Mikrokalorimetrické studium termodynamické stability hybridních komplexů nukleových kyselin

Abstract

Práce se zabývá aplikací diferenční skenovací kalorimetrie (DSC) pro studium potenciálních oligonukleotidových terapeutik. Byly stanoveny možnosti i limity použitého DSC přístroje a stanovené optimální podmínky pro měření komplexů nukleových kyselin. Byly zkoumané čtyři typy modifikovaných oligonukleotidů s izopolární neizosterní internukleotidovou spojkou, která vznikla vložením methylenové skupiny do fosfodiesterové vazby mezi atom fosforu a jeden ze dvou esterových kyslíků (methylenová skupina vložena na 3' nebo 5' konec spojky, modifikované spojky buď alternují s přirozenými, nebo jsou modifikované všechny). Stanovili jsme termodynamické charakteristiky hybridních duplexů složených z modifikovaných deoxythymidinových patnáctimerů a komplementárního RNA polymerního řetězce, kyseliny polyadenylové. Oligonukleotid s methylenovou skupinou na 3' konci, jehož všechny spojky jsou modifikované, s polyadenylovou kyselinou komplexy netvoří. Ostatní oligonukleotidy komplexy vytvářejí a jejich stabilita roste v pořadí (3' konec, alternující) ~ (5' konec, všechny) < přirozený (dT)15 < (5' konec, alternující). U všech komplexů byla zjištěná vysoká kooperativita vazby oligonukleotidů na polymer. Dále byla termodynamicky charakterizována RNA vlásenka TAR segmentu HIV-1 a její aptamer R06. Vedle termodynamických...

This work deals with implementation of differential scanning kalorimetry (DSC) into research of potential oligonucleotide therapeutics. Capabilities and limits of the DSC device have been determined and optimal conditions for measurement of nucleic acids complexes specified. Four types of modified oligonucleotides with isopolar, non-isosteric internucleotide linkage, consisting in insertion of a methylene group into the phosphodiester linkage between the phosphorus and one of the two ester oxygens (the methylene group inserted or at 3' or at 5' side of the linkage, the modified linkages alternate with the natural ones or all linkages are modified) were investigated. We determined thermodynamics characteristics of hybrid duplexes composed of modified deoxythymidine pentadecamers and complementary RNA polymer chain, polyadenylic acid. The oligonucleotide with the methylene group at the 3' side, the all linkages of which are modified, does not form complexes with polyadenylic acid. Other oligonucleotides form complexes and their stability increase in succession (3' end, alternating) ~ (5' end, all) < natural (dT)15 < (5' end, alternating). High cooperativity of the oligonucleotide to the polymer binding has been found out for all complexes. RNA hairpin of HIV-1 TAR element and its R06 aptamer have been also...