隨著醫(yī)學(xué)研究的進(jìn)展，傳統(tǒng)的治療方案正在迅速耗盡。如今，迫切需要新的方法來治療對常規(guī)藥物無反應(yīng)的疾病。在尋找這些方法時，科學(xué)轉(zhuǎn)向了廣泛的潛在答案，包括人工核酸。人工或異種核酸與天然核酸(認(rèn)為DNA和RNA)相似，但完全在實驗室生產(chǎn)。

異種核酸對于開發(fā)基于核酸的藥物至關(guān)重要。為了有效，它們必須能夠穩(wěn)定地結(jié)合天然RNA(DNA的細(xì)胞單鏈形式，這對于所有身體過程都是必不可少的)。然而，目前尚不清楚RNA如何與這些異種核酸雜交。研究人員的一項新研究闡明了這種機(jī)制，為潛在的革命性的基于核酸的藥物的開發(fā)打開了大門。

在《通信化學(xué)》上發(fā)表的實驗研究中，研究人員團(tuán)隊能夠確定與人工核酸絲氨醇核酸(SNA)或L-蘇氨酸核酸(L-aTNA)雜交的三維結(jié)構(gòu)，其中兩個少數(shù)能夠與天然RNA有效結(jié)合并形成雙鏈體的異種核酸。這項研究是名古屋大學(xué)工學(xué)研究生院，名古屋市立大學(xué)藥理學(xué)研究生院，國立自然科學(xué)研究院生命與生命系統(tǒng)探索研究中心(ExCELLS)的研究人員合作的結(jié)果，大阪大學(xué)大學(xué)院工學(xué)研究科。

天然核酸(例如DNA和RNA)具有糖磷酸化的“骨架”和基于氮的成分。盡管SNA和L-aTNA中的氮基成分保持不變，但它們卻具有氨基酸基骨架。SNA和L-aTNA具有結(jié)構(gòu)簡單，易于合成，水溶性和核酸酶高的優(yōu)勢，因此具有優(yōu)于其他人工核酸的優(yōu)勢。這些特性使它們更適合開發(fā)核酸藥物。“由于SNA和L-aTNA可以與天然核酸結(jié)合，因此我們想知道穩(wěn)定SNA或L-aTNA與RNA之間雙鏈體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是什么，”該研究的首席科學(xué)家Yukiko Kamiya博士說：“因此，我們開始著手確定三維結(jié)構(gòu)。”

他們發(fā)現(xiàn)分子內(nèi)(分子內(nèi))相互作用對于保持由無環(huán)核酸和RNA形成的螺旋(扭曲)雙鏈結(jié)構(gòu)很重要。盡管天然核酸的螺旋結(jié)構(gòu)是A型的，這意味著它們向右扭曲，但這些合成的雙鏈體結(jié)構(gòu)似乎以垂直模式排列，從而在螺旋的每一圈之間產(chǎn)生了較大的區(qū)域。此外，他們通過“ Hoogsteen堿基對”相互作用獲得了由L-aTNA或SNA和RNA組成的三鏈結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

這些發(fā)現(xiàn)質(zhì)疑了許多迄今為止我們認(rèn)為是生物學(xué)基礎(chǔ)的東西。與目前公認(rèn)的知識相反，核糖(天然核酸骨架中的糖)似乎對于形成穩(wěn)定的雙鏈體不是必需的。那自然為什么要選擇核糖呢?Kamiya博士說：“通過對螺旋結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步研究，也許可以更好地解決這一問題。”

目前，她的團(tuán)隊很高興他們的發(fā)現(xiàn)打開了更多的藥物開發(fā)途徑。“這些雙鏈結(jié)構(gòu)的理解可以幫助我們拿出基于核酸的藥物的新穎的設(shè)計。我們希望通過這些發(fā)現(xiàn)，核酸發(fā)展酸性藥物會加速，”她說。

當(dāng)然，這些見解不僅僅涉及醫(yī)療應(yīng)用。核酸是所有活生物體“構(gòu)建”的藍(lán)圖，但是我們意識到它們的許多秘密仍然未被發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)為一小部分但重要的核酸提供了啟示。