Аналог нуклеиновой кислоты - Nucleic acid analogue

Не путать с вырожденные базы.
РНК с этими азотистые основания налево и ДНК Направо.

Аналоги нуклеиновых кислот соединения, которые аналогичный (структурно похожи) на встречающиеся в природе РНК и ДНК, используется в медицине и в исследованиях молекулярной биологии.Нуклеиновые кислоты представляют собой цепочки нуклеотидов, которые состоят из трех частей: фосфат позвоночник, пентозный сахар, либо рибоза или же дезоксирибоза, и один из четырех азотистые основания Любой из этих аналогов может быть изменен.[1] Обычно аналоговые азотистые основания придают, помимо прочего, различные свойства спаривания оснований и укладки оснований. Примеры включают универсальные основания, которые могут сочетаться со всеми четырьмя каноническими основаниями, и аналоги фосфатно-сахарного остова, такие как PNA, которые влияют на свойства цепи (ПНА может даже образовывать тройная спираль ).[2]Аналоги нуклеиновой кислоты также называют Ксенонуклеиновая кислота и представляют собой один из основных столпов ксенобиология, дизайн новых для природы форм жизни на основе альтернативной биохимии.

Искусственные нуклеиновые кислоты включают пептидная нуклеиновая кислота (PNA), Морфолино и заблокированная нуклеиновая кислота (LNA), а также гликолевая нуклеиновая кислота (GNA), нуклеиновая кислота треозы (TNA) и гекситолнуклеиновые кислоты (HNA). Каждый из них отличается от встречающейся в природе ДНК или РНК изменениями в основной цепи молекулы.

В мае 2014 года исследователи объявили, что успешно внедрили два новых искусственных нуклеотиды в бактериальную ДНК и путем включения отдельных искусственных нуклеотидов в культуральную среду, смогли пройти бактерии 24 раза; они не создали мРНК или белки, способные использовать искусственные нуклеотиды. Искусственные нуклеотиды содержали 2 конденсированных ароматических кольца.

Лекарство

Основная статья: Аналоги нуклеозидов

Некоторые аналоги нуклеозидов используются в качестве противовирусных или противораковых агентов. В популярный полимераза включает эти соединения с неканоническими основаниями. Эти соединения активируются в клетках, превращаясь в нуклеотиды, их вводят в виде нуклеозидов, поскольку заряженные нуклеотиды не могут легко проникать через клеточные мембраны.

Молекулярная биология

Общие изменения аналогов нуклеотидов

Аналоги нуклеиновых кислот используются в молекулярной биологии для нескольких целей: Исследование возможных сценариев происхождения жизни: путем тестирования различных аналогов исследователи пытаются ответить на вопрос, было ли использование ДНК и РНК для жизни выбрано с течением времени из-за его преимуществ, или если они были выбраны случайно;[3]В качестве инструмента для обнаружения определенных последовательностей: XNA может использоваться для маркировки и идентификации широкого спектра компонентов ДНК и РНК с высокой специфичностью и точностью;[4]Как фермент, действующий на субстраты ДНК, РНК и XNA, XNA обладает способностью к раскалывать и лигировать ДНК, РНК и другие молекулы XNA, аналогичные действиям РНК рибозимы;[3] Как инструмент с устойчивостью к Гидролиз РНК; Исследование механизмов, используемых ферментом; Исследование структурных особенностей нуклеиновых кислот.

Магистральные аналоги

Устойчивые к гидролизу РНК-аналоги

Химическая структура морфолино

Чтобы преодолеть тот факт, что рибоза 2 'гидроксильная группа, которая реагирует с фосфатно связанной 3' гидроксигруппой (РНК слишком нестабильна, чтобы ее можно было использовать или надежно синтезировать), используется аналог рибозы. Наиболее распространенными аналогами РНК являются 2'-O-метилзамещенные РНК, заблокированная нуклеиновая кислота (LNA) или мостиковая нуклеиновая кислота (BNA), морфолино,[5][6] и пептидная нуклеиновая кислота (PNA ). Хотя эти олигонуклеотиды имеют другой сахар в основной цепи или, в случае PNA, аминокислотный остаток вместо фосфата рибозы, они все же связываются с РНК или ДНК в соответствии с парами Уотсона и Крика, но невосприимчивы к нуклеазной активности. Они не могут быть синтезированы ферментативно и могут быть получены только синтетическим путем с использованием фосфорамидитовая стратегия или, для PNA, методы пептидный синтез.

Другие известные аналоги, используемые в качестве инструментов

Дидезоксинуклеотиды используются в последовательность действий . Эти нуклеозидтрифосфаты содержат неканонический сахар, дидезоксирибозу, в котором отсутствует 3'-гидроксильная группа, обычно присутствующая в ДНК, и поэтому он не может связываться со следующим основанием. Отсутствие 3'-гидроксильной группы обрывает цепную реакцию, поскольку ДНК-полимеразы ошибочно принимают ее за обычный дезоксирибонуклеотид. Другой аналог обрыва цепи, в котором отсутствует 3'-гидроксил и имитирует аденозин называется кордицепин. Кордицепин - противораковый препарат, нацеленный на РНК репликация. Другим аналогом в секвенировании является аналог азотистых оснований, 7-деаза-GTP, и он используется для секвенирования областей, богатых CG, вместо этого 7-деаза-АТФ называется туберцидин, антибиотик.

Предшественники мира РНК

Основная статья: Гипотеза мира РНК

РНК может быть слишком сложной, чтобы быть первой нуклеиновой кислотой, поэтому до Мир РНК несколько более простых нуклеиновых кислот, которые различаются по основной цепи, например TNA и GNA и PNA, были предложены в качестве кандидатов на первые нуклеиновые кислоты.

Базовые аналоги

Структура и номенклатура нуклеиновых оснований

Пурин
Пиримидин
Основная статья: Нуклеооснование
Структуры аналогов, которые могут быть упомянуты в литературе, см. Простое ароматическое кольцо.

Базы природного происхождения можно разделить на два класса в зависимости от их структуры:

  • пиримидины являются шестичленными гетероциклами с атомами азота в положениях 1 и 3.
  • пурины являются бициклическими, состоящими из пиримидина, конденсированного с имидазольным кольцом.

Искусственные нуклеотиды (Неестественные базовые пары (UBP) названы d5SICS УБП и dNaM УБП) были вставлены в бактериальную ДНК, но эти гены не создавали матрицу мРНК и не индуцировали синтез белка. Искусственные нуклеотиды содержали два слившихся ароматических кольца, которые образовывали комплекс (d5SICS – dNaM), имитирующий естественную пару оснований (dG – dC).[7][8][9]

Мутагены

Одним из наиболее распространенных базовых аналогов является 5-бромурацил (5BU), аномальное основание, обнаруженное в мутагенном аналоге нуклеотидов BrdU. Когда нуклеотид, содержащий 5-бромурацил, включен в ДНК, он, скорее всего, спаривается с аденином; однако он может спонтанно перейти в другой изомер который сочетается с другим азотистое основание, гуанин. Если это происходит во время репликации ДНК, гуанин будет вставлен в качестве аналога противоположного основания, и при следующей репликации ДНК этот гуанин будет спариваться с цитозином. Это приводит к изменению одной пары оснований ДНК, в частности переход мутация.

Кроме того, HNO2 или азотистая кислота является мощным мутагеном, который действует на реплицирующуюся и не реплицирующуюся ДНК. Это может вызвать дезаминирование аминогрупп аденина, гуанина и цитозина. Аденин дезаминируется до гипоксантин, который соединяется с цитозином вместо тимина. Цитозин дезаминируется до урацила, который образует пары оснований с аденином вместо гуанина. Дезаминирование гуанина не является мутагенным. Мутации, индуцированные азотистой кислотой, также вызывают мутации обратно в дикий тип с использованием азотистой кислоты.

Флуорофоры

Основная статья: Флуорофор
Структура аминоаллил-уридина

Обычно флуорофоры (Такие как родамин или же флуоресцеин ) связаны с кольцом, связанным с сахаром (в параграфе) посредством гибкого рычага, предположительно выступающего из большой канавки спирали. Из-за низкой процессивности нуклеотидов, связанных с объемными аддуктами, такими как флорофоры, с помощью taq-полимераз, последовательность обычно копируется с помощью нуклеотида с плечом, а затем связывается с реактивным флуорофором (непрямое мечение):

  • реагирующий с амином: Аминоаллильный нуклеотид содержат группу первичного амина на линкере, который реагирует с аминореактивным красителем, таким как цианин или же Алекса Флуор красители, которые содержат реактивную уходящую группу, такую ​​как сукцинимидиловый эфир (NHS). (аминогруппы спаривания оснований не затрагиваются).
  • реактивная с тиолом: тиолсодержащие нуклеотиды реагируют с флуорофором, связанным с реактивной уходящей группой, такой как малеимид.
  • биотин связанные нуклеотиды основаны на том же принципе непрямого мечения (+ флуоресцентный стрептавидин) и используются в Affymetrix ДНК-чипы.

Флуорофоры находят разнообразие использования в медицине и биохимии.

Аналоги флуоресцентных оснований

Наиболее часто используемый и коммерчески доступный аналог флуоресцентного основания, 2-аминопурин (2-AP), имеет квантовый выход высокой флуоресценции, свободный в растворе (0,68), который значительно снижается (примерно в 100 раз, но сильно зависит от последовательности оснований), когда включены в нуклеиновые кислоты.[10] Чувствительность к излучению 2-AP в непосредственное окружение разделяется с другими многообещающими и полезными аналогами флуоресцентных оснований, такими как 3-MI, 6-MI, 6-MAP,[11] пирроло-dC (также имеется в продаже),[12] модифицированные и улучшенные производные пирроло-dC,[13] фуран-модифицированные основания[14] и многие другие (см. недавние обзоры).[15][16][17][18][19] Эта чувствительность к микросреде была использована в исследованиях, например, структура и динамика как внутри ДНК, так и РНК, динамика и кинетика взаимодействия ДНК с белком и перенос электронов внутри ДНК. Недавно разработанная и очень интересная группа аналогов флуоресцентных оснований с квантовым выходом флуоресценции, практически нечувствительным к их непосредственному окружению, - это трициклическое цитозиновое семейство. 1,3-Диаза-2-оксофенотиазин, tC, имеет квантовый выход флуоресценции примерно 0,2 как в одно-, так и в двухцепочечной форме, независимо от окружающих оснований.[20][21] Также оксо-гомолог tC называется tCО (оба имеются в продаже) 1,3-диаза-2-оксофеноксазин имеет квантовый выход 0,2 в двухцепочечных системах.[22] Однако он несколько чувствителен к окружающим основаниям в однонитевых (квантовые выходы 0,14–0,41). Высокие и стабильные квантовые выходы этих основных аналогов делают их очень яркими, и в сочетании с их хорошими свойствами основного аналога (оставляет структуру и стабильность ДНК практически неизменной), они особенно полезны при измерениях анизотропии флуоресценции и FRET, областях, где другие аналоги флуоресцентных оснований менее точны. Кроме того, в том же семействе аналогов цитозина аналог FRET-акцепторного основания tCнитро, была разработана.[23] Вместе с tCО в качестве FRET-донора он составляет первую когда-либо разработанную пару FRET-аналогов основания нуклеиновой кислоты. Семейство tC, например, использовалось в исследованиях, связанных с механизмами связывания полимеразной ДНК и ДНК-полимеризации.

Естественные неканонические основы

В клетке присутствует несколько неканонических оснований: CpG-островки в ДНК (часто метилированы), вся мРНК эукариот (кэпирована метил-7-гуанозином) и несколько оснований рРНК (метилированы). Часто тРНК сильно модифицируются посттранскрипционно, чтобы улучшить их конформацию или спаривание оснований, в частности в / рядом с антикодоном: инозин может образовывать пару оснований с C, U и даже с A, тогда как тиуридин (с A) более специфичен, чем урацил (с пурином).[24] Другими распространенными модификациями оснований тРНК являются псевдоуридин (который дает название петле TΨC), дигидроуридин (который не складывается, поскольку он не является ароматическим), кевозин, виозин и т. Д. Тем не менее, все это модификации нормальных оснований и не помещаются полимеразой.[24]

Базовое соединение

Канонические основания могут иметь карбонильную или аминогруппу на атомах углерода, окружающих атом азота, наиболее удаленный от гликозидной связи, что позволяет им базовая пара (Спаривание оснований Уотсона-Крика) через водородные связи (амин с кетоном, пурин с пиримидином). Аденин и 2-аминоаденин имеют одну / две аминогруппы, тогда как тимин имеет две карбонильные группы, а цитозин и гуанин представляют собой смешанные амин и карбонил (перевернутые по отношению друг к другу).

Натуральные базовые пары
размерразмер
Пара оснований ГХ: пуринкарбонил / амин образует три межмолекулярных водородные связи с пиримидинамином / карбониломПара оснований AT: пуриновый амин / - образует два межмолекулярных водородные связи с пиримидинкарбонил / карбонил

Точная причина, по которой существует только четыре нуклеотида, обсуждается, но есть несколько неиспользованных возможностей. Кроме того, аденин не самый стабильный выбор для спаривания оснований: в Cyanophage S-2L диаминопурин (DAP) используется вместо аденина (уклонение от хозяина ).[25] Диаминопурин идеально сочетается с тимином, поскольку он идентичен аденину, но имеет аминогруппу в положении 2, образующую 3 внутримолекулярные водородные связи, устраняя основное различие между двумя типами пар оснований (слабая: A-T и сильная: C-G). Эта улучшенная стабильность влияет на белковые взаимодействия, которые зависят от этих различий.

  • изогуанин и изоцитозин, амин и кетон которых инвертированы по сравнению со стандартным гуанином и цитозином (вероятно, не используются, поскольку таутомеры проблематичны для спаривания оснований, но isoC и isoG могут быть правильно амплифицированы с помощью ПЦР даже в присутствии 4 канонических оснований)[26]
  • диаминопиримидин и ксантин, которые связываются как 2-аминоаденин и тимин, но с перевернутой структурой (не используются, поскольку ксантин является продуктом дезаминирования)
Неиспользованные схемы базовых пар
размерразмерразмер
Основание DAP-T: пуриновый амин / амин образует три межмолекулярных водородные связи с пиримидинкетоном / кетономОснование X-DAP: пуринкетон / кетон образует три межмолекулярных водородные связи с пиримидин амином / аминомОснование iG-iC: пуриновый амин / кетон образует три межмолекулярных водородные связи с пиримидинкетоном / амином

Однако правильная структура ДНК может сформироваться, даже если основания не спарены посредством водородных связей; то есть пары оснований благодаря гидрофобности, как показали исследования с использованием ДНК изостеры (аналоги с таким же числом атомов), такие как аналог тимина 2,4-дифтортолуол (F) или аналог аденина 4-метилбензимидазол (Z).[27] Альтернативной гидрофобной парой может быть изохинолин и пирроло [2,3-b] пиридин.[28]

Другие заслуживающие внимания пары оснований:

  • Было также создано несколько флуоресцентных оснований, таких как пара оснований 2-амино-6- (2-тиенил) пурин и пиррол-2-карбальдегид.[29]
  • Металло-координированные основания, такие как образование пар между пиридин-2,6-дикарбоксилатом (тридентатный лиганд) и пиридином (монодентатный лиганд) через квадратную плоскую координацию с центральным ионом меди.[30]
  • Универсальные основания могут без разбора соединяться с любым другим основанием, но, как правило, значительно понижают температуру плавления последовательности; примеры включают производные 2'-дезоксиинозина (гипоксантиндезоксинуклеотид), аналоги нитроазола и гидрофобные ароматические основания, не связывающие водород (сильные эффекты стекинга). Они используются в качестве доказательства концепции и, как правило, не используются в вырожденных праймерах (которые представляют собой смесь праймеров).
  • Количество возможных пар оснований удваивается, когда xDNA Считается. xDNA содержит расширенные основания, в которые было добавлено бензольное кольцо, которое может образовывать пары с каноническими основаниями, что приводит к четырем возможным парам оснований (8 оснований: xA-T, xT-A, xC-G, xG-C, 16 оснований если используются неиспользованные устройства). Другой формой оснований с добавлением бензола является яДНК, в которой основание расширено бензолом.[31]
Новые базовые пары с особыми свойствами
размерразмерразмер
Основание F-Z: метилбензимидазол не образует межмолекулярных соединений. водородные связи с толуолом F / FОснование S-Pa: тиенил пурин / амин образует три межмолекулярных водородные связи с пиррол- / карбальдегидомБаза xA-T: такое же соединение, как и у A-T


