Chemická syntéza hypermodifikovaných oligonukleotidů a DNA

Abstract

SOUHRN Výzkum nukleových kyselin patří k základům moderní biologie a zásadním způsobem přispívá k porozumění dědičnosti, evoluci, buněčným funkcím i mechanismům vzniku onemocnění. Studium molekulární struktury a funkčních vlastností nukleových kyselin je již dlouhodobě významnou oblastí výzkumu na jejímž rozvoji se podílelo mnoho vědců. Jako účinný nástroj pro rozšíření funkce 2'-deoxyribonukleové kyseliny (DNA) nad rámec její přirozené biologické role se ukázala její chemická modifikace. Dnes již modifikovaná DNA tvoří nedílnou součást řady biomedicínských a biotechnologických aplikací. Chemická syntéza modifikovaných oligonukleotidů (ON) na pevné fázi, zejména fosforamiditovou metodou, umožňuje přesnou kontrolu nad pozicí i četností zavedených modifikací. Tato metoda umožňuje cílené zavádění funkčních skupin, fluorescenčních značek, epigenetických analogů či bioortogonálních motivů na přesně definovaná místa v sekvenci. Takto připravené ON pak mohou sloužit pro studium vlivu modifikací na hybridizaci DNA, její stabilitu a strukturu modifikovaných řetězců, a také pro studium molekulárního rozpoznávání. Zvláště hydrofobní modifikace ON vykazují značný potenciál pro zlepšení vazby aptamerů k dosud necílitelným hydrofobním proteinům. Avšak chemická syntéza takových ON na pevné fázi i jejich systematická...

The research of nucleic acids represents a foundation of modern biology, contributing to our understanding of heredity, evolution, cellular function, and disease. The elucidation of the molecular structure and functional properties of nucleic acids has been major research area with the contribution of many scientists. The chemical modification of nucleic acids has emerged as a powerful strategy to expand the functional diversity of 2'-deoxyribonucleic acid (DNA) beyond its natural role. Modifications to DNA are integral to many current biomedical and biotechnological applications. The chemical synthesis of modified oligonucleotides (ONs), particularly by the solid-phase phosphoramidite method, enables precise control over modification position and frequency. This approach supports the introduction of functional groups, fluorescent labels, epigenetic analogues, and bioorthogonal handles at defined sites. Such technique is essential for studying how modifications influence hybridization, stability, and structure of the modified strands, and also molecular recognition. Hydrophobic nucleobase modifications in particular have shown promise for improving aptamer binding to so far undruggable hydrophobic proteins, but their large-scale solid-phase synthesis and systematic structural characterization remain...