Anar al contingut

Morfolino

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

Plantilla:Distinguish

Segment d'un heterodúplex morfolino-ARN, del que es mostren 8-mer (8 parells de bases).

En biologia molecular un Morfolino o "Morpholino" és una molècula en unes determinades característiques estructurals, que s'usa per a modificar l'expressió genètica. Els oligómeros de Morfolino (óligos) són una tecnologia antisentido usada per a bloquejar l'accés d'atres molècules a seqüències específiques d'un àcit nucleico. Els morfolinos bloquegen chicotetes regions (25 bases) en la superfície a on té lloc el emparejamiento de bases d'un ARN.

Este artícul se centra només en els óligos antisentido de Morfolino, que són anàlecs de àcit nucleicos. La paraula "morfolino" pot aparéixer en atres térmens químics, referint-se a la substàncies químiques que contenen un anell de morfolino (molècula cíclica) de sis membres. Per a evitar la confusió en atres molècules que contenen morfolinos, quan es descriuen els óligos de "Morfolino" estos s'escriuen a sovint en mayúscula com un nom comercial, encara que este us no sempre és coherent en la lliteratura científica. Els Morfolinos es denominen a voltes "PMO" (phosphorodiamidate morpholino oligo).

Els Morfolinos s'usen generalment com a ferramentes per a l'investigació en genètica inversa per a interferir en l'expressió gènica (knockdown) d'un determinat gen. Açò es conseguix impedint-li a les cèlules fabricar una proteïna específica[1] o modificant el splicing del pre-ARNm.[2] Bloquejar l'expressió gènica és un método molt potent per a poder conéixer quin és la funció d'una determinada proteïna; de manera similar, fer que un exón epecífico siga eliminat en el splicing pot ajudar a determinar la funció del residu proteic codificat en eixe exón. Estes molècules es varen utilisar també en estudis en varis organismes modele, com el rata, peixcat zebra, l'amfibi Xenopus, i l'erizo de mar.[3]


Els Morfolinos estan també en desenroll com a fàrmacs terapèutics dirigits contra organismes patógenos cóm bactèries[4] o virus[5] i per a l'alvanç de pacients en dolències d'orige genètic.[6] Estos óligos sintètics varen ser ideats per James Y. Summerton (Gene Tools, LLC) i desenrollats en colaboració en Dwight D. Weller (AVI BioPharma Inc.).

Estructura

Els Morfolinos són molècules sintètiques que són el resultat de redissenyar l'estructura dels àcits nucleicos naturals.[7] Generalment tenen una llongitut de 25 bases, s'unixen a seqüències complementàries de el ARN per emparejamiento de bases estàndar. Estructuralment, la diferència entre els Morfolinos i l'ADN és que a pesar de que els Morfolinos tenen les bases estàndar dels àcit nucleicos, dites bases estan unides a anells de morfolino en lloc dels anells de la desoxirribosa i enllaçades per grups fosforodiamidato en lloc de per fosfat.[7] Açò pot ser més fàcil de visualisar fent referència a la primera figura d'esta pàgina i comparant les estructures de les dos cadenes mostrades, una de ARN i a una atra de Morfolino. La tongada dels fosfat aniónicos pels grups fosforodiamidato no carregats elimina l'ionisació en el ranc normal del pH fisiològic, per lo que els Morfolinos en els organismes o en les cèlules són molècules no carregades. L'esquelet complet d'un Morfolino està fet d'estes subunidades modificades. Els Morfolinos s'usen principalment com oligos monocatenarios, encara que poden usar-se heterodúplex formats per una cadena de Morfolino i una cadena complementària de ADN en combinació en reactius catiónicos que faciliten al seu pas al citosol.[8]

Funció

Els Morfolinos no degraden les molècules de ARN en les que s'unixen, a diferència de lo que fan molts tipos estructurals antisentido (per eixemple, fosforotioatos, siRNA). En el seu lloc, els morfolinos actuen per "bloqueig estérico", unint-se a una seqüència diana dins d'un ARN, inhibint molècules que d'un atre modo podrien interactuar en el ARN.[1] Els óligos Morfolino s'utilisen en freqüència per a investigar la funció d'un transcrito específic d'ARNm en un embrió. Els biòlecs que estudien el desenroll embrionari injecten oligos Morfolino en ous o embrions de peixos zebra (Danio rerio), el sapo Xenopus, l'erizo de mar, o en el peix Fundulus heteroclitus produint embrions morfantes (de l'anglés morphant, és dir, en l'expressió de gens bloquejada per tractament en Morfolinos), o introduïxen Morfolinos per electroporación en cèlules d'embrions de pollets[9] en les seues fases tardanes de desenroll.[10][11][12] Usant sistemes apropiats que faciliten el seu pas al citosol, els Morfolinos poden funcionar en els cultius celulars[8].[13] Els Morfolinos estan sent desenrollats cóm productes farmacèutics en el nom de "NeuGenes" per AVI BioPharma Inc. Varen ser utilisats en mamífers com el rata[14] i alguns estan sent actualment provats en ensajos clínics per al tractament de la distròfia muscular de Duchenne en humans.[15]

Expressió genètica normal en eucariota

Artícul principal → Expressió gènica.
Erro al crear miniatura:
Expressió gènica normal en eucariota, sense intervenció de Morfolinos.