Металлические пары оснований

При соединении металлических оснований Уотсон-Крик водородные связи заменяются взаимодействием иона металла с нуклеозидами, действующими как лиганды. Возможные геометрические формы металла, которые позволят образовать дуплекс с двумя двузубый нуклеозиды вокруг центрального атома металла: четырехгранный, додекаэдр, и квадратный плоский. Металлообразование в комплекс с ДНК может происходить путем образования неканонических пар оснований из естественных азотистых оснований с участием ионов металлов, а также путем обмена атомами водорода, которые являются частью спаривания оснований Уотсона-Крика, ионами металлов.[32] Введение ионов металлов в дуплекс ДНК показало, что они обладают потенциалом магнитного[33] проводящие свойства,[34] а также повышенная стабильность.[35]

Было показано, что металлообразование происходит между естественными азотистые основания. Хорошо задокументированный пример - образование T-Hg-T, в котором участвуют два депротонированных тимин азотистые основания, объединенные Hg2+ и образует соединенную пару металл-основание.[36] Этот мотив не подходит для штабелированной ртути.2+ в дуплексе из-за процесса образования шпильки внутри нитей, который предпочтительнее образования дуплекса.[37] Два тимина напротив друг друга в дуплексе не образуют пару оснований Уотсона-Крика в дуплексе; это пример, где несоответствие пары оснований Уотсона-Крика стабилизируется за счет образования пары металл-основание. Другой пример комплексообразования металла с природными азотистыми основаниями - образование A-Zn-T и G-Zn-C при высоком pH; Co+2 и Ni+2 также образуют эти комплексы. Это пары оснований Уотсона-Крика, в которых двухвалентный катион координирован с нуклеотидными основаниями. Точная привязка обсуждается.[38]

Большое количество искусственных азотистых оснований было разработано для использования в качестве пар оснований металлов. Эти модифицированные азотистые основания демонстрируют настраиваемые электронные свойства, размеры и сродство связывания, которые можно оптимизировать для конкретного металла. Например, было показано, что нуклеозид, модифицированный пиридин-2,6-дикарбоксилатом, прочно связывается с Cu2+, тогда как другие двухвалентные ионы связаны лишь слабо. Трезубый характер способствует этой избирательности. Четвертый координационный сайт на меди насыщен противоположно расположенным пиридиновым азотистым основанием.[39] Асимметричная система пар оснований металлов ортогональна парам оснований Уотсона-Крика. Другой пример искусственного азотистого основания - основание с гидроксипиридоновым азотистым основанием, которое способно связывать Cu2+ внутри дуплекса ДНК. Пять последовательных пар оснований медь-гидроксипиридон были включены в двойную цепь, которая была фланкирована только одним естественным азотистым основанием на обоих концах. Данные ЭПР показали, что расстояние между центрами меди оценивается в 3,7 ± 0,1 Å, в то время как естественный дуплекс ДНК B-типа лишь немного больше (3,4 Å).[40] Призыв к размещению ионов металлов внутри дуплекса ДНК - это надежда на получение наноскопических самособирающихся металлических проводов, хотя это еще не реализовано.

Неестественная пара оснований (UBP)

Основная статья: Неестественная базовая пара

Неестественная пара оснований (UBP) - это спроектированная субъединица (или азотистое основание ) из ДНК который создается в лаборатории и не встречается в природе. В 2012 году группа американских ученых во главе с Флойдом Ромесбергом, химическим биологом из Научно-исследовательский институт Скриппса в Сан-Диего, Калифорния, опубликовал, что его команда разработала неестественную пару оснований (UBP).[41] Два новых искусственных нуклеотида или Неестественная базовая пара (УБП) были названы d5SICS и dNaM. Технически эти искусственные нуклеотиды несущий гидрофобный азотистые основания, имеют две слитные ароматические кольца которые образуют комплекс (d5SICS – dNaM) или пару оснований в ДНК.[9][42] В 2014 году та же команда из Исследовательского института Скриппса сообщила, что они синтезировали отрезок кольцевой ДНК, известный как плазмида содержащий естественные пары оснований T-A и C-G вместе с наиболее эффективным UBP, разработанным лабораторией Ромесберга, и вставлял его в клетки общей бактерии Кишечная палочка которые успешно воспроизвели неестественные пары оснований в нескольких поколениях.[43] Это первый известный пример передачи живым организмом расширенного генетического кода последующим поколениям.[9][44] Частично это было достигнуто путем добавления поддерживающего гена водорослей, который экспрессирует нуклеотидтрифосфат транспортер, который эффективно импортирует трифосфаты как d5SICSTP, так и dNaMTP в Кишечная палочка бактерии.[9] Затем естественные пути репликации бактерий используют их для точного воспроизведения плазмида содержащий d5SICS – dNaM.

