A medida que avanza la investigación médica, los protocolos de tratamiento tradicionales se están agotando rápidamente. Los nuevos enfoques para tratar enfermedades que no responden a los medicamentos convencionales son la necesidad del momento. En busca de estos enfoques, la ciencia ha recurrido a una amplia gama de posibles respuestas, incluidos los ácidos nucleicos artificiales. Los ácidos nucleicos artificiales o xenonucleicos son similares a los ácidos nucleicos naturales (piense en el ADN y el ARN), pero se producen completamente en el laboratorio.

Los ácidos xenonucleicos son esenciales para el desarrollo de fármacos basados ​​en ácidos nucleicos. Ser efectivo, necesitan poder unirse de manera estable al ARN natural (una versión celular monocatenaria del ADN, que es esencial para todos los procesos corporales). Sin embargo, no está claro cómo, como mucho, El ARN se hibrida con estos ácidos xenonucleicos. Un nuevo estudio realizado por investigadores de Japón arroja luz sobre este mecanismo, abriendo puertas al desarrollo de fármacos basados ​​en ácidos nucleicos potencialmente revolucionarios.

En su estudio experimental publicado en Communications Chemistry, el equipo de investigadores pudo determinar estructuras tridimensionales de hibridación de ARN con los ácidos nucleicos artificiales ácido nucleico de serinol (SNA) o ácido nucleico de L-treoninol (L-aTNA), dos de los pocos xeno ácidos nucleicos capaces de unirse y formar dúplex con ARN natural de manera eficaz. Este estudio fue el resultado de la colaboración entre investigadores de la Escuela de Graduados de Ingeniería de la Universidad de Nagoya, la Escuela de Graduados en Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de la Ciudad de Nagoya, el Centro de Investigación Exploratoria sobre Vida y Sistemas Vivos (ExCELLS) de los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales, y la Escuela de Graduados de Ingeniería de la Universidad de Osaka.

Los ácidos nucleicos naturales como el ADN y el ARN tienen una "columna vertebral" de azúcar-fosfato y componentes a base de nitrógeno; mientras que los componentes basados ​​en nitrógeno en SNA y L-aTNA siguen siendo los mismos, en su lugar, tienen una columna vertebral basada en aminoácidos. SNA y L-aTNA tienen ventajas sobre otros ácidos nucleicos artificiales debido a su estructura simple, síntesis fácil, excelente solubilidad en agua, y alta resistencia a nucleasas. Estas características los hacen más adecuados para desarrollar fármacos de ácidos nucleicos. "Dado que el SNA y el L-aTNA pueden unirse a ácidos nucleicos naturales, Queríamos saber cuál es la clave para estabilizar la estructura dúplex entre SNA o L-aTNA y RNA, "dice el Dr. Yukiko Kamiya, el científico principal del estudio, "y por lo tanto, empezamos a trabajar en la determinación de la estructura tridimensional ".

Descubrieron que las interacciones intramoleculares (dentro de la molécula) son importantes para mantener estables las estructuras helicoidales (retorcidas) de doble hebra formadas por ácidos nucleicos acíclicos y ARN. Mientras que las estructuras helicoidales de los ácidos nucleicos naturales son de tipo A, lo que significa que giran hacia la derecha, estas estructuras dúplex sintéticas parecían alinearse en un patrón perpendicular, resultando en áreas más grandes entre cada vuelta de la hélice. Además, obtuvieron estructuras de triple hebra que consisten en L-aTNA o SNA y RNA, a través de interacciones de "pares de bases de Hoogsteen", como se muestra en la Figura 1.

Estos hallazgos cuestionan muchas cosas que hasta ahora hemos creído fundamentales en biología. Ribosa, el azúcar en la columna vertebral de los ácidos nucleicos naturales, no parece ser necesario para formar un dúplex estable, contrario al conocimiento actualmente aceptado. Entonces, ¿por qué la naturaleza seleccionó la ribosa? "Esto quizás se responda mejor a través de estudios futuros que analicen la estructura helicoidal, "dice el Dr. Kamiya.

Por ahora, su equipo está feliz de que sus hallazgos abran más vías de desarrollo de fármacos. "La comprensión estructural de estos dúplex puede ayudarnos a idear diseños novedosos de fármacos basados ​​en ácidos nucleicos. Esperamos que a través de estos hallazgos, se acelerará el desarrollo de fármacos de ácido nucleico, " ella dice.

Estas percepciones por supuesto, van más allá de las aplicaciones médicas. Los ácidos nucleicos son los planos de la "construcción" de todos los organismos vivos, pero nos damos cuenta de que muchos de sus secretos aún están descubiertos. Estos hallazgos arrojan luz sobre un capítulo pequeño pero significativo de ácidos nucleicos.