En els eucariota, el pre-ARNm es transcribe en el núcleu, s'eliminen els intrones, i despuix el ARNm madur s'exporta al citoplasma. La subunidad menor del ribosoma normalment s'unix a un extrem de el ARNm i a ell s'unixen varis factors d'iniciació, formant el complex d'iniciació. El complex d'iniciació es desplaça sobre lo filament de ARNm fins que es coloca en el codón d'iniciació, i despuix la subunidad major del ribosoma es junta en la menor i escomença la traducció de la proteïna. A tot este procés se li denomina expressió gènica; és el procés per mig del qual l'informació d'un gen, codificada com una seqüència de bases de el ADN, es convertix en la seqüència d'aminoàcits d'una proteïna. Un Morfolino pot modificar el splicing o bloquejar la traducció, depenent de la seqüència de bases del Morfolino.[16]

Bloqueig de la traducció

Erro al crear miniatura:
Bloqueig de la traducció fet per un oligo Morfolino.

Els Morfolinos units a la regió 5'UTR d'un ARN mensager poden interferir en la progressió en el complex d'iniciació ribosómico des de la caperuza 5' de el ARNm al codón d'iniciació. Açò impedix la traducció de la regió codificante del transcrito diana (lo que es diu "knocking down" de l'expressió genètica). Açò és molt útil experimentalment quan es desija conéixer quin és la funció d'una determinada proteïna en la cèlula; els Morfolinos proporcionen un mig adequat per a realisar el knockdown de l'expressió de la proteïna i descobrir com este canvi afecta a la cèlula o a l'organisme. Alguns Morfolinos bloquegen l'expressió tan efectivament que, despuix de la degradació de les proteïnes preexistentes, les proteïnes objectiu apleguen a ser indetectables per la tècnica del Western blot.[17]

Modificació del splicing de el ARNm

Erro al crear miniatura:
Bloqueig del splicing fet per un oligo Morfolino.

Els Morfolinos poden interferir en el procesamento del pre-ARNm o ben impedint que els complexos de ribonucleoproteinas snRNP que dirigixen el splicing s'unixquen a les seues dianes en els inicis dels intróns en un filament de pre-ARNm, o ben bloquejant l'adenina nucleofílica i impedint que es forme l'estructura de empalme del splicing, o ben interferint en l'unió de les proteïnes regulatorias de l'empalme com els silenciadors de l'empalme[18] i els potenciadores de l'empalme.[19] Impedir durant el splicing l'unió de la snRNP U1 (en el lloc donant) o U2/U5 (en el residu de polipirimidina i sitie acceptor) pot modificar el splicing, normalment excloent exones de el ARNm madur. Prenent cóm dianes alguns llocs de empalme pot originar l'inclusió d'un intrón en el ARNm madur, mentres que l'activació de llocs amagats de empalme pot originar inclusions o exclusions parcials.[20] Els llocs d'unió de les snRNP U11/U12 poden ser bloquejats també.[21] La modificació pot ser convenientment comprovada per reacció en cadena de la polimerase en transcritase inversa (RT-PCR) i es posen en evidència com un canvi de banda despuix de fer una electroforesis en gel de productes de la RT-PCR.[2]

Bloqueig d'atres llocs de el ARNm

Els Morfolinos es varen utilisar també per a bloquejar l'activitat de microARN[22][23] i la seua maduració.[24] Poden també bloquejar l'activitat de ribozimas.[25] Les funcions de les snRNP U2 i U12 poden ser inhibides en Morfolinos.[26] Els Morfolinos dirigits contra seqüències de ARNm ""esvaroses" ("slippery" en anglés) en regions codificantes de proteïnes poden induir canvis en la pauta de llectura durant la traducció.[27] Les activitats dels Morfolinos contra tota esta varietat d'objectius sugerix que els Morfolinos poden utilisar-se com una ferramenta d'us general per a bloquejar l'interacció de proteïnes o àcits nucleicos en ARNm.[16]