Успешное включение третьей пары оснований является значительным прорывом на пути к цели значительного увеличения числа аминокислоты которые могут быть кодированы ДНК, от существующих 20 аминокислот до теоретически возможных 172, тем самым расширяя потенциал живых организмов для производства новых белки.[43] Раньше искусственные нити ДНК ничего не кодировали, но ученые предположили, что они могут быть разработаны для производства новых белков, которые могут иметь промышленное или фармацевтическое применение.[45] Транскрипция ДНК, содержащей неестественные пары оснований, и трансляция соответствующей мРНК были фактически достигнуты недавно. В ноябре 2017 года та же команда на Научно-исследовательский институт Скриппса которая впервые ввела два дополнительных азотистых основания в бактериальную ДНК, сообщила о создании полусинтетического Кишечная палочка бактерии, способные производить белки, используя такую ​​ДНК. Его ДНК содержала шесть разных азотистые основания: четыре канонических и два искусственно добавленных, dNaM и dTPT3 (эти два образуют пару). Кроме того, у этой бактерии было два соответствующих дополнительных основания РНК, включенных в два новых кодона, дополнительные тРНК, распознающие эти новые кодоны (эти тРНК также содержали два новых основания РНК в своих антикодонах) и дополнительные аминокислоты, что позволяло бактериям синтезировать «неестественные» белки. .[46][47]

Еще одна демонстрация UBP была проведена группой Ичиро Хирао в RIKEN институт в Японии. В 2002 году они разработали неестественную пару оснований между 2-амино-8- (2-тиенил) пурином (ами) и пиридин-2-оном (у), которая функционирует in vitro в транскрипции и трансляции, для сайт-специфического включения нестандартных аминокислот в белки.[48] В 2006 году они создали 7- (2-тиенил) имидазо [4,5-b] пиридин (Ds) и пиррол-2-карбальдегид (Pa) в качестве третьей пары оснований для репликации и транскрипции.[49] Впоследствии Ds и 4- [3- (6-аминогексанамидо) -1-пропинил] -2-нитропиррол (Px) были обнаружены как высокоточная пара в ПЦР-амплификации.[50][51] В 2013 году они применили пару Ds-Px для создания ДНК-аптамеров с помощью in vitro селекция (SELEX) и продемонстрировала, что расширение генетического алфавита значительно увеличивает сродство ДНК-аптамеров к целевым белкам.[52]

