Con il progredire della ricerca medica, i protocolli terapeutici tradizionali si stanno rapidamente esaurendo. Nuovi approcci per curare le malattie che non rispondono ai farmaci convenzionali sono la necessità del momento. Alla ricerca di questi approcci, la scienza si è rivolta a una vasta gamma di potenziali risposte, compresi gli acidi nucleici artificiali. Gli acidi nucleici artificiali o xeno sono simili agli acidi nucleici naturali (si pensi al DNA e all'RNA), ma sono prodotti interamente in laboratorio.

Gli acidi nucleici xeno sono essenziali per lo sviluppo di farmaci a base di acido nucleico. Per essere efficace, devono essere in grado di legarsi stabilmente all'RNA naturale (una versione cellulare a singolo filamento del DNA, essenziale per tutti i processi corporei). Però, non è chiaro come, se non del tutto, L'RNA si ibrida con questi acidi nucleici xeno. Un nuovo studio condotto da ricercatori giapponesi fa luce su questo meccanismo, aprendo le porte allo sviluppo di farmaci a base di acido nucleico potenzialmente rivoluzionari.

Nel loro studio sperimentale pubblicato su Communications Chemistry, il team dei ricercatori è stato in grado di determinare le strutture tridimensionali dell'ibridazione dell'RNA con gli acidi nucleici artificiali acido nucleico serinolo (SNA) o acido nucleico L-treoninolo (L-aTNA), due dei pochi acidi xeno nucleici in grado di legare e formare efficacemente duplex con l'RNA naturale. Questo studio è stato il risultato della collaborazione tra i ricercatori della Graduate School of Engineering dell'Università di Nagoya, la Graduate School of Pharmaceutical Sciences della Nagoya City University, il Centro di ricerca esplorativa sulla vita e sui sistemi viventi (ExCELLS) degli Istituti nazionali di scienze naturali, e la Graduate School of Engineering dell'Università di Osaka.

Gli acidi nucleici naturali come il DNA e l'RNA hanno una "spina dorsale" zucchero-fosfato e componenti a base di azoto; mentre i componenti a base di azoto in SNA e L-aTNA rimangono gli stessi, hanno invece una spina dorsale a base di aminoacidi. SNA e L-aTNA presentano vantaggi rispetto ad altri acidi nucleici artificiali a causa della loro struttura semplice, facile sintesi, ottima solubilità in acqua, ed elevata resistenza alle nucleasi. Queste caratteristiche li rendono più adatti allo sviluppo di farmaci a base di acido nucleico. "Poiché SNA e L-aTNA possono legarsi agli acidi nucleici naturali, volevamo sapere qual è la chiave per stabilizzare la struttura duplex tra SNA o L-aTNA e RNA, " dice la dottoressa Yukiko Kamiya, lo scienziato capo dello studio, "e quindi, abbiamo iniziato a lavorare sulla determinazione della struttura tridimensionale".

Hanno scoperto che le interazioni intramolecolari (all'interno della molecola) sono importanti per mantenere stabili le strutture a doppio filamento elicoidali (attorcigliate) formate da acidi nucleici aciclici e RNA. Mentre le strutture elicoidali degli acidi nucleici naturali sono di tipo A, nel senso che girano verso destra, queste strutture duplex sintetiche sembravano allinearsi secondo uno schema perpendicolare, con conseguente aree più grandi tra ogni giro dell'elica. Inoltre, hanno ottenuto strutture a triplo filamento costituite da L-aTNA o SNA e RNA, attraverso interazioni "coppia di basi Hoogsteen", come mostrato in Figura 1.

Questi risultati mettono in discussione molte cose che finora abbiamo ritenuto fondamentali in biologia. ribosio, lo zucchero nella spina dorsale degli acidi nucleici naturali, non sembra essere necessario per formare un duplex stabile, contrariamente alle conoscenze attualmente accettate. Allora perché la natura ha scelto il ribosio? "Questo è forse una risposta migliore attraverso studi futuri che esaminano la struttura elicoidale, " dice il dottor Kamiya.

Per adesso, il suo team è felice che le loro scoperte aprano più strade allo sviluppo di farmaci. "La comprensione strutturale di questi duplex può aiutarci a elaborare nuovi progetti di farmaci a base di acido nucleico. Speriamo che attraverso questi risultati, lo sviluppo di farmaci a base di acido nucleico accelererà, " lei dice.

Queste intuizioni, Certo, andare oltre le applicazioni mediche. Gli acidi nucleici sono i progetti della "costruzione" di tutti gli organismi viventi, ma ci rendiamo conto che molti dei loro segreti sono ancora scoperti. Questi risultati fanno luce su un piccolo ma significativo capitolo degli acidi nucleici.