Пфайзердің COVID-ке арналған мРНҚ вакцинасы рибонуклеин қышқылын (РНҚ) емдік мақсат ретінде пайдалануға құмарлықты оятты.Дегенмен, шағын молекулалары бар РНҚ-ны нысанаға алу өте қиын.

РНҚ-да тек төрт құрылыс материалы бар: аденин (A), цитозин (С), гуанин (G) және ДНҚ-да кездесетін тиминді (Т) алмастыратын урацил (U).Бұл дәрі-дәрмектің селективтілігін еңсерілмейтін кедергіге айналдырады.Керісінше, ақуыздарды құрайтын 22 табиғи аминқышқылдары бар, бұл ақуызға бағытталған препараттардың көпшілігінің салыстырмалы түрде жақсы селективтілігі бар екенін түсіндіреді.

РНҚ-ның құрылысы мен қызметі

Белоктар сияқты РНҚ молекулалары төмендегі суретте көрсетілгендей екінші және үшінші реттік құрылымдарға ие.Олар бір тізбекті макромолекулалар болғанымен, олардың екінші реттік құрылымы негізді жұптастыру дөңес, ілмектер мен бұралуларды тудырған кезде қалыптасады.Содан кейін үш өлшемді бүктеме РНҚ-ның үшінші реттік құрылымына әкеледі, бұл оның тұрақтылығы мен қызметі үшін өте маңызды.

Сурет 1. РНҚ құрылымы

РНҚ-ның үш түрі бар:

• Хабаршы РНҚ (мРНҚ)ДНҚ-дан генетикалық ақпаратты транскрипциялайды және рибосомаға негіздік тізбек ретінде тасымалданады;л
• Рибосомалық РНҚ (рРНҚ)цитоплазмаға экспортталатын және мРНҚ-дағы ақпаратты ақуыздарға аударуға көмектесетін рибосомалар деп аталатын ақуызды синтездейтін органеллалардың бөлігі болып табылады;
• Тасымалдау РНҚ (тРНҚ)мРНҚ мен ақуызды құрайтын аминқышқылдары тізбегі арасындағы байланыс болып табылады.

Терапиялық мақсат ретінде РНҚ-ны нысанаға алу өте тартымды.Біздің геномымыздың тек 1,5%-ы ғана ақуызға, ал 70%-90%-ы РНҚ-ға транскрипцияланатыны анықталды.РНҚ молекулалары барлық тірі организмдер үшін ең маңызды болып табылады.Фрэнсис Криктің «орталық догмасына» сәйкес, РНҚ-ның ең маңызды рөлі генетикалық ақпаратты ДНҚ-дан ақуызға айналдыру болып табылады.Сонымен қатар, РНҚ молекулаларының басқа да функциялары бар, соның ішінде:

• Ақуыз синтезінде адаптер молекулаларының қызметін атқарады;л
• ДНҚ мен рибосома арасындағы хабаршы қызметін атқарады;л
• Олар барлық тірі жасушаларда генетикалық ақпаратты тасымалдаушылар;л
• Жаңа ақуыздарды синтездеу үшін қажетті аминқышқылдарының рибосомалық іріктелуіне ықпал ету.in vivo.

Антибиотиктер

1940 жылдардың басында ашылғанына қарамастан, көптеген антибиотиктердің әсер ету механизмі 1980 жылдардың соңына дейін анықталмады.Антибиотиктердің үлкен бөлігі бактериялық рибосомалармен байланысып, олардың тиісті ақуыздарды түзуіне жол бермей, осылайша бактерияларды өлтіретіні анықталды.

Мысалы, аминогликозидті антибиотиктер 30S рибосоманың суббірлігінің бөлігі болып табылатын 16S рРНҚ-ның A-сайтымен байланысады, содан кейін бактериялардың өсуіне кедергі жасау үшін ақуыз синтезіне кедергі келтіреді, нәтижесінде жасуша өліміне әкеледі.A-сайты тРНҚ қабылдаушы учаскесі ретінде де белгілі аминоацилдік учаскеге жатады.сияқты аминогликозидті препараттар арасындағы егжей-тегжейлі өзара әрекеттесупаромомицин, және A-сайтыE. coliРНҚ төменде көрсетілген.

Сурет 2. Паромомицин мен A-сайтының өзара әрекеттесуіE. coliРНҚ

Өкінішке орай, аминогликозидтік препараттарды қоса алғанда, көптеген A-сайт ингибиторларында нефротоксичность, дозаға тәуелді және спецификалық қайтымсыз ототоксикалық сияқты қауіпсіздік мәселелері бар.Бұл уыттылықтар РНҚ-ның шағын молекулаларын тану үшін аминогликозидтік препараттарда селективтіліктің болмауының нәтижесі болып табылады.