Ортогональная система

Была предложена и изучена как теоретически, так и экспериментально возможность реализации ортогональной системы внутри клеток, независимой от клеточного генетического материала, для создания полностью безопасной системы.[53] с возможным увеличением кодирующих потенциалов.[54]Несколько групп сосредоточились на разных аспектах:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Певица Э (19 июля 2015 г.). «Химики изобретают новые буквы для генетического алфавита природы». Проводной. Получено 20 июля, 2015.
  2. ^ Петерссон Б., Нильсен Б. Б., Расмуссен Н., Ларсен И. К., Гайхеде М., Нильсен П. Е., Каструп Д. С. (февраль 2005 г.). «Кристаллическая структура частично самокомплементарного олигомера пептидной нуклеиновой кислоты (PNA), показывающая дуплекс-триплексную сеть». Журнал Американского химического общества. 127 (5): 1424–30. Дои:10.1021 / ja0458726. PMID  15686374.
  3. ^ а б Тейлор А.И., Пинейро В.Б., Смола М.Дж., Моргунов А.С., Пик-Чу С., Козенс С., Уикс К.М., Хердевийн П., Холлигер П. (февраль 2015 г.). «Катализаторы из синтетических генетических полимеров». Природа. 518 (7539): 427–30. Bibcode:2015Натура.518..427Т. Дои:10.1038 / природа13982. ЧВК  4336857. PMID  25470036.
  4. ^ Ван Кью, Чен Л, Лонг Й, Тиан Х, Ву Дж (2013). «Молекулярные маяки ксено-нуклеиновой кислоты для обнаружения нуклеиновой кислоты». Тераностика. 3 (6): 395–408. Дои:10.7150 / шт.5935. ЧВК  3677410. PMID  23781286.
  5. ^ Саммертон Дж., Веллер Д. (июнь 1997 г.). «Морфолиноантисмысловые олигомеры: дизайн, получение и свойства». Разработка антисмысловых и нуклеиновых кислот. 7 (3): 187–95. Дои:10.1089 / oli.1.1997.7.187. PMID  9212909.
  6. ^ Саммертон Дж. (Декабрь 1999 г.). «Морфолино-антисмысловые олигомеры: случай независимого от РНКазы Н структурного типа». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Структура и экспрессия гена. 1489 (1): 141–58. Дои:10.1016 / s0167-4781 (99) 00150-5. PMID  10807004.
  7. ^ Поллак А (7 мая 2014 г.). «Исследователи сообщают о прорыве в создании искусственного генетического кода». Нью-Йорк Таймс. Получено 7 мая, 2014.
  8. ^ Callaway E (7 мая 2014 г.). «Первая жизнь с« чужеродной »ДНК». Природа. Дои:10.1038 / природа.2014.15179.
  9. ^ а б c d Малышев Д.А., Дхами К., Лавергн Т., Чен Т., Дай Н., Фостер Дж. М., Корреа И. Р., Ромесберг Ф. Э. (май 2014 г.). «Полусинтетический организм с расширенным генетическим алфавитом». Природа. 509 (7500): 385–88. Bibcode:2014Натура.509..385M. Дои:10.1038 / природа13314. ЧВК  4058825. PMID  24805238.
  10. ^ Уорд, округ Колумбия, Райх Э, Штрайер Л. (март 1969). «Флуоресцентные исследования нуклеотидов и полинуклеотидов. I. Формицин, 2-аминопуринрибозид, 2,6-диаминопуринрибозид и их производные». Журнал биологической химии. 244 (5): 1228–37. PMID  5767305.
  11. ^ Хокинс МЭ (2001). «Флуоресцентные аналоги нуклеозидов птеридина: окно для взаимодействия с ДНК». Биохимия клетки и биофизика. 34 (2): 257–81. Дои:10.1385 / cbb: 34: 2: 257. PMID  11898867.
  12. ^ Берри Д.А., Юнг К.Ю., Мудрый Д.С., Серсел А.Д., Пирсон У.Х., Маки Х., Рэндольф Дж. Б., Сомерс Р. Л. (2004). «Пирроло-dC и пирроло-C: флуоресцентные аналоги цитидина и 2'-дезоксицитидина для исследования олигонуклеотидов». Tetrahedron Lett. 45 (11): 2457–61. Дои:10.1016 / j.tetlet.2004.01.108.
  13. ^ Войцеховски Ф., Хадсон Р. Х. (сентябрь 2008 г.). «Флуоресцентные и гибридизационные свойства пептидной нуклеиновой кислоты, содержащей замещенный фенилпирролоцитозин, предназначенные для взаимодействия гуанина с дополнительной Н-связью». Журнал Американского химического общества. 130 (38): 12574–75. Дои:10.1021 / ja804233g. PMID  18761442.
  14. ^ Греко, штат Нью-Джерси, Тор Y (август 2005 г.). «Простые флуоресцентные аналоги пиримидина обнаруживают наличие базовых сайтов ДНК». Журнал Американского химического общества. 127 (31): 10784–85. Дои:10.1021 / ja052000a. PMID  16076156.
  15. ^ Рист MJ, Марино JP (2002). «Флуоресцентные аналоги нуклеотидных оснований как зонды структуры, динамики и взаимодействий нуклеиновых кислот». Curr. Орг. Chem. 6 (9): 775–93. Дои:10.2174/1385272023373914.
  16. ^ Уилсон JN, Kool ET (декабрь 2006 г.). «Флуоресцентные замены оснований ДНК: репортеры и сенсоры для биологических систем». Органическая и биомолекулярная химия. 4 (23): 4265–74. Дои:10.1039 / b612284c. PMID  17102869.
  17. ^ Вильгельмссон и Тор (2016). Флуоресцентные аналоги биомолекулярных строительных блоков: конструкция и применение. Нью-Джерси: Уайли. ISBN  978-1-118-17586-6.
  18. ^ Вильгельмссон Л.М. (май 2010 г.). «Флуоресцентные аналоги оснований нуклеиновых кислот». Ежеквартальные обзоры биофизики. 43 (2): 159–83. Дои:10,1017 / с0033583510000090. PMID  20478079.
