MRNA bóluefni Pfizer fyrir COVID hefur vakið upp ástríðu fyrir því að nota ríbonucleic acid (RNA) sem lækningalegt skotmark.Hins vegar er mjög krefjandi að miða á RNA með litlum sameindum.

RNA hefur aðeins fjórar byggingareiningar: adenín (A), cýtósín (C), gúanín (G) og úrasíl (U) sem kemur í stað týmíns (T) sem finnast í DNA.Þetta gerir sértækni lyfja að næstum óyfirstíganlegri hindrun.Aftur á móti eru 22 náttúrulegar amínósýrur sem mynda prótein, sem skýrir hvers vegna flest próteinmiðuð lyf hafa tiltölulega góða sértækni.

Uppbygging og virkni RNA

Eins og prótein hafa RNA sameindir auka- og háskólabyggingu, eins og sýnt er á myndinni hér að neðan.Þrátt fyrir að þær séu einkeðju stórsameindir, mótast aukabygging þeirra þegar grunnpörun veldur bungum, lykkjum og þyrlum.Þá leiðir þrívíddarfelling til háskólabyggingar RNA, sem er nauðsynlegt fyrir stöðugleika þess og virkni.

Mynd 1. Uppbygging RNA

Það eru þrjár gerðir af RNA:

• Messenger RNA (mRNA)umritar erfðafræðilegar upplýsingar úr DNA og er flutt sem basaröð yfir á ríbósómið;l
• Ríbósómal RNA (rRNA)er hluti af próteinmyndandi frumulíffærum sem kallast ríbósóm, sem eru flutt út í umfrymið og hjálpa til við að þýða upplýsingar í mRNA í prótein;
• Flytja RNA (tRNA)er hlekkurinn á milli mRNA og amínósýrukeðjunnar sem myndar próteinið.

Að miða á RNA sem meðferðarmarkmið er mjög aðlaðandi.Það hefur komið í ljós að aðeins 1,5% af erfðamengi okkar er á endanum þýtt í prótein, en 70%-90% er umritað í RNA.RNA sameindir eru mikilvægustu fyrir allar lífverur.Samkvæmt „miðlægu kenningu“ Francis Crick er mikilvægasta hlutverk RNA að þýða erfðafræðilegar upplýsingar úr DNA yfir í prótein.Að auki hafa RNA sameindir einnig aðrar aðgerðir, þar á meðal:

• Virka sem millistykki í próteinmyndun;l
• Að þjóna sem boðberi milli DNA og ríbósómsins;l
• Þeir bera erfðafræðilegar upplýsingar í öllum lifandi frumum;l
• Stuðla að ríbósómavali á réttum amínósýrum, sem er nauðsynlegt til að mynda ný próteinin vivo.

Sýklalyf

Þrátt fyrir að hafa verið uppgötvað strax á fjórða áratugnum var verkunarmáti margra sýklalyfja ekki skýrður fyrr en seint á níunda áratugnum.Það hefur komist að því að stór hluti sýklalyfja virkar með því að bindast við bakteríuríbósóm til að koma í veg fyrir að þau myndi viðeigandi prótein og drepa þar með bakteríurnar.

Til dæmis, amínóglýkósíð sýklalyf bindast A-stað 16S rRNA, sem er hluti af 30S ríbósóm undireiningu, og trufla síðan próteinmyndun til að trufla bakteríuvöxt, sem leiðir að lokum til frumudauða.A-staðurinn vísar til amínóasýlstaðarins, einnig þekktur sem tRNA viðtakarstaðurinn.Nákvæm samskipti milli amínóglýkósíðlyfja, svo semparomomycin, og A-síðan áE. coliRNA er sýnt hér að neðan.

Mynd 2. Samspil paromomycins og A-staðarins áE. coliRNA

Því miður hafa margir A-staður hemlar, þar á meðal amínóglýkósíð lyf, öryggisvandamál eins og eiturverkanir á nýru, skammtaháðar og sértækar óafturkræfar eiturverkanir á eyrun.Þessar eiturverkanir eru afleiðingar skorts á sértækni í amínóglýkósíðlyfjum til að þekkja RNA litlar sameindir.

