Oligonucleótido

Un oligonucleótido é unha cadea curta de ADN ou ARN; xeralmente o límite da súa lonxitude considérase de só cincuenta pares de bases ou menos.

Aínda que poden formarse pola rotura de segmentos longos de ácidos nucleicos, o normal é sintetizalos nunha secuencia específica a partir de derivados de nucleósidos, e hai sintetizadores automáticos, que permiten obter cadeas de ata 200 bases.

Os oligonucleótidos caracterízanse pola súa secuencia de nucleótidos. A súa lonxitude con frecuencia mídese en mer (do grego meros, "parte"). Por exemplo, un fragmento of 25 bases diríase que é un fragmento de 25-mer. Os oligonucleótidos únense doadamente a moléculas que teñan unha secuencia complementaria, como outros oligonucleótidos, ADN, ou ARN, formando híbridos, xeralmente dúplex. Esta propiedade é a que determina as súas funcións.

Os oligonucleótidos teñen distintas funcións: utilízanse como cebadores ou primers na amplificación do ADN na reacción en cadea da polimerase (PCR), como sondas de hibridación para detectar determinados ADN ou ARN, no bloqueo de ARN mensaxeiros específicos (silenciamento xénico), e en diversas técnicas como micromatrices de ADN, Southern blot, análise ASO (oligonucleótido alelo específico), hibridación fluorescente in situ (FISH), e síntese artificial de xenes .

Síntese de oligonucleótidos

Artigo principal: Síntese de oligonucleótidos.

Un oligonucleótido é unha molécula complexa formada á súa vez por varios nucleótidos, cada un dos cales está composto por unha base nitroxenada, un carbohidrato e un grupo fosfato. A síntese de oligonucleótidos baséase nunha serie de reaccións nas que se van protexendo e desprotexendo ciclicamente os diferentes centros reactivos da molécula:

• Protector do hidroxilo 2': Ter-butil dimetilsilil (TBDMS).
• Protector do fosfato libre: B-cianoetilo.
• Protector dos heterociclos das bases: diferentes grupos amida.

Oligonucleótidos antisentido

Os oligonucleótidos antisentido son cadeas monocatenarias de ADN ou ARN que son complementarias dunha secuencia de bases determinada. No caso do ARN antisentido impiden a tradución de certos ARNm ao unirse a eles. O ADN antisentido pode usarse para unirse a un ARN non codificante ou non específico e complementario. Se a unión ten lugar o ADN/ARN híbrido que se forma pode ser degradado polo encima ARNase H .

Micfromatriz de ADN

Existe un subtipo de micromatriz de ADN (DNA microarray) que está constituído por uns substratos (nailon, cristal etc.) aos que están unidos oligonucleótidos en grande densidade. Estes dispositivos teñen múltiples aplicacións en experimentación biolóxica.

Aplicacións en terapia xénica

Os oligonucleótidos empréganse en terapia xénica como estratexia para o silenciamento xénico. Utilízanse oligonucleótidos de 12 a 20 pares de bases complementarios aos ARNm dos xenes que queremos silenciar.

Dentro da célula, o oligonucleótido únese ao seu ARN mensaxeiro diana e bloquea a súa tradución, é dicir, o ribosoma vai traducir o ARNm ata que se atopa o oligonucleótido e o proceso se detén. Ademais, o feito de que a ARNase H recoñeza o híbrido oligo-ARN e o degrade é outra vantaxe desta técnica. É importante deseñar o oligonucleótido preto do inicio de tradución ou ben asegurarse de que o posible produto resultante non teña función biolóxica, para que o silenciamento sexa efectivo .

Proceso de degradación dun ARN específico pola ARNase H tras a formación dun dúplex de ARN.

Os oligonucleótidos ideais para o seu uso en terapia xénica deben ter as seguintes características:

• Deben formar complexos estables co material xenético.
• Deben ser específicos da diana.
• Deben posuír unha alta estabilidade e unha vida media máis longa do habitual para resistir as nucleases.
• Deben poder pasar sen problemas a través as bicapas lipídicas das membranas celulares.
• Non deben acumularse en órganos ou orgánulos celulares.
• O seu tamaño debe ser de entre 18 e 20 pares de bases.

Os oligonucleótidos poden usarse in vivo, pero posúen unha vida media moi curta e están en concentracións baixas. Precisamente porque non teñen efectos duradeiros, o principal problema dos oligonucleótidos como terapia xénica é que requiren doses sucesivas.

Modifícanse quimicamente para ter unha vida media máis longa, quer no osíxeno das pontes fosfato, quer nas bases ou mesmo no fosfato que non se encontra nas pontes de unión. Considéranse, por tanto, como unha droga/medicamento, xa que non alteran o ADN e terminan por se degradar.

Posibles aplicacións dos oligonucleótidos son a terapia antiviral, terapia antibacteriana, terapia antiparasitaria, terapia anticáncer ex vivo, tratamento de enfermidades da pel, inhibición da inflamación, supresión de oncoxenes ou supresión de alelos dominantes.

Oligonucleótidos para salto de exón

Nas mutacións que provocan a finalización antes de tempo da tradución, os oligonucleótidos empregaríanse para inducir un procesamento alternativo no ARN mensaxeiro mutante, sen inlcuír o exón que contén a mutación. Deste xeito, o codón de stop prematuro non sería lido polo ribosoma e a proteína podería continuar traducíndose, e o produto final sería o mesmo ca o do xene normal, sen mutación.

Oligonucleótios catalíticos

Cando se une ao oligonucleótido unha molécula de EDTA-Fe, isto provoca a destrución activa do ARN mensaxeiro ao que se une, co que o oligonucleótido pode liberarse para degradar outro ARN mensaxeiro.

Tripla hélice

Un oligonucleótido tamén podería unirse á dobre hélice do ADN, dando lugar a unha estrutura coñecida como tripla hélice. Se se une a un xene concreto, estaría inhibindo a súa transcrición, e, por tanto, de novo, silenciándoo. Só se necesitarían dous oligonucleótidos por célula (un por cada cromosoma do par), de modo que se evitaría o problema da dose. Esta técnica sería útil para mutacións dominantes. Porén, o superenrolamento do ADN e a súa interacción coas histonas dificulta a entrada do oligonucleótido na dobre cadea.

Véxase tamén

Ligazóns externas

• physorg.com | Distrofia muscular (en inglés)
• Oligonucleótidos antisentido (en inglés)