  19. ^ Синкельдам RW, Греко, штат Нью-Джерси, Tor Y (май 2010 г.). «Флуоресцентные аналоги биомолекулярных строительных блоков: конструкция, свойства и применение». Химические обзоры. 110 (5): 2579–619. Дои:10.1021 / cr900301e. ЧВК  2868948. PMID  20205430.
  20. ^ Вильгельмссон Л. М., Хольмен А., Линкольн П., Нильсен П. Е., Норден Б. (2001). «Сильно флуоресцентный аналог оснований ДНК, который образует пары оснований Уотсона-Крика с гуанином». Варенье. Chem. Soc. 123 (10): 2434–35. Дои:10.1021 / ja0025797. PMID  11456897.
  21. ^ Сандин П., Вильгельмссон Л. М., Линкольн П., Пауэрс В. Э., Браун Т., Альбинссон Б. (2005). «Флуоресцентные свойства аналога основания ДНК tC при встраивании в ДНК - незначительное влияние соседних оснований на квантовый выход флуоресценции». Исследования нуклеиновых кислот. 33 (16): 5019–25. Дои:10.1093 / нар / gki790. ЧВК  1201328. PMID  16147985.
  22. ^ Sandin P, Börjesson K, Li H, Mårtensson J, Brown T., Wilhelmsson LM, Albinsson B (январь 2008 г.). «Описание и использование беспрецедентно яркого и структурно не возмущающего флуоресцентного аналога основания ДНК». Исследования нуклеиновых кислот. 36 (1): 157–67. Дои:10.1093 / нар / гкм1006. ЧВК  2248743. PMID  18003656.
  23. ^ Бёрьессон К., Преус С., Эль-Сагир А. Х., Браун Т., Альбинссон Б., Вильгельмссон Л. М. (апрель 2009 г.). «FRET-пара аналога основания нуклеиновой кислоты, облегчающая подробные структурные измерения в системах, содержащих нуклеиновую кислоту». Журнал Американского химического общества. 131 (12): 4288–93. Дои:10.1021 / ja806944w. PMID  19317504.
  24. ^ а б Родригес-Эрнандес А., Спирс Дж. Л., Гастон К. В., Лимбах П. А., Гампер Х., Хоу Ю. М., Кайзер Р., Агрис П. Ф., Перона Дж. Дж. (Октябрь 2013 г.). «Структурная и механистическая основа для повышения эффективности трансляции 2-тиоуридином в положении колебания тРНК антикодона». Журнал молекулярной биологии. 425 (20): 3888–906. Дои:10.1016 / j.jmb.2013.05.018. ЧВК  4521407. PMID  23727144.
  25. ^ Кирнос М.Д., Худяков И.Ю., Александрушкина Н.И., Ванюшин Б.Ф. (ноябрь 1977 г.). «2-аминоаденин представляет собой аденин, замещающий основание в ДНК цианофага S-2L». Природа. 270 (5635): 369–70. Bibcode:1977Натура.270..369K. Дои:10.1038 / 270369a0. PMID  413053.
  26. ^ Johnson SC, Sherrill CB, Marshall DJ, Moser MJ, Prudent JR (2004). «Третья пара оснований для полимеразной цепной реакции: вставка isoC и isoG». Исследования нуклеиновых кислот. 32 (6): 1937–41. Дои:10.1093 / нар / гх522. ЧВК  390373. PMID  15051811.
  27. ^ Танигучи Y, Kool ET (июль 2007 г.). «Неполярные изостеры поврежденных оснований ДНК: эффективная мимикрия мутагенных свойств 8-оксопуринов». Журнал Американского химического общества. 129 (28): 8836–44. Дои:10.1021 / ja071970q. PMID  17592846.
  28. ^ Hwang GT, Romesberg FE (ноябрь 2008 г.). «Репертуар неестественных субстратов ДНК-полимераз семейств A, B и X». Журнал Американского химического общества. 130 (44): 14872–82. Дои:10.1021 / ja803833h. ЧВК  2675700. PMID  18847263.
  29. ^ Кимото М., Мицуи Т., Харада Й, Сато А., Йокояма С., Хирао И. (2007). «Флуоресцентное зондирование молекул РНК с помощью неестественной системы пар оснований». Исследования нуклеиновых кислот. 35 (16): 5360–69. Дои:10.1093 / нар / гкм508. ЧВК  2018647. PMID  17693436.
  30. ^ Этвелл, Шейн; Меггерс, Эрик; Спраггон, Глен; Шульц, Питер Г. (декабрь 2001 г.). «Структура опосредованной медью пары оснований в ДНК». Журнал Американского химического общества. 123 (49): 12364–12367. Дои:10.1021 / ja011822e. ISSN  0002-7863.
  31. ^ Лю Х., Гао Дж., Линч С.Р., Сайто Ю.Д., Мейнард Л., Кул Э.Т. (октябрь 2003 г.). «Четырехосновная парная генетическая спираль с увеличенным размером». Наука. 302 (5646): 868–71. Bibcode:2003Sci ... 302..868L. Дои:10.1126 / science.1088334. PMID  14593180.
  32. ^ Веттиг С.Д., Ли Дж.С. (2003). «Термодинамическое исследование М-ДНК: новый комплекс ионов металла и ДНК». Журнал неорганической биохимии. 94 (1–2): 94–99. Дои:10.1016 / S0162-0134 (02) 00624-4. PMID  12620678.
  33. ^ Чжан Х.Ю., Кальцолари А., Ди Феличе Р. (август 2005 г.). «О магнитном выравнивании ионов металлов в двойной спирали, имитирующей ДНК». Журнал физической химии B. 109 (32): 15345–48. Дои:10.1021 / jp052202t. PMID  16852946.
  34. ^ Айч П., Скиннер Р.Дж., Веттиг С.Д., Стир Р.П., Ли Дж.С. (август 2002 г.). "Поведение молекулярной проволоки на больших расстояниях в металлическом комплексе ДНК". Журнал биомолекулярной структуры и динамики. 20 (1): 93–98. Дои:10.1080/07391102.2002.10506826. PMID  12144356.
  35. ^ Умный Г. Х., Полборн К., Карелл Т. (2005). "Эйн-хохградиг ДНК-дуплекс-стабилизатор металла-Сален-Басенпаар". Энгью. Chem. Int. Эд. 117 (44): 7370–74. Дои:10.1002 / ange.200501589.
  36. ^ Бунсель Э., Бун С., Джоли Х., Кумар Р., Норрис А.Р. (1985). «Взаимодействие иона металла-биомолекулы. XII. ЯМР 1H и 13C свидетельствует о предпочтительной реакции тимидина над гуанозином в обменных и конкурентных реакциях с ртутью (II) и метилртутью (II)». Неорг. Биохим. 25: 61–73. Дои:10.1016/0162-0134(85)83009-9.
