「知乎知识库」- 核酸类似物

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概述

核酸类似物是一类RNA和DNA的衍生物，核酸主要由磷酸、戊糖和碱基构成，而核酸类似物则用一些其他物质替代了其中的至少一样，主要的核酸类似物有肽核酸（peptide nucleic acid ，PNA）、吗啉（Morpholino，MNA）、桥核酸（bridged nucleic acid，BNA）锁核酸（ locked nucleic acid，LNA）、乙二醇核酸（glycol nucleic acid ，GNA）和苏阿糖核酸（threose nucleic acid，TNA）。这些核酸类似物有的甚至可以在体外进行复制、翻译等生物过程[1]。

耐水解的RNA类似物

包括桥核酸、吗啉核酸、锁核酸在内的核酸类似物是以设计耐水解不易降解的RNA类似物的目的产生的，他们的主要特点是戊糖单位比较稳定，不易降解且可以被合称为长链。

三种核酸类似物单体的结构（从左到右依次为BNA、MNA、LNA[2-4]）：

MNA多聚体与RNA配对之后的结构：

用于DNA测序的链终止物

通常在DNA测序中使用的链终止物都是ddNTP，即双脱氧核糖核苷酸（2’和3’都脱氧），它们可以使DNA的合成终止，这些核酸类似物与核酸的主要差别在于3’端的羟基被脱掉，它们当中有一些代表（如虫草素）还可以作为药物使用，其机理是是DNA的复制终止以对抗癌症。

虫草素的结构

RNA世界说的前体遗传物质

对于成为世界上最初的遗传物质来说，RNA是过于复杂的，因此，在RNA出现之前可能存在着很多更简单的核酸类似物作为遗传物质，比如TNA、GNA和PNA等[5-6]。

PNA的结构

值得一提的是，PNA还可以作为药物使用，其机制是解除分子间三链DNA中的第三链，来对以此为机理的基因表达调控产生影响。

参考文献

  1. Brudno, Yevgeny; Birnbaum, Michael E; Kleiner, Ralph E; Liu, David R. “An in vitro translation, selection and amplification system for peptide nucleic acids”. Nature Chemical Biology. 6 (2): 148–155. doi:10.1038/nchembio.280. PMC 2808706. PMID 20081830.
  2. Obika, S.; Nanbu, D.; Hari, Y.; Morio, K. I.; In, Y.; Ishida, T.; Imanishi, T. (1997). “Synthesis of 2′-O,4′-C-methyleneuridine and -cytidine. Novel bicyclic nucleosides having a fixed C3, -endo sugar puckering”. Tetrahedron Letters. 38 (50): 8735.
  3. Satoshi Obika; Daishu Nanbu; Yoshiyuki Hari; Ken-ichiro Morio; Yasuko In; Toshimasa Ishida; Takeshi Imanishi (1997). “Synthesis of 2′-O,4′-C-methyleneuridine and -cytidine. Novel bicyclic nucleosides having a fixed C3′-endo sugar puckering”. Tetrahedron Lett. 38 (50): 8735–8.
  4. Moulton, JD (2016). “Guide for Morpholino Users: Toward Therapeutics” (PDF). J Drug Discov Develop and Deliv. 3 (2): 1023.
  5. Wittung P; Nielsen PE; Buchardt Ole; Egholm M & Nordén B (1994). “DNA-like Double Helix formed by Peptide Nucleic Acid”. Nature. 368 (6471): 561–3.
  6. Zimmer C (January 2009). “On the Origin of Life on Earth”. Science. 323 (5911): 198–9. doi:10.1126/science.323.5911.198. PMID 19131603.

Wikipedia：

https://en.wikipedia.org/wiki/Nucleic_acid_analogue

https://en.wikipedia.org/wiki/Peptide_nucleic_acid

https://en.wikipedia.org/wiki/Morpholino

https://en.wikipedia.org/wiki/Locked_nucleic_acid

https://en.wikipedia.org/wiki/Bridged_nucleic_acid

来源：知乎 www.zhihu.com

作者：喵大侠

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