'- gidroksil qabul qiluvchiga ega bo'lgan holda, substratga bo'lgan ehtiyojni tashkil qiladi. Fosforlangan va gidroksil