Referències

  1. ↑ 1,0 1,1 (1999).«Morpholino Antisense Oligomers: The Case for an RNase-H Independent Structural Type.».Biochimica et Biophysica Acta.1489(1)
    141–58.
  2. ↑ 2,0 2,1 (2001).«Inhibition of zebrafish fgf8 pre-mRNA splicing with morpholino oligos: A quantifiable method for gene knockdown.».Genesis.30(3)
    154–6.doi:10.1002/gene.1053.
  3. ↑ (2002).«Morpholino oligos: making sense of antisense?».Dev. Biol..243(2)
    209–14.doi:10.1006/dbio.2001.0565.
  4. ↑ (2005).«Antibacterial antisense».Curr. Opin. Mol. Ther..7(2)
    109–13.
  5. ↑ (2007).«In vitro resistance selection and in viu efficacy of morpholino oligomers against West Nile virus.».Antimicrob Agents Chemother..51(7)
    2470.doi:10.1128/AAC.00069-07.
  6. ↑ (2006).«Induced dystrophin exon skipping in human muscle explants.».Neuromuscul Disord..16(9-10)
    583–90.doi:10.1016/j.nmd.2006.05.017.
  7. ↑ 7,0 7,1 (1997).«Morpholino Antisense Oligomers: Design, Preparation and Properties.».Antisense & Nucleic Acid Drug Development.7*(3)
    187–95.
  8. ↑ 8,0 8,1 (2001).«Achieving efficient delivery of morpholino oligos in cultured cells.».Genesis.30(3)
    94–102.doi:10.1002/gene.1039.
  9. ↑ (2001).«The winged-helix transcription factor FoxD3 is important for establishing the neural crest lineage and repressing melanogenesis in avian embryos.».Development.128(8)
    1467–79.
  10. ↑ (2000).«Effective targeted gene 'knockdown' in zebrafish.».Nature Genetics.26(2)
    216–20.doi:10.1038/79951.
  11. ↑ (2000).«Beta-catenin signaling activity dissected in the early Xenopus embryo: a novell antisense approach.».Developmental Biology.222(1)
    124–34.doi:10.1006/dbio.2000.9720.
  12. ↑ (2001).«SpKrl: a direct target of (beta)-catenin regulation required for endoderm differentiation in siga urchin embryos.».Development.128(3)
    365–75.
  13. ↑ (2005).«Endo-porter: a novell reagent for safe, effective delivery of substances into cells.».Ann N I Acad Sci..1058
    62–75.doi:10.1196/annals.1359.012.
  14. ↑ (2001).«A morpholino phenocopy of the mouse MOS mutation.».Genesis.30(3)
    198–200.doi:10.1002/gene.1065.
  15. ↑ http://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01396239
  16. ↑ 16,0 16,1 Morpholino Antisense Oligos | Gene Tools, LLC Morpholino Antisense Oligos
  17. ↑ (2003).«A mutant form of MeCP2 protein associated with human Rett syndrome cannot be displaced from methylated DNA by notch in Xenopus embryos.».Mol Cell.12(2)
    425–35.doi:10.1016/S1097-2765(03)00276-4.
  18. ↑ (2004).«Correction of aberrant FGFR1 alternative RNA splicing through targeting of intronic regulatory elements.».Hum Mol Genet.3(20)
    2409–20.doi:10.1093/hmg/ddh272.
  19. ↑ (2006).«Aberrant splicing in the ocular albinism type 1 gene (OA1/GPR143) is corrected in vitro by morpholino antisense oligonucleotides.».Hum Mutat.27(5)
    420–6.doi:10.1002/humu.20303.
  20. ↑ (2007).«Achieving targeted and quantifiable alteration of mRNA splicing with Morpholino oligos.».Biochem Biophys Res Commun.358(2)
    521.doi:10.1016/j.bbrc.2007.04.172.
  21. ↑ (2007).«Splicing Segregation: The Minor Spliceosome Acts outside the Nucleus and Controls Cell Proliferation.».Cell.131(4)
    718–29.doi:10.1016/j.cell.2007.09.043.
  22. ↑ (2004).«Substrate requirements for let-7 function in the developing zebrafish embryo.».Nucleic Acids Res.32(21)
    6284–91.doi:10.1093/nar/gkh968.
  23. ↑ (2007).«Zebrafish miR-214 modulates Hedgehog signaling to specify muscle cell fate.».Nature Genetics.39(2)
    259–263.doi:10.1038/ng1953.
  24. ↑ (2007).«Targeted inhibition of miRNA maturation with morpholinos reveals a role for miR-375 in pancreatic islet development.».PLoS Biol..5(8)
    i203.doi:10.1371/journal.pbio.0050203.
  25. ↑ (2004).«Exogenous control of mammalian gene expression through modulation of RNA self-cleavage.».Nature.431(7007)
    471–6.doi:10.1038/nature02844.
  26. ↑ (2005).«Targeted 'knockdown' of spliceosome function in mammalian cells.».Nucleic Acids Res.33(4)
    i41.doi:10.1093/nar/gni041.
  27. ↑ (2004).«Efficient stimulation of site-specific ribosome frameshifting by antisense oligonucleotides.».RNA.10(10)
    1653–61.doi:10.1261/rna.7810204.
Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Morfolino&oldid=1495861»