肽核酸與基因治療.pdf

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1、第19卷第1期廣東藥學(xué)院學(xué)報(bào)VoI.19No.12003年3月ACADEMICJOURNALOFGUANGDONGCOLLEGEOFPHARMACYMar.2003【綜述與專論】肽核酸與基因治療周玲艷1秦華明2謝振文1（1.仲愷農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)學(xué)系生物技術(shù)教研室廣東廣州510225；2.華南理工大學(xué)生化工程研究室）摘要肽核酸（PNA）是一類以酰胺鍵連接骨架替代核酸中核糖磷酸二酯鍵骨架構(gòu)成的核酸類似物，其中N-乙基甘氨酸骨架PNA與核酸鏈能穩(wěn)定互補(bǔ)結(jié)合。文章對(duì)肽核酸的結(jié)構(gòu)和功能特性作了簡單的論述，并就其具體在基因治療方面作為反義藥物、反

2、基因藥物、特定基因的傳遞體以及在內(nèi)源基因表達(dá)的誘導(dǎo)等方面應(yīng)用進(jìn)行了綜述，指出了其可能的發(fā)展方向及前景。關(guān)鍵詞肽核酸；基因治療；反義藥物；反基因藥物中圖號(hào)@52文章編號(hào)：1006-878（32003）01-0064-03文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：APNA（PeptideNucIeicAcid，肽核酸）于1991年由哥本哈根大學(xué)PNA鏈和DNA鏈之間缺乏靜電排斥所致。在低離子強(qiáng)度環(huán)境的Riso實(shí)驗(yàn)室的NieIsen等［1］首先設(shè)計(jì)合成，是目前已知的最成下，特別是在無Mg2+環(huán)境中，PNA也能與DNA雜交。雜交中利功的DNA或RNA的類似物。這種經(jīng)過修

3、飾的寡聚核苷酸對(duì)用這一特性，可通過適當(dāng)調(diào)整離子濃度非常有助于用PNA做探DNA和RNA具有很高的親和力和專一性，而且對(duì)核酸酶和蛋白針，競爭與標(biāo)本中的DNA或RNA雜交。酶表現(xiàn)出良好的抗性。最初是作為反義治療劑，近年來隨著研究專一性：PNA與互補(bǔ)DNA雜交結(jié)合表現(xiàn)出很高的專一性。的深入，其在基因治療方面獲得了越來越多的應(yīng)用。這表現(xiàn)在PNA/DNA堿基對(duì)錯(cuò)配雜交分子的不穩(wěn)定性比DNA/DNA堿基錯(cuò)配雜交分子的不穩(wěn)定性更高。例如在混合的PNA/!結(jié)構(gòu)及結(jié)合特性DNA雜交分子中，15個(gè)堿基對(duì)中有一個(gè)堿基對(duì)錯(cuò)配，則使其解鏈!.!結(jié)構(gòu)PNA與核

4、酸分子的不同之處在于將DNA分子中的溫度（Tm）下降8~20C（平均降低15C）；而相應(yīng)的DNA/DNA磷酸脫氧核糖骨架由重復(fù)排列的酰胺鍵連接的N-2乙基甘氨酸雜交分子中，一個(gè)堿基對(duì)錯(cuò)配，則使解鏈溫度只降低4~16C（N（-2-ethyIgIycine））單位所取代，這種骨架由于不含磷酸基團(tuán)，所（平均降低11C）。因此采用較短的PNA探針與DNA探針作比以并不荷電，是中性的。在與靶核酸序列雜交時(shí)只有很小的排斥較，就可以進(jìn)一步提高PNA探針雜交的專一性。力，形成的復(fù)合物非常穩(wěn)定。嘌呤和嘧啶堿基（A、T、C、G、U）通"PNA作為基因治

5、療劑過亞甲羰基鏈（methyIenecarbonyIIinkage）與骨架中的甘氨酸的氨基連接。重復(fù)的骨架單位含有六個(gè)鍵，堿基與骨架之間有三個(gè)鍵基因治療是指制備正?；虼孢z傳缺陷基因或關(guān)閉、抑相隔，因而在形態(tài)和空間幾何結(jié)構(gòu)上與DNA十分相似。當(dāng)它與制異常基因?；蛟恍迯?fù)是最理想途徑，但目前在技術(shù)上很難單鏈DNA或RNA雜交結(jié)合后，形成B型DNA形式。也能與雙鏈做到。由于肽核酸具有廣泛生物學(xué)效應(yīng)，作為基因治療藥物有很DNA結(jié)合并通過置換出非互補(bǔ)鏈，而與互補(bǔ)鏈形成（PNA）2/DNA大潛能。三螺旋結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)PNA與DNA以Wat

6、son-Crick堿基配對(duì)的形".!PNA作為反義藥物式結(jié)合的；另一個(gè)是以Hoogsteen堿基配對(duì)的形式結(jié)合的，被置換PNA的反義性質(zhì)是指PNA與mRNA結(jié)合，從而阻斷翻譯，使出的DNA鏈形成D-環(huán)［1，2］。三螺旋結(jié)構(gòu)能抵抗限制性內(nèi)切酶的蛋白質(zhì)的合成不能進(jìn)行。理論上，PNA是最有前途的反義藥物。作用，但D-環(huán)對(duì)核酸酶及氧化劑敏感。!PNA不受血清及體液中的核酸酶及蛋白酶降解，是作為反義藥!."PNA的配對(duì)結(jié)合特性物的重要前提。"PNA與RNA的結(jié)合力強(qiáng)，特異性高，因而抑制穩(wěn)定性：PNA與靶序列DNA或RNA分子雜交后，復(fù)合物的解

7、特定基因表達(dá)所需的劑量很小。#PNA與單鏈RNA結(jié)合，同時(shí)鏈溫度相應(yīng)升高。按一般規(guī)律，對(duì)PNA/DNA來說，與相應(yīng)DNA/也與其相應(yīng)單鏈DNA結(jié)合，而且PNA/RNA復(fù)合物的穩(wěn)定性遠(yuǎn)較DNA相比在鹽濃度為100mmoI/LNaCI時(shí)，每增加一個(gè)堿基對(duì)，其PNA/DNA的穩(wěn)定性為高。$PNA可特異地阻遏翻譯過程，形成解鏈溫度將增加1C。在鹽濃度為10mmoI/LPBS、0.1mmoI/L雙螺旋的PNA如果與起始密碼子區(qū)域互補(bǔ)，可阻遏翻譯，并表現(xiàn)NaCI或100mmoI/LEDTA，pH7.0的條件下，一個(gè)15聚體PNA與相出劑量依賴型

8、；如果與編碼區(qū)互補(bǔ)則無阻遏作用；而形成三螺旋的PNA在兩種區(qū)域均可阻遏翻譯［3］。應(yīng)DNA結(jié)合后的解鏈溫度為69C，而DNA/DNA雜交后的解鏈溫許多實(shí)驗(yàn)室對(duì)PNA的反義性質(zhì)作了研究［2、3］，Hanvey等［3］將度為54C。在同樣