Аптамеры: общие сведения
Аптамерами называют небольшие молекулы нуклеиновых кислот, которые могут выполнять функции высокоспецифичных рецепторов низкомолекулярных органических соединений.
Олигонуклеотидные аптамеры с требуемыми свойствами выделяют из библиотек случайных последовательностей методами селекции in vitro, используя их способность специфически взаимодействовать с соответствующими иммобилизованными лигандами.
Аптамеры применяют в исследованиях молекулярных механизмов взаимодействия нуклеиновых кислот с лигандами, для обнаружения повреждений в ДНК, для воздействия на экспрессию генов, а также в качестве модулей при конструировании рибозимов, обладающих аллостерическими свойствами.
Получены аптамеры как рибо-, так и дезоксирибонуклеотидной природы, которые образуют специфические комплексы с разнообразными химическими соединениями, включая большинство аминокислот, нуклеотиды и их производные, антибиотики, биологически активные пептиды, органические красители, дофамин, теофиллин, и многие другие.
Суть этой технологии, которая была названа аптамерной (еще одно название - SELEX), заключается в следующем. В пробирке искусственно синтезируются короткие однонитевые РНК, состоящие из трех частей: по краям последовательности нуклеотидов у всех молекул РНК одинаковы, а вот центральная часть (длиной около 20-30 нуклеотидов) у всех РНК вариабельная. Как показывает расчет, из 20-30 нуклеотидов можно создать астрономическое число отличающихся друг от друга нуклеотидных последовательностей - порядка 1015-1017. Выяснилось, что в таком гигантском наборе разнообразных коротких РНК (его называют комбинаторной библиотекой) практически всегда найдется один или даже несколько вариантов молекул, которые способны специфически связываться с белком- мишенью и подавлять его биологическую активность. Ту единственную РНК, которая способна взаимодействовать строго с определенным индивидуальным белком, назвали аптамером.
Работа по отбору аптамера весьма кропотливая и непростая ( рис. 34 ). Набор коротких однонитевых РНК пропускают через колонку, на которой "пришиты" те белки, на которые надо найти аптамер. Те из молекул РНК, которые имеют определенное сродство к этим белкам, соединяются с ними. При этом могут связаться с белками и случайные молекулы РНК. Поэтому процедуру повторяют несколько раз (обычно 6-10). А чтобы материал не потерялся, после каждого цикла его "размножают" вновь с помощью метода ПЦР. После отбора молекул РНК (реже ДНК), которые специфически связываются с определенным белком, проводят еще одну селекцию: отбирают те аптамеры, которые не только соединяются с белком, но и подавляют его активность. В случае успеха исследователи получают мощный специфический агент, направленный на единственную мишень. Будучи привнесенным в клетку, такой аптамер не окажет ни на что никакого влияния (не вызовет никаких побочных эффектов), кроме как на тот единственный белок-мишень, на который он был предварительно отобран.
Такие аптамеры уже получены на ряд белков ВИЧ. В клеточных системах показано, что аптамер, направленный, например, на вирусный белок Tat (очень важный для жизненного цикла вируса), специфически подавляет размножение ВИЧ. Пока еще в медицинской практике нет препаратов на базе аптамеров. Но работа в этом направлении продолжается и в скором времени от нее можно ожидать практические результаты.
Смотрите также:
