Un
oligonucleotido
e unha cadea curta de
ADN
ou
ARN
; xeralmente o limite da sua lonxitude considerase de so cincuenta
pares de bases
ou menos.
Ainda que poden formarse pola rotura de segmentos longos de acidos nucleicos, o normal e sintetizalos nunha secuencia especifica a partir de derivados de nucleosidos, e hai sintetizadores automaticos, que permiten obter cadeas de ata 200 bases.
Os oligonucleotidos caracterizanse pola sua
secuencia de nucleotidos
. A sua lonxitude con frecuencia midese en
mer
(do grego
meros
, "parte"). Por exemplo, un fragmento of 25 bases diriase que e un fragmento de 25-mer. Os oligonucleotidos unense doadamente a moleculas que tenan unha secuencia
complementaria
, como outros oligonucleotidos, ADN, ou ARN, formando hibridos, xeralmente duplex. Esta propiedade e a que determina as suas funcions.
Os oligonucleotidos tenen distintas funcions: utilizanse como cebadores ou
primers
na amplificacion do ADN na
reaccion en cadea da polimerase
(PCR), como
sondas de hibridacion
para detectar determinados ADN ou ARN, no bloqueo de
ARN mensaxeiros
especificos (
silenciamento xenico
), e en diversas tecnicas como
micromatrices de ADN
,
Southern blot
,
analise ASO
(oligonucleotido alelo especifico),
hibridacion fluorescente in situ
(FISH), e sintese artificial de
xenes
[
1
]
[
2
]
.
Un oligonucleotido e unha molecula complexa formada a sua vez por varios
nucleotidos
, cada un dos cales esta composto por unha
base nitroxenada
, un
carbohidrato
e un
grupo fosfato
.
A sintese de oligonucleotidos basease nunha serie de reaccions nas que se van protexendo e desprotexendo ciclicamente os diferentes centros reactivos da molecula:
- Protector do hidroxilo 2': Ter-butil dimetilsilil (TBDMS).
- Protector do fosfato libre: B-cianoetilo.
- Protector dos heterociclos das bases: diferentes grupos
amida
.
Os oligonucleotidos
antisentido
son cadeas monocatenarias de ADN ou ARN que son complementarias dunha
secuencia de bases
determinada. No caso do
ARN antisentido
impiden a
traducion
de certos ARNm ao unirse a eles. O ADN antisentido pode usarse para unirse a un
ARN non codificante
ou non especifico e complementario. Se a union ten lugar o ADN/ARN hibrido que se forma pode ser degradado polo
encima
ARNase H
[
3
]
.
Existe un subtipo de
micromatriz de ADN
(
DNA microarray
) que esta constituido por uns substratos (nailon, cristal etc.) aos que estan unidos oligonucleotidos en grande densidade. Estes dispositivos tenen multiples aplicacions en experimentacion bioloxica.
Os oligonucleotidos empreganse en
terapia xenica
como estratexia para o
silenciamento xenico
. Utilizanse oligonucleotidos de 12 a 20
pares de bases
complementarios aos
ARNm
dos
xenes
que queremos silenciar.
Dentro da celula, o oligonucleotido unese ao seu ARN mensaxeiro diana e bloquea a sua
traducion
, e dicir, o
ribosoma
vai traducir o ARNm ata que se atopa o oligonucleotido e o proceso se deten. Ademais, o feito de que a ARNase H reconeza o hibrido oligo-ARN e o degrade e outra vantaxe desta tecnica. E importante desenar o oligonucleotido preto do inicio de
traducion
ou ben asegurarse de que o posible produto resultante non tena funcion bioloxica, para que o silenciamento sexa efectivo
[
4
]
.
Proceso de degradacion dun ARN especifico pola ARNase H tras a formacion dun duplex de ARN.
Os oligonucleotidos ideais para o seu uso en
terapia xenica
deben ter as seguintes caracteristicas:
- Deben formar complexos estables co material xenetico.
- Deben ser especificos da diana.
- Deben posuir unha alta estabilidade e unha vida media mais longa do habitual para resistir as nucleases.
- Deben poder pasar sen problemas a traves as
bicapas lipidicas
das membranas celulares.
- Non deben acumularse en organos ou
organulos
celulares.
- O seu tamano debe ser de entre 18 e 20 pares de bases.
Os oligonucleotidos poden usarse
in vivo
, pero posuen unha vida media moi curta e estan en concentracions baixas. Precisamente porque non tenen efectos duradeiros, o principal problema dos oligonucleotidos como terapia xenica e que requiren doses sucesivas.
Modificanse quimicamente para ter unha vida media mais longa, quer no osixeno das
pontes fosfato
, quer nas bases ou mesmo no fosfato que non se encontra nas pontes de union. Consideranse, por tanto, como unha droga/medicamento, xa que non alteran o
ADN
e terminan por se degradar.
Posibles aplicacions dos oligonucleotidos son a terapia antiviral, terapia antibacteriana, terapia antiparasitaria, terapia anticancer ex vivo, tratamento de enfermidades da pel, inhibicion da
inflamacion
, supresion de
oncoxenes
ou supresion de
alelos
dominantes.
Oligonucleotidos para salto de exon
[
editar
|
editar a fonte
]
Nas mutacions que provocan a finalizacion antes de tempo da
traducion
, os oligonucleotidos empregarianse para inducir un procesamento alternativo no ARN mensaxeiro mutante, sen inlcuir o
exon
que conten a mutacion. Deste xeito, o
codon de stop
prematuro non seria lido polo ribosoma e a proteina poderia continuar traducindose, e o produto final seria o mesmo ca o do xene normal, sen mutacion.
Cando se une ao oligonucleotido unha molecula de EDTA-Fe, isto provoca a destrucion activa do
ARN mensaxeiro
ao que se une, co que o oligonucleotido pode liberarse para degradar outro ARN mensaxeiro.
Un oligonucleotido tamen poderia unirse a
dobre helice
do
ADN
, dando lugar a unha estrutura conecida como tripla helice. Se se une a un xene concreto, estaria inhibindo a sua
transcricion
, e, por tanto, de novo, silenciandoo. So se necesitarian dous oligonucleotidos por celula (un por cada cromosoma do par), de modo que se evitaria o problema da dose. Esta tecnica seria util para mutacions dominantes. Poren, o
superenrolamento do ADN
e a sua interaccion coas
histonas
dificulta a entrada do oligonucleotido na dobre cadea.
- ↑
Pierce, "GENETICS: A Conceptual Approach", 2005
- ↑
Hartwell, L. H., Hood, L., Goldberg, M. L., Reynolds, A. E., Silver, L. M., and Veres, R. C. 2008. In: Genetics from Genes to Genomes 3rd edition. pp. G-14
- ↑
Weiss, B. (ed.): Antisense Oligodeoxynucleotides and Antisense RNA : Novel Pharmacological and Therapeutic Agents, CRC Press, Boca Raton, FL, 1997
- ↑
Weiss, B., Davidkova, G., and Zhou, L-W.: Antisense RNA gene therapy for studying and modulating biological processes. Cell. Mol. Life Sci., 55:334-358, 1999