  37. ^ Оно А, Тогаши Х (август 2004 г.). «Высокоселективный сенсор на основе олигонуклеотидов для определения ртути (II) в водных растворах». Angewandte Chemie. 43 (33): 4300–02. Дои:10.1002 / anie.200454172. PMID  15368377.
  38. ^ Meggers E, Holland PL, Tolman WB, Romesberg FE, Schultz PG (2000). «Новая пара оснований ДНК, опосредованная медью». Варенье. Chem. Soc. 122 (43): 10714–15. Дои:10.1021 / ja0025806.
  39. ^ Ли Дж. С., Латимер Л. Дж., Рид Р. С. (1993). «Кооперативное конформационное изменение дуплексной ДНК, вызванное Zn2 + и другими ионами двухвалентных металлов». Биохимия и клеточная биология. 71 (3–4): 162–68. Дои:10.1139 / o93-026. PMID  8398074.
  40. ^ Танака К., Тенгейджи А., Като Т., Тояма Н., Шионоя М. (февраль 2003 г.). «Дискретный самособирающийся металлический массив в искусственной ДНК». Наука. 299 (5610): 1212–13. Bibcode:2003Научный ... 299.1212Т. Дои:10.1126 / science.1080587. PMID  12595687.
  41. ^ Малышев Д.А., Дхами К., Quach HT, Lavergne T, Ordoukhanian P, Torkamani A, Romesberg FE (июль 2012 г.). «Эффективная и независимая от последовательности репликация ДНК, содержащей третью пару оснований, устанавливает функциональный шестибуквенный генетический алфавит». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 109 (30): 12005–10. Bibcode:2012ПНАС..10912005М. Дои:10.1073 / pnas.1205176109. ЧВК  3409741. PMID  22773812.
  42. ^ Callaway E (7 мая 2014 г.). «Ученые создали первый живой организм с« искусственной »ДНК». Новости природы. Huffington Post. Получено 8 мая 2014.
  43. ^ а б Fikes BJ (8 мая 2014 г.). «Жизнь, созданная с помощью расширенного генетического кода». Сан-Диего Union Tribune. Получено 8 мая 2014.
  44. ^ Образец I (7 мая 2014 г.). «Первые формы жизни, передающие искусственную ДНК, созданную учеными США». Хранитель. Получено 8 мая 2014.
  45. ^ Поллак А (7 мая 2014 г.). «Ученые добавляют буквы к алфавиту ДНК, вселяя надежду и страх». Нью-Йорк Таймс. Получено 8 мая 2014.
  46. ^ Чжан Ю., Птацин Дж. Л., Фишер Э. К., Аэрни Х. Р., Каффаро К. Э., Сан-Хосе К., Фельдман А. В., Тернер С. Р., Ромесберг Ф. Э. «Полусинтетический организм, который хранит и извлекает увеличенную генетическую информацию». Природа. 551 (7682): 644–47. Bibcode:2017Натура.551..644Z. Дои:10.1038 / природа24659. ЧВК  5796663. PMID  29189780.
  47. ^ «Неестественный» микроб может производить белки. Новости BBC. 29 ноября 2017.
  48. ^ Хирао И., Охцуки Т., Фудзивара Т., Мицуи Т., Йокогава Т., Окуни Т., Накаяма Х., Такио К., Ябуки Т., Кигава Т., Кодама К., Йокогава Т., Нисикава К., Йокояма С. (февраль 2002 г.). «Неестественная пара оснований для включения аналогов аминокислот в белки». Природа Биотехнологии. 20 (2): 177–82. Дои:10.1038 / nbt0202-177. PMID  11821864.
  49. ^ Хирао И., Кимото М., Мицуи Т., Фудзивара Т., Кавай Р., Сато А., Харада Ю., Йокояма С. (сентябрь 2006 г.). «Неестественная гидрофобная система пар оснований: сайт-специфическое включение аналогов нуклеотидов в ДНК и РНК». Методы природы. 3 (9): 729–35. Дои:10.1038 / nmeth915. PMID  16929319.
  50. ^ Кимото М., Кавай Р., Мицуи Т., Ёкояма С., Хирао И. (февраль 2009 г.). «Неестественная система пар оснований для эффективной ПЦР-амплификации и функционализации молекул ДНК». Исследования нуклеиновых кислот. 37 (2): e14. Дои:10.1093 / нар / gkn956. ЧВК  2632903. PMID  19073696.
  51. ^ Ямашиге Р., Кимото М., Такэдзава И., Сато А., Мицуи Т., Йокояма С., Хирао И. (март 2012 г.). «Высокоспецифичные системы неестественных пар оснований в качестве третьей пары оснований для ПЦР-амплификации». Исследования нуклеиновых кислот. 40 (6): 2793–806. Дои:10.1093 / nar / gkr1068. ЧВК  3315302. PMID  22121213.
  52. ^ Кимото М., Ямашиге Р., Мацунага К., Йокояма С., Хирао И. (май 2013 г.). «Генерация высокоаффинных ДНК-аптамеров с использованием расширенного генетического алфавита». Природа Биотехнологии. 31 (5): 453–57. Дои:10.1038 / nbt.2556. PMID  23563318.
  53. ^ Шмидт М. «Ксенобиология: новая форма жизни как высший инструмент биобезопасности» Биологические исследования Том 32 (4): 322–31
  54. ^ Хердевейн П., Марлиер П. (июнь 2009 г.). «К безопасным генетически модифицированным организмам путем химической диверсификации нуклеиновых кислот». Химия и биоразнообразие. 6 (6): 791–808. Дои:10.1002 / cbdv.200900083. PMID  19554563.
  55. ^ Шинкай А., Патель PH, Лоеб Л.А. (июнь 2001 г.). «Консервативный мотив активного сайта A ДНК-полимеразы I Escherichia coli является высоко мутабельным». Журнал биологической химии. 276 (22): 18836–42. Дои:10.1074 / jbc.M011472200. PMID  11278911.
  56. ^ Рэкхем О., Чин Дж. В. (август 2005 г.). «Сеть ортогональных пар рибосома х мРНК». Природа Химическая Биология. 1 (3): 159–66. Дои:10.1038 / nchembio719. PMID  16408021.