Төмендегі суретте көрсетілгендей: (а) бактериялардың құрылымы, (b) адамның жасушалық қабықшасы және (в) адамның митохондриялық А-сайты өте ұқсас, сондықтан А-сайтының ингибиторлары олардың барлығымен байланысады.

Сурет 3. Селективті емес А-сайт ингибиторының байланысуы

Тетрациклин антибиотиктері де рРНҚ-ның А-сайтын тежейді.Олар Mg комплексі бар 30S суббірлігіндегі спиральді аймақпен (H34) қайтымды байланысу арқылы бактериялық ақуыз синтезін селективті түрде тежейді.²⁺.

Екінші жағынан, макролидті антибиотиктер пайда болған пептидтерге (NPET) бактериялық рибосома туннелінің шығатын жеріне (E-сайт) жақын байланысады және оны ішінара блоктайды, осылайша бактериялық ақуыз синтезін тежейді.Соңында, оксазолидинон сияқты антибиотиктерлинезолид(Zyvox) 23S рРНҚ нуклеотидтерімен қоршалған бактериялық 50S рибосомалық суббірлігінің терең ойығымен байланысады.

Антисенс олигонуклеотидтер (ASO)

Антисенс препараттары РНҚ-ға бағытталған химиялық модификацияланған нуклеин қышқылы полимерлері болып табылады.Олар мақсатты мРНҚ-мен байланысу үшін Уотсон-Крик базасының жұптасуына сүйенеді, бұл геннің үнсіздігіне, стерикалық блокадаға немесе сплайсингтің өзгеруіне әкеледі.ASO-лар жасуша ядросындағы пре-РНҚ-лармен және цитоплазмадағы жетілген мРНҚ-лармен әрекеттесе алады.Олар экзондарды, интрондарды және аударылмаған аймақтарды (UTR) нысанаға алады.Бүгінгі күні оннан астам ASO препараттары FDA мақұлдаған.

Сурет 4. Антисенс технологиясы

РНҚ-ға бағытталған шағын молекулалы препараттар

2015 жылы Novartis компаниясы U1-pre-mRNA байланысын жақсартатын және SMA тышқандарын құтқаратын Branaplam деп аталатын SMN2 сплайсинг реттегішін тапқанын хабарлады.

Екінші жағынан, PTC/Roche's Risdiplam (Evrysdi) FDA 2020 жылы SMA емдеу үшін мақұлданды.Бранаплам сияқты, Рисдиплам да функционалды SMN ақуыздарын өндіру үшін сәйкес SMN2 гендерінің қосылуын реттеу арқылы жұмыс істейді.

РНҚ деградаторлары

RBM РНҚ байланыстыратын мотив ақуызын білдіреді.Негізінде, индол сульфаниламид молекулалық желім болып табылады.Ол RBM39-ды CRL4-DCAF15 E3 убиквитин лигазасына таңдап алады, бұл RBM39 полиубиквитинациясын және ақуыздың ыдырауына ықпал етеді.RBM39 генетикалық сарқылу немесе сульфаниламидтік деградация геномдық сплайсингтің елеулі ауытқуларын тудырады, нәтижесінде жасуша өліміне әкеледі.

RNA-PROTAC РНҚ байланыстыратын ақуыздарды (RBP) ыдырату үшін жасалған.PROTAC E3 лигаза лигандасын РНҚ және РБП-мен байланыстыратын РНҚ лигандына қосу үшін байланыстырғышты пайдаланады.RBP құрамында арнайы олигонуклеотидтер тізбегімен байланыса алатын құрылымдық домендер болғандықтан, RNA-PROTAC олигонуклеотидтер тізбегін мүдделі ақуыз (POI) үшін лиганд ретінде пайдаланады.Соңғы нәтиже - RBPs деградациясы.

Жақында Скриппс Океанография институтының профессоры Мэттью Дисней РНҚ ойлап тапты.рибонуклеазаға бағытталған химералар (RiboTACs).RiboTAC – RNase L лигандасы мен РНҚ лигандасын байланыстырушы гетерофункционалды молекула.Ол спецификалық РНҚ нысандарына эндогендік RNase L тарта алады, содан кейін жасушалық нуклеин қышқылының ыдырау механизмі (RNase L) арқылы РНҚ сәтті жоя алады.

Зерттеушілер кішігірім молекулалар мен РНҚ нысандары арасындағы өзара әрекеттесу туралы көбірек білген сайын, болашақта осы әдісті қолданатын дәрілер көбірек пайда болады.