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Ver el documento (formato PDF)   Gallo, Mariana.  "Desarrollo de oligonucleótidos modificados químicamente con potencial aplicación en terapia génica"  (2002)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Dentro del campo de la Terapia Génica, el concepto de oligonucleótidos como potenciales agentes terapéuticos ha ganado credibilidad y atención. El fundamento de la estrategia antisentido consiste en inhibir selectivamente la expresión de un determinado gen, impidiendo asi la producción de una dada proteína mediante la acción de un oligonucleótido de secuencia complementaria al ARN mensajero que codifica para esa proteina. Dentro de este enfoque, las ribozimas, moléculas de ARN con una secuencia de bases y una estructura tridimensional definidas y que presentan actividad enzimática, aparecen como una alternativa interesante, ya que permiten incorporar a la acción antisentido de los oligonucleótidos su actividad catalitica. Debido a que los oligonucleótidos son degradados rápidamente por nucleasas presentes tanto en suero como intracelularmente, surge la necesidad de modificados químicamente, lo cual permite obtener drogas con tiempos de vida medio adecuados. En el caso particular de las ribozimas y otros análogos de ARN, es importante que las modificaciones introducidas no afecten los requerimientos estructurales para la actividad o función particular de estas moléculas. Entre las diversas modificaciones desarrolladas, las modificaciones en la posición 2’ demostraron ser de utilidad. La presencia del hidroxilo-2’ probó ser de suma importancia en determinadas posiciones para el correcto plegamiento de las moléculas de ARN. Debido a que ninguna de las modificaciones desarrolladas en la posición 2' mantiene esta función, la utilización de una nueva generación de oligonucleótidos modificados en la posición 2' del azúcar que conserven esta función resulta atractiva y prometedora para el diseño de ribozimas estables en medios biológicos. Aquí se propone, por lo tanto, una nueva clase de nucleótidos modificados, los 2'—C-metilnucleótidos, potencialmente útiles para ser incorporados en determinadas posiciones de análogos de ARN resistentes a la degradación por nucleasas. Se espera que cuando un 2'—C-metilnucleótido sustituya un ribonucleótido particular proveerá un hidroxilo-2' disponible para reproducir las interacciones terciarias del ARN; mientras que la presencia del metilo, brindará resistencia a la degradación mediada por nucleasas. En este trabajo, se sintetizó la 2'—C-metiluridina siguiendo una ruta estereoselectiva, así como también, la fosforamidita adecuada para la sintesis automatizada de oligonucleótidos, incluyendo la protección regioselectiva del grupo hidroxilo-2'. Asimismo, se realizó un estudio confonnacional de la 2'-C-metiluridina en solución por RMN y se comparó con resultados obtenidos por cálculos computacionales. Los resultados mostrarón que la conformación preferida de este nucleósido es la misma que la de la uridina natural, con lo cual ambas moléculas posicionarían el hidroxilo-2' con la misma orientación. Con el fin de ensayar la hipótesis de la aplicabilidad de la nueva modificación, se eligió como modelo biológico la ribozima cabeza de martillo. Un estudio preliminar usando modelado molecular sugirió que la introducción de estos monómeros en las posiciones de esta ribozima para las cuales se había detectado que sus hidroxilos-2' tenían interacciones de orden terciario no parecía afectar la conformación global de la ribozima, excepto en una posición particular. La 2'-C—metiluridina fue, entonces, introducida en ribozimas cabeza de martillo dirigidas contra la región 5'-lider/gag del virus HIV-1 en las posiciones de la uridina del core catalítico cuyos hidroxilos-2' demostraron ser importantes. Las ribozimas resultaron ser activas y tener una incrementada estabilidad frente a nucleasas. Tambien se midió la afinidad por hebras complementarias de DNA y de RNA de oligodesoxinucleótidos conteniendo uridina, la nueva modificación o la (2’S)-2'-desoxi-2’-C-metiluridina.

Abstract:
Oligonucleotides have gained credibility and attention as potential therapeutic agents based on the gene therapy principle. The fundament of the antisense strategy consists in the selective inhibition of the gene expression by means of an oligonucleotide carrying a complementary sequence to that of the mRNA that codifies for the target protein. In particular, ribozymes, RNA molecules with a defined sequence and three-dimensional structure that show enzymatic activity; appear as an interesting alternative, due to the fact that they combine the antisense action with a catalytic activity. Since oligonucleotides are rapidly degraded by nucleases present both, in serum and intracellularly, it is mandatory to chemically modify them in order to obtain drugs with proper half life times. In the case of ribozymes and other RNA analogues, additional structural requirements must be taken into account in order to preserve activity or a particular function. Among the modifications developed so far, those involving the 2'-position proved to be useful, but they lack the 2'-hydroxyl group. The presence of this function showed to be of great importance for the correct folding of RNA molecules. Therefore, the development of a new generation of 2'-modified oligonucleotides carrying the 2'-hydroxyl is a promising alternative for the design of resistant ribozymes. Having in mind this goal, a new kind of analogues is proposed in this work, the 2'-C-methylnucleotides. They are expected to be potentially useful for generating RNA mimics resistant to the degradation by nucleases. This assumption is based on the hypothesis that when a 2'-C-methylnucleotide substitutes a particular ribonucleotide, it will provide a 2'-hydroxyl group available for reproducing RNA tertiary interactions; and additionally, the presence of the 2’methyl group will bring resistance to degradation mediated by nucleases. The 2'-C-methyluridine was syntehsized by a stereoselective strategy, the 2'-hydroxyl group was regioselectively protected and the corresponding phosphoramidite for solid phase synthesis of oligonucleotides was prepared. In addition, a conformational study of the 2'-C-methyluridine in solution was carried out by RMN techniques and these data were compared with those obtained by computational calculations. The results showed that the preferred sugar conformation of this nucleoside is the same than the one adopted by the natural uridine, and therefore, it is expected that both molecules will position the 2'-hydroyl group with the same orientation. With the aim of testing our hypothesis, the new monomer was introduced in the catalytic core of a hammerhead ribozyme in those positions where the 2'-hydroxyl group showed to be important for the activity. The ribozymes were targeted against the 5'-lider/gag region of the HIV-1. The modified ribozymes were active in vitro and displayed an increased resistance to nucleases. The affinity for RNA and DNA complementary sequences of oligonucleotides containing the new modification and the (2'S)-2'deoxy-2'-C-methyluridine is also reported.

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Registro:
Título : Desarrollo de oligonucleótidos modificados químicamente con potencial aplicación en terapia génica    
Autor : Gallo, Mariana
Director : Iribarren, Adolfo
Año : 2002
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Química Biológica
Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular, "Dr. Héctor N. Torres" (INGEBI)
Grado obtenido : Doctor en Ciencias Químicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_3470_Gallo
Idioma : Español
Area Temática : Química / Química Biológica
Biología / Biología Molecular y Celular
Palabras claves : ANALOGOS DE ARN; ESTRATEGIA ANTISENTIDO; RIBOZIMA CABEZA DE MARTILLO; 2’-C-METILNUCLEOTIDOS; RESISTENCIA A NUCLEASAS; RNA ANALOGUES; ANTISENSE STRATEGY; HAMMERHEAD RIBOZYME; 2’-C-METHYLNUCLEOTIDES; RESISTANCE TO NUCLEASES
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