Eins og sést á myndinni hér að neðan: (a) uppbygging bakteríanna, (b) frumuhimna mannsins og (c) A-staður mannsins í hvatberum eru mjög lík, sem gerir A-staðahemlar til að bindast þeim öllum.

Mynd 3. Bindingin sem ekki er sértækur A-staður hemill

Tetracycline sýklalyf hamla einnig A-stað rRNA.Þeir hamla sértækt próteinmyndun baktería með því að bindast afturkræfandi þyrlusvæði (H34) á 30S undireiningunni sem er fléttað með Mg²⁺.

Á hinn bóginn bindast makrólíð sýklalyf nálægt útgöngustaðnum (E-stað) bakteríuríbósómganganna fyrir nascent peptíð (NPET) og hindra það að hluta og hindra þar með bakteríupróteinmyndun.Að lokum, oxazolidinon sýklalyf eins oglinezolid(Zyvox) bindast djúpum klofni í 50S ríbósóma undireiningu baktería, sem er umkringd 23S rRNA núkleótíðum.

Antisense fákirni (ASO)

Antisense lyfin eru efnabreyttar kjarnsýrufjölliður sem miða á RNA.Þeir treysta á Watson-Crick basapörun til að bindast mark-mRNA, sem leiðir til genaþagnar, sterískrar blokkunar eða breytinga á skeytingum.ASO geta haft samskipti við pre-RNA í frumukjarna og þroskað mRNA í umfrymi.Þeir geta miðað á exons, introns og óþýdd svæði (UTR).Hingað til hefur meira en tugur ASO lyfja verið samþykktur af FDA.

Mynd 4. Antisense Technology

Lítil sameindalyf sem miða á RNA

Árið 2015 greindi Novartis frá því að þeir hefðu uppgötvað SMN2 skeytistilla sem heitir Branaplam, sem eykur tengsl U1-pre-mRNA og bjargar SMA músum.

Á hinn bóginn var PTC/Roche's Risdiplam (Evrysdi) samþykkt af FDA árið 2020 til meðferðar á SMA.Eins og Branaplam, virkar Risdiplam einnig með því að stjórna samskiptum viðeigandi SMN2 gena til að framleiða starfhæf SMN prótein.

RNA niðurbrotsefni

RBM stendur fyrir RNA-bindandi mótífprótein.Í meginatriðum er indól súlfónamíð sameinda lím.Það ræður sértækt RBM39 í CRL4-DCAF15 E3 ubiquitin ligasa, sem stuðlar að RBM39 fjölubiquitination og niðurbroti próteina.Erfðaþurrð eða súlfónamíðmiðlað niðurbrot á RBM39 veldur umtalsverðum skerðingarfrávikum í erfðamengi sem leiðir að lokum til frumudauða.

RNA-PROTAC eru þróuð til að brjóta niður RNA-bindandi prótein (RBP).PROTAC notar tengil til að tengja E3 lígasa bindilinn við RNA bindilinn, sem binst RNA og RBP.Þar sem RBP inniheldur kerfisbundin lén sem geta bundist sértækum fákjarnaröðum, notar RNA-PROTAC fákiröð sem bindill fyrir próteinið sem vekur áhuga (POI).Lokaniðurstaðan er niðurbrot RBPs.

Nýlega fann prófessor Matthew Disney frá Scripps Institution of Oceanography upp RNAríbonuclease-miðaða chimeras (RiboTACs).RiboTAC er gagnvirk sameind sem tengir RNase L bindil og RNA bindil við tengil.Það getur sérstaklega ráðið innrænt RNase L til sérstakra RNA-markmiða og útrýmt síðan RNA með góðum árangri með því að nota frumukjarnsýruniðurbrotskerfið (RNase L).

Eftir því sem vísindamenn læra meira um samspil lítilla sameinda og RNA-markmiða munu fleiri lyf sem nota þessa aðferð koma fram í framtíðinni.